EP4130408A1 - System and method for temperature control of a room by means of a ceiling - Google Patents

System and method for temperature control of a room by means of a ceiling Download PDF

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EP4130408A1
EP4130408A1 EP21190188.9A EP21190188A EP4130408A1 EP 4130408 A1 EP4130408 A1 EP 4130408A1 EP 21190188 A EP21190188 A EP 21190188A EP 4130408 A1 EP4130408 A1 EP 4130408A1
Authority
EP
European Patent Office
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temperature control
ceiling
solid
control system
heat
Prior art date
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Pending
Application number
EP21190188.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef Ziegler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Muenchen
Original Assignee
Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Muenchen
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Publication date
Application filed by Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Muenchen filed Critical Hochschule fuer Angewandte Wissenschaften Muenchen
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/12Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/14Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B9/00Ceilings; Construction of ceilings, e.g. false ceilings; Ceiling construction with regard to insulation
    • E04B9/04Ceilings; Construction of ceilings, e.g. false ceilings; Ceiling construction with regard to insulation comprising slabs, panels, sheets or the like
    • E04B9/0421Ceilings; Construction of ceilings, e.g. false ceilings; Ceiling construction with regard to insulation comprising slabs, panels, sheets or the like comprising ducts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/008Details related to central heating radiators
    • F24D19/0087Fan arrangements for forced convection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00Hot-water central heating systems
    • F24D3/12Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/16Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating mounted on, or adjacent to, a ceiling, wall or floor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0089Systems using radiation from walls or panels
    • F24F5/0092Systems using radiation from walls or panels ceilings, e.g. cool ceilings
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/44Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the purpose
    • E04C2/52Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the purpose with special adaptations for auxiliary purposes, e.g. serving for locating conduits
    • E04C2/521Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the purpose with special adaptations for auxiliary purposes, e.g. serving for locating conduits serving for locating conduits; for ventilating, heating or cooling

Definitions

  • the present invention relates to ceiling heating and/or cooling, in particular ceiling heating and/or cooling in connection with concrete core activation.
  • the moderate temporal controllability is a consequence of the thermal inertia of the floor with a large heat capacity.
  • the moderate spatial controllability arises above all in smaller buildings, such as single-family houses, in which a heating and/or cooling system with a single heating/cooling circuit is typically provided.
  • underfloor heating and heat recovery are sometimes combined with other heating systems, such as radiators, which can be better controlled.
  • radiators improve the spatial and temporal controllability of the system with underfloor heating and heat recovery due to their individual controllability and their quicker and higher adjustable surface temperature.
  • Ceiling heating/cooling systems can have a number of advantages over other heating/cooling systems, particularly underfloor heating combined with a heat recovery ventilation system, or even radiators combined with underfloor heating.
  • ceiling heating / cooling systems is typically a heating or cooling in the form of a warm or cold fluid through a Fluid line guided in a ceiling, the surface of which serves as a heating/cooling surface.
  • ceiling heating/cooling systems use the otherwise little-used ceiling surface as a heating/cooling surface (temperature control surface), so that other surfaces such as the floor or walls are available for other uses.
  • the ceiling surface offers a large exposed surface area compared, for example, to a radiator or a floor that is partially used for other purposes and is therefore at least partially thermally insulated.
  • a large heating/cooling capacity can be provided even when a temperature difference between the ceiling surface and the room temperature is comparatively small. Efficient heating or cooling is thus possible even if the temperature of the heating or cooling medium only deviates slightly from an ambient temperature, for example the room temperature or a temperature of an outdoor area in relation to the building.
  • the efficiency of a heat/cold source that provides the heat or cold of the heating or cooling medium for example a heat pump, can be improved. This is due to the fact that the efficiency of the heat pump increases as the temperature of the warm or cold fluid deviates less from the ambient temperature, i.e. as the temperature difference between the condensation and evaporation temperatures decreases.
  • a decisive disadvantage of ceiling heating/cooling systems known from the prior art is their great inertia, which, similar to systems with underfloor heating, can result in poor temporal and/or spatial controllability.
  • the large inertia is due to a transfer of heat or cold from the fluid line through a solid of the ceiling to the ceiling surface serving as a heating/cooling surface. The heat or cold is absorbed by areas of the solid that do not directly contribute to heating or cooling.
  • the solid has concrete with a high heat capacity (heat capacity per mass typically 0.8 J/(g K) to 1.1 J/(g K), heat capacity per volume typically 1.2 J/(cm 3 K) to 2.8 J/(cm 3 K)), a lot of heat or cold is stored in the solid, which is not immediately available for heating or cooling, and makes it difficult to regulate over time.
  • a heating/cooling system with a single heating/cooling circuit or a few heating/cooling circuits is typically provided for reasons of cost, particularly in smaller buildings such as single-family homes. This makes spatial controllability more difficult.
  • the provision of several heating/cooling circuits that can be controlled independently of one another, as is typically the case in larger residential or office buildings, generates additional costs.
  • a proposed solution provides for forming a fluid line for the fluid close to this ceiling surface.
  • the fluid line should be designed with a small laying distance between parallel sections of the fluid line. For example, teaches AU2009 225345A1 a laying distance of 15 to 35 cm.
  • a thickness of the solid of the cover can be selected to be small, for example 8 cm or less, in order to reduce the total heat capacity of the solid and thus the thermal inertia. It is also possible to actively regulate the time of heat/cold input into the ceiling area using appropriate devices or to improve spatial controllability by increasing the number of heating/cooling circuits.
  • Improvements in ceiling heating/cooling systems to increase energy efficiency and/or temporal and/or spatial controllability are desirable, particularly to implement a ceiling heating/cooling system for a single-family home using an air-to-water heat pump with a seasonal performance factor from 4.5 can be operated.
  • the invention solves this problem by means of a ceiling temperature control system according to claim 1, which enables a large transfer of heat or cold from a fluid line into a solid. As a result, a temperature spread between the flow and return temperatures can be kept low, thus improving energy efficiency. In addition, a storage of heat or cold in the solid and thus a dual use of the ceiling temperature control system is favored.
  • an annual performance factor of an optionally available heat pump, which provides the flow temperature can be improved, for example to a value of at least 4.5.
  • Claim 15 specifies a method for producing a ceiling temperature control system.
  • the dependent claims relate to advantageous embodiments of the ceiling temperature control system.
  • a ceiling temperature control system has a solid and a fluid line.
  • a surface of the solid provides a temperature control surface of the ceiling temperature control system.
  • the fluid conduit has an internal portion located within the solid. The internal portion is thermally coupled to the solid and has a cavity configured to receive a fluid.
  • the ceiling temperature control system is characterized in that a volume of the cavity is at least 2 l/m 2 in relation to a surface area of the temperature control surface, and in that the cavity has a cross-sectional area that includes a surface area of at least 8 cm 2 .
  • the fluid line Due to the increased cross-sectional area, the fluid line has a significantly reduced flow resistance.
  • the significantly reduced flow resistance results, among other things, from the fact that the flow resistance does not decrease linearly with increasing cross-sectional area, i.e. it does not decrease disproportionately.
  • the fluid and the heat or cold contained therein can flow through the fluid line largely unhindered. This allows the fluid to effectively transport the heat or cold through the solid and transfer it to the solid along the fluid line. Consequently, the return temperature of the fluid after flowing through the fluid line is close to the flow temperature.
  • the ceiling temperature control system can store heat or cold generated at times of favorable conditions.
  • a heat pump eg an air-to-water heat pump
  • a solar thermal system can generate heat during the day.
  • the heat pump can be operated at times when electrical power to operate the heat pump is inexpensive, plentiful and/or is available from efficient generation, for example due to intensive solar radiation on a photovoltaic system or due to favorable wind conditions at a wind turbine.
  • the heat or cold stored in the solid at times of favorable conditions can be used from the surface of the same solid for heating and cooling.
  • the two functions thus synergistically improve the energy efficiency of the ceiling temperature control system.
  • a power load shift from times when power is scarce or expensive to times when power is plentiful or cheap can be made possible.
  • a heat capacity of the solid in relation to a surface area of the temperature control surface is at least 50 Wh/(Km 2 ), preferably at least 60 Wh/(Km 2 ), preferably at least 70 Wh/(Km 2 ), preferably at least 80 Wh/( Km 2 ), preferably at least 90 Wh/(Km 2 ), preferably at least 100 Wh/(Km 2 ), preferably at least 110 Wh/(Km 2 ), in particular at least 120 Wh/(Km 2 ) .
  • the solid is at least partially formed by concrete, preferably by concrete with a mass-related heat capacity of 0.8 J/g K to 1.1 J/g K and/or with a volume-related heat capacity of 1.2 J/cm 3 K to 2.8 J/cm 3K
  • the solid can have a thickness of at least 10 cm, in particular at least 12 cm, at least 14 cm, or at least 16 cm.
  • the high heat capacity favors the storage of heat (cold) in the solid while maintaining a low (high) flow temperature.
  • a high heat capacity usually goes hand in hand with a sufficient thickness of the solid.
  • the internal portion of the fluid conduit may have a surface area of which at least 80%, preferably at least 90%, is in direct or indirect but thermally conductive contact with the solid.
  • Said indirect but thermally conductive contact can be made by means of a thermal coupling means which is arranged between the surface of the internal section and the solid and is in direct contact with the internal section and the solid.
  • a corresponding thermal contact promotes the transfer of heat or cold from the fluid line to the solid.
  • a first reinforcement and a second reinforcement can be arranged at different positions along a direction perpendicular to the tempering surface.
  • the internal portion may be located between the first armor and the second armor along the direction perpendicular to the tempering surface.
  • the internal section can be at least partly made of steel, preferably with a mass fraction of at least 60%, preferably at least 80%, in particular at least 95%.
  • Metals such as steel provide high thermal conductivity, especially when compared to plastics. As a result, the transfer of heat or cold from the fluid to the solid can be improved. Steel can offer cost advantages over other metals such as copper.
  • the steel may be stainless steel, preferably stainless steel that is resistant to corrosion, particularly to the fluid.
  • the internal section can be formed at least partially by a corrugated tube, preferably by a corrugated steel tube, in particular by a corrugated stainless steel tube or can include such a tube.
  • corrugated tubing simplifies the laying of the fluid line and can enable a tool-free, flexible and/or time-efficient laying.
  • connections between different sections of the fluid line can also be made without tools, flexibly and/or in a time- and cost-efficient manner using inexpensive flange systems.
  • the solid is produced, for example cured, at the building site, the advantages of tool-free, flexible and/or time-efficient laying are particularly evident.
  • the surface area of the cross-sectional area of the cavity can be at least 12 cm 2 , preferably at least 16 cm 2 , in particular at least 18 cm 2 .
  • the surface area of the cross-sectional area of the cavity can be at most 350 cm 2 , preferably at most 300 cm 2 , in particular at most 250 cm 2 .
  • a correspondingly enlarged cavity can further improve the flow resistance of the fluid line without compromising the mechanical integrity of the solid.
  • the cross-sectional area may have said surface area along at least 80%, preferably along at least 90%, preferably along at least 95%, preferably along at least 98%, preferably along at least 99%, in particular along at least 99.5% of a length of the internal portion.
  • Said surface area may correspond to the average surface area along the length of the internal section.
  • a width of the cross-sectional area along each direction in the cross-sectional area is not less than 3 cm, preferably not less than 4 cm, in particular not less than 4.5 cm.
  • the cross-sectional area can be circular and the width can correspond to the diameter of the circular cross-sectional area.
  • a circular cross-sectional area maximizes the surface area of the cross-sectional area and minimizes the flow resistance for a given perimeter and thus for a given amount of material of the fluid conduit.
  • a width or a diameter of the cross-sectional area of the cavity does not exceed 20 cm, preferably not 18 cm, in particular not 16 cm.
  • the fluid line can be arranged in the neutral zone of the solid.
  • a length of the internal section in relation to a surface area of the temperature control surface is at most 3 m/m 2 , in particular at most 2.6 m/m 2 or at most 2.2 m/m 2 .
  • a small length of the internal section further improves the flow resistance of the fluid line.
  • the reduced length of the fluid line can reduce costs of the fluid line, both with regard to material costs and with regard to laying costs.
  • the costs can be kept similar to those that occur with conventional ceiling heaters with fluid lines made of plastic. The cost can be increased by using standardized stainless steel corrugated pipe, which is produced in large quantities and inexpensively for applications in the heating and sanitary sector, for example, can be further reduced.
  • the total volume of the cavity in a detached house is at least 600 l, preferably at least 800 l, preferably at least 1000 l, preferably at least 1200 l, in particular at least 1400 l.
  • the large total volume can provide a heat store, which means that a central heat store (buffer store) in the building with the ceiling temperature control system can be dispensed with.
  • the fluid line may include a plurality of parallel sections.
  • a distance between adjacent parallel sections can be at least 0.3 m, preferably at least 0.35 m, preferably at least 0.4 m, in particular at least 0.45 m.
  • a distance between adjacent parallel sections can be at most 2 m, preferably at most 1.5 m, in particular at most 1 m.
  • the fluid can be a liquid, which is preferably formed by water or contains water.
  • the internal portion may be configured to leak-free receive the fluid within the cavity.
  • the internal section may have an inlet and an outlet configured to allow fluid flow of the fluid through the internal section.
  • a surface area of the temperature control surface can be at least 1 m 2 , preferably at least 3 m 2 .
  • the tempering surface can be thermally coupled to the solid, in particular through thermal conductivity of the solid.
  • the ceiling temperature control system can have or form a ceiling heating system and/or a ceiling cooling system and the temperature control surface can be a heating surface and/or a cooling surface.
  • the solid can have an opposite side, which faces away from the tempering surface, preferably opposite and aligned substantially parallel to the tempering surface, is arranged on the solid, with the internal section being arranged closer to the tempering surface than to the opposite side.
  • the solid may be configured to provide a ceiling portion of a room.
  • the temperature control surface can be set up to provide at least a section of a ceiling surface of a room.
  • the ceiling temperature control system can be included in a transportable prefabricated component for forming a ceiling.
  • Prefabricated components can be manufactured in large numbers and therefore inexpensively in series production in concrete plants.
  • the ceiling thermal management system may be included in a ceiling of a building, where the solid is concrete that is cast at the building site to form the ceiling.
  • Casting concrete at the building site allows flexibility in designing the shape of the ceiling and building.
  • the ceiling temperature control system can also have a controllable convection device that is set up for thermal coupling between the temperature control surface and a first air volume by means of an air flow.
  • the controllable convection device can provide controllable (dynamic) temperature control, ie controllable (dynamic) heating and/or controllable (dynamic) cooling.
  • controllable temperature control ie controllable (dynamic) heating and/or controllable (dynamic) cooling.
  • static temperature control i.e. static heating and/or static cooling, in which the heating and/or cooling capacity of the temperature control surface is essentially determined by a temperature difference between the temperature of the temperature control surface and the temperature of a room becomes. Controlling the temperature of the temperature control surface and thus the heating and/or cooling capacity of the static temperature control is usually slow, for example with a control time of one or more hours.
  • control of the controllable convection device and thus the heating and/or cooling capacity of the dynamic temperature control is significantly faster, for example with a control time of the order of seconds or minutes.
  • the control time can refer to a time interval from setting a target value to reaching an actual value that essentially corresponds to the target value. Due to the reduced control time, the controllability of the ceiling temperature control system is improved.
  • the controllable convection device thus opens up the possibility of removing heat or cold stored in the solid quickly and flexibly as required and making it available for heating or cooling.
  • the first air volume can include room air, in particular a room running in a lower region of a room.
  • the air in the room is typically cooler in the lower part of a room.
  • a temperature difference between the temperature control surface and the air that is in contact with the temperature control surface is increased during heating by an air flow of the cooler room air to the temperature control surface.
  • an increased heating capacity of the ceiling temperature control system, and in particular of the controllable (dynamic) heating can be achieved.
  • the controllable convection device can be set up to generate the air flow with a movement component towards the temperature control surface.
  • a flow of the air flow along the temperature control surface can be achieved by the movement component towards the temperature control surface.
  • the flow along the temperature control surface increases the interaction between the air flow and the temperature control surface and improves the transfer of heat or cold from the solid to the air flow, and thus the heating or cooling capacity.
  • the flow along the tempering surface can be achieved by utilizing the Coanda effect.
  • the controllable convection device can have an air flow generator and an air flow guide.
  • the air flow generator can be set up to generate and/or intensify the air flow.
  • the air flow guide can be set up to define a direction of at least part of the air flow in order to generate the movement component towards the temperature control surface.
  • the airflow guide may have a substantially vertical section.
  • the substantially vertical section can promote the capture of room air from the lower area and a transport of the room air from the lower area to the upper area of the room.
  • the air flow generator may include a fan or be a fan.
  • the thermal coupling by means of the air flow can be set up to generate a heat transfer between the temperature control surface and the air flow, the heat transfer in relation to a surface area of the temperature control surface being at least 8 W/m 2 , preferably at least 10 W/m 2 , preferably at least 12 W/m 2 , in particular at least 14 W/m 2 .
  • the temperature control surface according to the disclosure can, for example in combination with conventional fans, enable a high dynamic heat transfer.
  • the high dynamic heat transfer together with the static heating can cover the heating and/or cooling requirements of a building such as a modern passive house or low-energy house.
  • the ceiling temperature control system thus provides controllable, dynamic heating or cooling with sufficient power to be able to dispense with further controllable or controllable heating or cooling devices, and the controllability of the ceiling temperature control system itself is improved.
  • the improved controllability is realized using components for heating and/or cooling that are present in the solid, with additional components such as conventional fans and/or airflow guides being available at low cost.
  • the controllable (dynamic) heating and/or cooling can also improve spatial controllability by having a plurality of controllable (dynamic) heating and/or cooling systems, for example with a plurality of airflow ducts and fans, in different areas of a building, for example in different rooms , to be ordered.
  • the ceiling temperature control system and in particular the controllable, dynamic temperature control can be operated with a low flow temperature and/or with a low surface temperature of the temperature control surface, which improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system, in particular compared to conventional systems that have a use supplementary heating with a high flow temperature and/or surface temperature, e.g. a radiator.
  • the low flow temperature can improve the seasonal performance of a heat pump that provides the flow temperature.
  • the low surface temperature can also improve the comfort of the ceiling heating-cooling system and/or a room with the ceiling heating-cooling system. Since the heat or cold for the controllable temperature control is taken from the solid material, the controllable temperature control also enables heat or cold to be drawn off flexibly, quickly and easily in terms of time, for example from a heat pump or from a solar thermal system at times of favorable conditions and /or is provided with a high energy efficiency of the heat pump or the solar thermal system. This further improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system.
  • the ceiling temperature control system can also include a heat pump that is set up to provide heat or cold.
  • the ceiling temperature control system can be set up to introduce the provided heat or cold into the solid by means of the fluid line.
  • the ceiling temperature control system can improve the efficiency of the heat pump, in particular an air-water heat pump, for example to an annual performance factor of at least 4, preferably to an annual performance factor of at least 4.5.
  • a temperature difference between a flow of the heat pump and a return of the heat pump can be at most 5 K, preferably at most 4 K, in particular at most 3 K.
  • the ceiling temperature control system can be set up to introduce a large part of the heat provided into the solid during the day by means of the fluid line. Alternatively or additionally, the ceiling temperature control system can be set up to bring a large part of the cold provided into the solid during a night time by means of the fluid line.
  • the majority can correspond to a proportion of at least 60%, preferably at least 65%, preferably at least 70%, preferably at least 75%, in particular at least 80% of the heat and/or cold provided.
  • heat or cold can advantageously be produced by the heat pump at times of favorable conditions and transferred to the solid.
  • a thermal load shift and/or improved efficiency of the ceiling temperature control system can be achieved.
  • the ceiling temperature control system can also include a photovoltaic device that has a peak power that corresponds at least to a power consumption of the heat pump during operation.
  • the photovoltaic device can be electrically coupled to the heat pump in order to provide electrical power for the operation of the heat pump.
  • the electrical output can cover at least half of the power consumption of the heat pump.
  • an electrical load shift can be achieved by operating the heat pump at times when there is good availability of electrical power for operating the heat pump and storing the heat or cold generated in this way in the solid.
  • the electrical power can be provided by the photovoltaic system.
  • the ceiling temperature control system can thus enable the best possible use of the photovoltaic device, for example with regard to the energy efficiency of the overall system.
  • the ceiling temperature control system can also include a solar thermal system that is set up to provide generated heat.
  • the ceiling temperature control system can be set up to introduce the heat generated into the solid by means of the fluid line.
  • the ceiling temperature control system can be set up to transfer a large part of the generated heat into the solid during a daytime using the fluid line bring in
  • the majority can correspond to a proportion of at least 60%, preferably at least 65%, preferably at least 70%, preferably at least 75%, in particular at least 80% of the heat generated.
  • the solar thermal system can effectively produce heat for storage in the solid during the day. Storage in the solid can allow the heat to be used for heating during the night.
  • the ceiling temperature control system can also have an air passage that is set up to control a flow rate of a passage air flow from a second air volume through the air passage to the temperature control surface.
  • the ceiling temperature control system advantageously utilizes the large heating and/or cooling capacity provided by the temperature control surface in order to control the temperature of a second volume of air, for example outside air, when it is admitted into a room.
  • heat recovery which can be associated with high acquisition costs, can be dispensed with.
  • the ceiling temperature control system uses a heating and/or cooling capacity using heat or cold stored in the solid, which can be provided extremely energy-efficiently at favorable times, for example by the photovoltaic system mentioned, a heat pump and/or solar thermal system .
  • the air outlet can also be operated with a lower power consumption than heat recovery, which further improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system.
  • the outlet air flow can be quickly increased or reduced by means of the air outlet, which improves the controllability of the ceiling temperature control system.
  • the second volume of air may contain outside air related to a building when the ceiling temperature control system is properly installed in or on the building.
  • the air passage can be set up to add at least part of the passage air flow to the air flow.
  • a separate airflow guide for the pass-through airflow can be dispensed with by using the airflow guide for the airflow.
  • the air passage can be a controllable air passage, in particular with at least one fan which is set up to control and/or generate and/or intensify the passage air flow.
  • Appropriate embodiments may allow rapid control of pass-through airflow.
  • the fluid line is a loop of a heating-coolant system of a building, and a total length of the fluid line is not more than 300 m, preferably not more than 250 m, preferably not more than 200 m, in particular not more than 170 m or no larger than 140 m.
  • a small overall length of the fluid line can further reduce the flow resistance and cost of the fluid line.
  • the loop or majority of loops may be unregulated in terms of flow or flow resistance of the loop or majority of loops.
  • the majority of loops is understood to mean at least half, preferably at least 2/3 and more preferably 3 ⁇ 4 of the loops present.
  • a control or regulation of one or all loops for example with regard to flow, flow resistance or flow temperature, can be dispensed with in order to maximize the transfer of heat or cold from the fluid line to the solid and to further reduce costs.
  • a temperature of the temperature control surface along the temperature control surface can vary by a maximum of 5 K during operation of the system, preferably by a maximum of 4 K, in particular by a maximum of 3 K or by a maximum of 2 K.
  • the temperature control surface can extend over a number of rooms in a building.
  • the temperature control surface can extend over all rooms in the building that correspond to a loop of a heating-cooling system with the ceiling temperature control system.
  • the disclosure can relate to a method for controlling the temperature of at least one room in a building with a ceiling temperature control system as described above.
  • the solid may form a ceiling portion of the room.
  • the surface can form a portion of a ceiling surface of the room.
  • the method may include creating a flow of fluid through the cavity at a flow temperature different than a temperature of the solid to transfer stored heat or cold from the fluid to the solid.
  • the method can further include a static transfer of part of the stored heat or the stored cold from the solid to the space by means of the tempering surface.
  • the process can continue to be dynamic transferring a portion of the stored heat or cold from the solid to the space by means of the controllable convection device.
  • the static transfer may include thermal transfer by radiation.
  • Dynamic transfer can exceed static transfer in amount.
  • Dynamically transferring may include creating an airflow having a component of movement toward the ceiling portion, the airflow comprising room air from a lower region of the room.
  • a corresponding controllable or dynamic temperature control can make a significant contribution to a controllable ceiling temperature control system.
  • the method may further include generating a pass-through airflow of outside air relative to the building through an air passage to the tempering surface to heat or cool the pass-through airflow using the stored heat or cold.
  • the method can also include heating the fluid with a heat pump or with a solar thermal system and/or cooling the fluid with a heat pump.
  • the method may further include generating electrical power using a photovoltaic device mounted on the building or in a vicinity of the building and electrically coupled to the heat pump.
  • the method can also include providing a power consumption of the heat pump from the electrical power.
  • Tempering may be heating, with most of the stored heat being transferred from the fluid to the solid during the day and most of the dynamic transfer occurring at night, the majority accounting for at least 60%, preferably at least 65% %, preferably at least 70%, preferably at least 75%, especially at least 80% of the heat transferred.
  • Tempering can be cooling, with the stored cold being transferred from the fluid to the solid for the most part at night, and much of the dynamic transfer occurring at day time, with the majority accounting for at least 60%, preferably at least 65% %, preferably at least 70%, preferably at least 75%, especially at least 80% of the transmitted cold.
  • the disclosure relates to a method for producing a ceiling temperature control system for at least one room in a building.
  • the method includes laying a fluid line along a horizontal surface disposed above a footprint of the building, pouring a liquid build material around the fluid line, and curing the liquid build material into a solid such that the solid forms a portion of a ceiling surface of the space forms, and a surface of the solid forms a portion of a ceiling surface of the room and a tempering surface.
  • a cover layer to be thermally coupled to the surface of the solid, which in turn has a surface that forms the temperature control surface. Note that the "surface" is facing down.
  • the curing is carried out in such a way that an internal section of the fluid line is formed in the solid, which is thermally coupled to the solid and has a cavity, the volume of the cavity being at least 2l/m 2 in relation to a surface area of the tempering surface.
  • the method can further include thermal coupling between the temperature control surface and a first air volume by means of an air flow and a controllable convection device.
  • the method can also include setting up a heat pump, so that the heat pump provides heat or cold, with the ceiling temperature control system being set up to introduce the heat or cold into the solid by means of the fluid line.
  • the method can further include electrically coupling a photovoltaic device to the heat pump in order to provide electrical power for the heat pump, the photovoltaic device having a peak power that corresponds at least to a power consumption of the heat pump during operation.
  • the method may further include setting up an air passage to provide a controllable passage air flow from a second volume of air through the air passage to the tempering surface.
  • the second volume of air may include outside air relative to the building.
  • the method for producing the ceiling temperature control system can have one or all of the features previously described in connection with the ceiling temperature control system.
  • FIGS 1A and 1B show a ceiling section 100 of a ceiling temperature control system according to the prior art in perspective and in a cross-sectional view, respectively.
  • the deck portion 100 includes a solid 102, which is typically concrete. Alternatively, it can be a dry building material such as plasterboard.
  • a surface 102a of the solid 102 forms a portion of a ceiling surface of a room in a building.
  • the surface 102a is also set up as a heating/cooling surface (temperature control surface) 102a for a ceiling heating/cooling system (ceiling temperature control system).
  • the surface 102a is supplied with heat or cold from a heating or cooling medium in the form of a fluid which is fed into a fluid line 104 . From the fluid line 104, the heat or cold is transported through the solid 102 to the surface 102a.
  • the injection of cold fluid for example compared to the room temperature below the ceiling section 100, can be used to cool the space; the feeding of warm fluid for heating the room.
  • the ceiling section 100 is suitable for both heating and cooling, but in some cases there is no possibility of supplying either a warm or a cold fluid.
  • the following disclosure relates not only to the prior art but also to the ceiling temperature control system according to the disclosure, both to heating and to cooling.
  • the fluid line 104 is usually made of plastic, but can also be made of copper, the latter generating additional costs, both due to higher material costs and due to a more complex routing of the fluid line 104 made of copper, for example when bending the curved sections or creating connections between Sections of the fluid line 104.
  • a laying distance D between parallel sections of the fluid line 104 is 15 to 35 cm in the ceiling section 100 according to the prior art.
  • the fluid line 104 has an inner diameter in the range of 15 to 25 mm. With a typical circular cross-sectional area of the fluid line 104, a typical inner diameter of 16 mm corresponds to a surface area of the cross-sectional area of approximately 200 mm 2 .
  • the length of the parallel sections of the fluid line 104 in relation to a surface area of the surface 102a is 5 m/m 2 .
  • the volume of the fluid line 104 in relation to the surface area of the surface 102a is typically 1 l/m 2 .
  • FIGS 2A and 2B show a ceiling portion 200 of a ceiling thermal management system according to the present disclosure in perspective and cross-sectional views, respectively.
  • the ceiling section 200 is similar to that of Figure 1A and the Figure 1B , but has a number of improvements. In particular, it has a fluid line 204 with an internal portion 204 disposed in a solid 202 .
  • the inner diameter of the fluid line 204 is 50 mm in the exemplary embodiment shown and is realized for the fluid line 204 by using a stainless steel corrugated pipe with standard dimensions corresponding to DN50.
  • the inner diameter of 50 mm exceeds typical inner diameters according to the prior art by a factor of about 3, so that a surface area of the cross-sectional area of the fluid line 204 is increased by a factor of about 9.
  • a significantly greater reduction in Flow resistance of the fluid line 204 is achieved since flow resistances of lines depend more than linearly on the inner diameter and cross-sectional area.
  • the laying distance D of the embodiment of Figure 2A and Figure 2B is 50 cm.
  • the exemplary embodiment thus achieves a reduced length of the fluid line 204.
  • the length of the parallel sections of the fluid line 204 is only 2 m/m 2 in relation to a surface area of the surface 202a, neglecting the curved regions of the fluid line 204.
  • the reduced length of the fluid line 204 further reduces flow resistance and may also reduce the cost of the fluid line 204, both in terms of material costs and wiring costs.
  • the fluid line 204 of the exemplary embodiment is designed with a circular cross-sectional area and with a constant inside diameter of 50 mm along the longitudinal extension of the fluid line 204 .
  • the internal volume of the fluid line 204 is approximately twice as large as in the prior art, despite the larger laying distance D.
  • the larger internal volume can provide a heat accumulator that can offer sufficient capacity to be able to do without an additional, central liquid heat accumulator (buffer accumulator), as is common, for example, in the prior art in connection with a solar thermal system.
  • the choice of steel for the material of the fluid line 204 according to the exemplary embodiment leads to an improvement in the thermal conductivity of the fluid line 204 compared to previously known fluid lines 104 made of plastic.
  • the material costs for the fluid line 204 made of steel can be similar overall to the material costs for the fluid line 104 made of plastic, in particular due to the reduced length of the fluid line 204 and due to the use of stainless steel corrugated pipe with standard dimensions, for example according to DN50, which due to its large-scale manufacture, for example for heating and plumbing, is available at low cost.
  • the steel fluid line 204 offers cost advantages, both in terms of material costs and routing.
  • the use of stainless steel corrugated pipe enables a tool-free, flexible and time-efficient installation.
  • the fluid line 204 made of stainless steel corrugated pipe can also be produced flexibly, time- and cost-efficiently using available flange systems.
  • the fluid line 204 is arranged between the height 206a of a lower reinforcement and the height 206b of an upper reinforcement.
  • Tensile and compressive stresses which can arise due to a mechanical load on the ceiling section 200 during use, occur most strongly in the area of the height 206a of the lower reinforcement and/or the height 206b of the upper reinforcement, and are emitted there by the reinforcements, for example steel, recorded.
  • Tensile and compressive stresses are low in the area between the lower rebar height 206a and the upper rebar height 206b, and the corresponding area is referred to as the neutral zone.
  • the ceiling element 200 can be an area of a prefabricated element, in particular for prefabricated construction, which can be produced inexpensively in large numbers in a concrete plant using conventional methods.
  • the ceiling element 200 can also be an area of a ceiling that is produced at the site of the building to be erected.
  • corrugated stainless steel pipe is first laid along a horizontal surface that corresponds to the ceiling of the building to be erected that is to be temperature-controlled. Laying is done with parallel sections and curved sections, as exemplified in Figure 2A shown.
  • the stainless steel corrugated pipe is then cast in a liquid building material, typically liquid concrete.
  • the liquid building material is hardened to form the solid 202, so that a ceiling element 200 as in Figure 2A and Figure 2B shown arises in which the stainless steel corrugated pipe forms the fluid line 204.
  • the potting creates a large and direct contact area between the fluid line 204 and the solid 202.
  • the surface of the corrugated stainless steel tube can be treated or coated with a thermal contact medium with a high thermal conductivity before potting to improve the thermal contact.
  • the improvements in the cover section 200 compared to the prior art lead, individually but in particular synergetically in combination, to an improved thermal coupling between the fluid or fluid line 204 and the solid 202.
  • the improvements in the thermal coupling between the fluid or fluid line 204 and Solid 202 becomes a major advantage of ceiling heating or cooling, namely a large heating or cooling capacity due to the large exposed surface area of the Surface 202a used better even with low flow temperature.
  • the heating or cooling capacity is typically about 12 W/m 2 .
  • This (static) heating or cooling capacity can provide a significant part of the heating or cooling requirement of a building, which is typically 10 W/m 2 for a passive house and typically 20 to 30 W/m 2 for a low-energy house. Due to the improved coupling between fluid and solid 202, most of the heat or cold of the fluid can be transferred to the solid 202, so that the temperature difference of 2° C. can already be achieved with a low flow temperature of the fluid fed into the fluid line 204, and even then , when the temperature difference between the flow temperature and the temperature of the solid 202 is low.
  • the improved transfer of the heat or cold of the fluid to the solid 202 favors the use of the solid 202 as a heat or cold accumulator.
  • a large part of the heat or cold is transferred and thus made usable, and the entire heat storage capacity of the blanket, which according to the embodiment is 130 Wh/Km 2 , is available for loading with the heat or the cold.
  • heat or cold that is efficiently generated at times of favorable conditions can be effectively stored in the solid 202 and available for use at times of increased demand.
  • the heat or cold can be generated at times of high electrical power availability and stored in the ceiling, enabling power load shifting, locally or in connection with a building-wide power grid.
  • the ceiling temperature control system allows additional use of the solid 202, which is already present in the building to take on structural and mechanical tasks, for storing heat or cold.
  • a corresponding additional use is also referred to as concrete core activation.
  • the stronger thermal coupling between the fluid or fluid line 204 and the solid 202 thus leads to an improvement in the activation of the concrete core.
  • Concrete core activation of screed in connection with underfloor heating is implemented in various embodiments in the prior art.
  • a concrete core activation of a ceiling in connection with a ceiling temperature control system for example for a residential building or a family house, creates difficulties.
  • the greater temporal and spatial inertia of the ceiling has so far led to difficulties with regard to a sufficiently fast and spatially differentiated controllability.
  • FIG. 3 shows a ceiling temperature control system according to a further embodiment, which comprises a ceiling section 200, which corresponds to the ceiling section 200 of FIG Figure 2A and the Figure 2B may resemble.
  • the ceiling section 200 comprises a solid 202 with a surface 202a for heating or cooling a space 300, and a fluid line 204 for introducing heat or cold into the solid 202 by means of a fluid.
  • the ceiling temperature control system Figure 3 also includes a controllable convection device 302 for generating a flow of air 304 from a lower region 306 of the space 300, which is further away from the ceiling section 200, to an upper region 308, which is closer to the ceiling section 200 and, in the embodiment shown, is adjacent to it .
  • a flow channel is arranged in a wall 316 of the room 300 as an air flow guide 310 .
  • the flow channel of the air flow guide 310 is a channel-like structure made of metal or plastic with a cross-sectional area of approximately 110 mm ⁇ 54 mm.
  • the air flow guide 310 is thus sufficiently dimensioned to guide the air flow 304 with a low flow resistance.
  • the air flow guide 310 is arranged in a wall 316, for example in a wall 316 inside the building, which does not provide any load-bearing function.
  • the air flow guide 310 can be arranged on the wall 316 . While placement on the wall 316 simplifies installation, placement in the wall 316 minimizes the space required for the airflow guide 310; in addition, the visual impairment is less than in the case of an arrangement on the wall.
  • Fans 312 are accommodated in the air flow guide 310 as air flow generators 312 , by means of which the air flow 304 can be controlled with regard to its flow by means of the speed of the fans 312 .
  • a control device 314 is available for this purpose. The control device 314 is set up to control the fans 312 with regard to their speed and to automatically regulate the speed in order to achieve a target room temperature.
  • the air flow 304 first takes in cold air from the lower area 306 of the room 300 and is then guided vertically upwards to the upper area 308 of the room 300 by the air flow guide 310 .
  • the air flow guide 310 deflects the air flow 304 in such a way that a movement component of the air flow 304 arises parallel to the temperature control surface 202a.
  • the air flow 304 with the cold air is thus guided along the temperature control surface 202a using the Coanda effect and is thereby temperature-controlled.
  • the flow along the temperature control surface 202a achieves an effective exchange of heat between the air flow 304 and the temperature control surface 202a.
  • the temperature difference between the cold air and the temperature control surface 202a increases during heating, and the transfer of heat from the temperature control surface 202a to the air flow 304 is thus improved.
  • the formation of a warm air cushion adjoining the temperature control surface 202a is avoided.
  • the controllable convection device 302 and the air flow 304 provide the ceiling temperature control system Figure 3 a controllable (dynamic) temperature, that is a controllable (dynamic) heating and / or controllable (dynamic) cooling ready.
  • This is in contrast to static temperature control, i.e. static heating and/or static cooling, in which the heating and/or cooling capacity of the temperature control surface 202a for the room 300 is essentially determined by the temperature difference between the temperature of the temperature control surface 202a and the Temperature of the room 300 is determined.
  • the heating and/or cooling capacity of the static temperature control is approximately 12 W/m 2 in relation to the surface area of the surface 202a.
  • the controllable convection device 302 with conventional fans 312 achieves a heating and/or cooling capacity of the dynamic (controllable) temperature control in relation to a surface area of the surface 202a of approximately 15 to 20 W/m 2 .
  • static temperature control and dynamic temperature control together can provide the heating or cooling demand of a building, such as a passive house or a low-energy house, with good controllability.
  • FIG 4A shows a ceiling temperature control system according to an embodiment with proper arrangement in a building 400.
  • the building 400 is a single-family house.
  • the ceiling temperature control system is similar to that of Figure 2A , the Figure 2B or the Figure 3 .
  • the ceiling temperature control system has a ceiling section 200 with a solid 202 in which a fluid line 204 is arranged and whose surface 202a forms a ceiling surface for rooms 300 and provides a temperature control surface 202a.
  • the ceiling temperature control system preferably includes a controllable convection device, similar to the convection device 302 of FIG Figure 3 .
  • the ceiling temperature control system of the illustrated embodiment also has a heat pump 402 and a photovoltaic system 404 . Photovoltaic system 404 generates electrical power to operate heat pump 402.
  • the energy efficiency of the photovoltaic system 404 and the electrical power generated are greater during the daytime than during the nighttime. Also the efficiency of heating with the Heat pump 402 is larger during the day time when the outside temperature is higher than during the night time.
  • the ceiling temperature control system can thus achieve optimized energy efficiency when operating during the day when generating the electrical power, when heating with the heat pump 402 and when storing the heat in allow the solid 202 of the ceiling portion 200.
  • the energy efficiencies of the individual elements work together synergistically to improve the energy efficiency of the ceiling temperature control system.
  • electrical power can be available plentifully or inexpensively during the day from a power grid into which electricity is fed by photovoltaic systems at other locations.
  • an embodiment without local power generation can also enable the optimized energy efficiency when generating the electrical power, when heating with the heat pump 402 and when storing the heat in the solid matter 202 of the ceiling section 200 .
  • the combination of the solar thermal system and ceiling section 200 can efficiently generate (via the solar thermal system) and store (in the solid 202) heat during the day make possible.
  • the heat stored during the day with the optimized energy efficiency can be extracted at times of increased demand.
  • the removal can using static and / or controllable temperature control, such as in connection with Figure 3 described, take place.
  • the ceiling temperature control system can also be used for cooling by operating the heat pump 402, for example powered by electricity from a power grid, during the nighttime in order to bring cold into the solid matter 202 of the ceiling section 200, which during the day time is removed.
  • the times of increased demand are typically complementary to the times of favorable conditions for the generation of heat or cold, so that generating heat or cold at times of increased demand would reduce the efficiency of the ceiling temperature control system .
  • the controllable temperature control by means of the convection device 302 thus further improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system in conjunction with storage in the solid 202 and with the combination of heat pump 402 and photovoltaic system 404 or with the solar thermal system.
  • the ceiling temperature control system Figure 4A comprises a single loop (loop) 406 of a heating-cooling-agent system.
  • devices for individual regulation or control of loops in the heating-cooling system can be saved, which reduces the costs of the ceiling temperature control system.
  • the transfer of heat from the fluid line into the solid is typically controlled or regulated
  • the transfer of heat or cold from the fluid line 204 into the solid 202 is always increased or maximized in the ceiling temperature control system according to the disclosure. in particular due to the minimized flow resistance of the fluid line 204 and the fluid flow maximized as a result.
  • the storage of heat or cold in the solid matter 202 of the cover section 200 is thus improved by dispensing with individual regulation or control.
  • the building 400 can have several loops 406 (not shown), although the number of loops 406 for a single-family house should be kept low in order to save costs.
  • the ceiling temperature control system can enable the detached house to be heated or cooled with one to at most four loops 406 .
  • Each of the one to four loops 406 can be configured as an unregulated loop 406 to save cost and maximize heat or cold storage.
  • the ceiling temperature control system according to the invention provides sufficient heating or cooling capacity and good controllability.
  • Figure 4B 12 shows a ceiling temperature control system according to an embodiment when properly arranged in a building 408.
  • the building 408 can be, for example, a residential building with a plurality of apartments or an office building.
  • the ceiling temperature control system can match that of Figure 4A , the Figure 3 , the Figure 2A or the Figure 2B resemble
  • the ceiling temperature control system can include a photovoltaic system 404, a solar thermal system or a controllable convection device 302 as previously described.
  • the ceiling temperature control system includes several loops 406a, 406b of a heating-cooling system.
  • the multiple loops 406a, 406b can support individual regulation of the heating and/or cooling capacity for areas of the building 408 and thus individual regulation of the static heating of the corresponding areas can be supported.
  • the heating-cooling system comprises two loops 406a, 406b.
  • the heating-cooling system can also provide additional loops 406a, 406b (not shown), eg depending on the number of floors of the building 408, the number of apartments of a residential building or according to a respective one Use of rooms or areas of building 408, for example for computer rooms or for offices.
  • the ceiling temperature control system of the disclosure is compatible with a corresponding large-scale division, which can further improve the energy efficiency of the ceiling temperature control system in individual cases. This can be the case in particular when the use of the rooms or areas differs greatly, for example when offices need to be heated in winter, while computer rooms need little or no heating.
  • FIG. 5 shows a ceiling temperature control system according to a further embodiment.
  • the ceiling temperature control system can match that of Figure 3 resemble
  • the ceiling temperature control system Figure 5 also has two air passages 500a, 500b serving as outside air passages 500a, 500b for providing passage airflows 502a, 502b of outside air.
  • the air passage 500a is a tilted position of a window 504.
  • the air passage 500b is an air duct in which the passage air flow 502b is controlled via the size of the passage opening of the air duct and/or by a speed of a fan (not shown) arranged in the air duct. is controllable.
  • the air passages 500a, 500b let outside air into the room 300 of the building 400, 408 in such a way that the passage air flow 502a, 502b is directed to the tempering surface 202a and there similar to that associated with FIG Figure 3 described air flow 304 is tempered. While the air passage 500a directs the passage air flow 502a directly to the tempering surface 202a, the passage air flow 502b uses a guiding device. In the exemplary embodiment shown, the throughflow of air 502b is admixed with the airflow 304 and directed towards the temperature control surface 202a by means of the airflow guide 310 . The dual use of the air flow guide 310 can reduce space requirements and costs of the ceiling temperature control system.
  • the ceiling temperature control system figure 5 12 has air passages 500a, 500b in two different embodiments, but in other embodiments (not shown) only one of the air passages 500a, 500b can be formed.
  • the ceiling temperature control system advantageously utilizes the large heating and/or cooling capacity provided by the temperature control surface 202a in order to temperature control the outside air when it is admitted into the room 300 .
  • heat recovery which can be associated with high acquisition costs, can be dispensed with.
  • the ceiling temperature control system uses a heating and/or cooling capacity to control the temperature of the outside air due to the heat or cold stored in the solid matter 202 of the ceiling section 200, which can be provided in an extremely energy-efficient manner at favorable times, for example by a photovoltaic system 404 and/or or by a heat pump 402 and/or by a Solar thermal system, as in connection with the embodiment of Figure 4A described.
  • the air outlet 500a, 500b can also be operated with a lower power consumption than heat recovery, which further improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system.
  • the passage air flow 502a, 502b can be quickly increased or reduced by means of the air passage 500a, 500b, which improves the controllability of the ceiling temperature control system.

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Abstract

Ein Decken-Temperier-System weist einen Feststoff und eine Fluidleitung auf. Eine Oberfläche des Feststoffes stellt eine Temperierfläche des Decken-Temperier-Systems bereit. Die Fluidleitung hat einen internen Abschnitt, der in dem Feststoff angeordnet ist. Der interne Abschnitt ist thermisch an den Feststoff gekoppelt und weist einen Hohlraum auf, der dazu eingerichtet ist, ein Fluid aufzunehmen. Das Decken-Temperier-System ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen des Hohlraums im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche mindestens 2 l/m<sup>2</sup> beträgt, und dadurch, dass der der Hohlraum eine Querschnittsfläche aufweist, die einen Flächeninhalt von mindestens 8 cm<sup>2</sup> umfasst.A ceiling temperature control system has a solid and a fluid line. A surface of the solid provides a temperature control surface of the ceiling temperature control system. The fluid conduit has an internal portion located within the solid. The internal portion is thermally coupled to the solid and has a cavity configured to receive a fluid. The ceiling temperature control system is characterized in that a volume of the cavity in relation to a surface area of the temperature control surface is at least 2 l/m<sup>2</sup>, and in that the cavity has a cross-sectional area that surface area of at least 8 cm<sup>2</sup>.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Deckenheizung und/oder -kühlung, insbesondere eine Deckenheizung und/oder -kühlung in Verbindung mit einer Betonkernaktivierung.The present invention relates to ceiling heating and/or cooling, in particular ceiling heating and/or cooling in connection with concrete core activation.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Im Baugewerbe besteht ein starker Wunsch nach energieeffizienten Heiz- und/oder Kühlsystemen. Im Laufe der letzten Jahre haben sich diesbezüglich Systeme mit Fußbodenheizung und Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung als Standard etabliert, insbesondere im Bereich des Wohnungsbaus und bei kleineren Gebäuden wie beispielsweise bei Einfamilienhäusern. Entsprechende Systeme können energieeffizient betrieben werden, erzeugen jedoch relativ hohe Anschaffungskosten und der Betrieb birgt eine Gefahr von Fehlbedienung, die zu einer Verschlechterung der Energieeffizienz führen kann. Die Gefahr der Fehlbedienung resultiert beispielsweise aus einer mäßigen zeitlichen und räumlichen Regelbarkeit entsprechender Systeme, die zu einer Überhitzung mit überschüssiger Wärme führen kann. Zum Wiederherstellen einer akzeptablen Raumtemperatur wird die überschüssige Wärme aus dem Gebäude abgeführt, üblicherweise durch Fensterlüftung, wodurch die Energieeffizienz der Wärmerückgewinnung reduziert ist. Die mäßige zeitliche Regelbarkeit ist eine Folge der thermischen Trägheit des Fußbodens mit großer Wärmekapazität. Die mäßige räumliche Regelbarkeit ergibt sich vor allem in kleineren Gebäuden, wie beispielsweise Einfamilienhäusern, in denen typischerweise ein Heizund/oder Kühlsystem mit einem einzigen Heiz-/Kühlkreis bereitgestellt wird. Zur Verbesserung der Regelbarkeit werden Fußbodenheizung und Wärmerückgewinnung mitunter mit weiteren Heizsystemen, wie beispielsweise Heizkörpern, kombiniert, die besser geregelt werden können. Insbesondere verbessern Heizkörper durch ihre individuelle Regelbarkeit und ihre schneller und höher einstellbare Oberflächentemperatur die Regelbarkeit des Systems mit Fußbodenheizung und Wärmerückgewinnung räumlich und zeitlich.In the construction industry there is a strong desire for energy efficient heating and/or cooling systems. Over the past few years, systems with underfloor heating and ventilation systems with heat recovery have established themselves as the standard, particularly in residential construction and in smaller buildings such as single-family homes. Corresponding systems can be operated in an energy-efficient manner, but generate relatively high acquisition costs, and operation involves the risk of incorrect operation, which can lead to a deterioration in energy efficiency. The risk of incorrect operation results, for example, from a moderate temporal and spatial controllability of corresponding systems, which can lead to overheating with excess heat. To restore an acceptable room temperature, the excess heat is removed from the building, usually through window ventilation, which reduces the energy efficiency of heat recovery. The moderate temporal controllability is a consequence of the thermal inertia of the floor with a large heat capacity. The moderate spatial controllability arises above all in smaller buildings, such as single-family houses, in which a heating and/or cooling system with a single heating/cooling circuit is typically provided. To improve controllability, underfloor heating and heat recovery are sometimes combined with other heating systems, such as radiators, which can be better controlled. In particular, radiators improve the spatial and temporal controllability of the system with underfloor heating and heat recovery due to their individual controllability and their quicker and higher adjustable surface temperature.

Decken-Heiz-/Kühlsysteme können eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Heiz/Kühlsystemen haben, insbesondere gegenüber einer Fußbodenheizung in Kombination mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung oder auch gegenüber Heizkörpern in Kombination mit einer Fußbodenheizung. Bei Decken-Heiz-/Kühlsystemen wird typischerweise ein Heiz- oder Kühlmittel in Form eines warmen oder kalten Fluids durch eine Fluidleitung in einer Decke geführt, deren Oberfläche als Heiz-/Kühlfläche dient. Somit verwenden Decken-Heiz-/Kühlsysteme die sonst wenig genutzte Deckenfläche als Heiz/Kühlfläche (Temperierfläche), sodass andere Flächen wie Boden oder Wände für anderweitige Nutzung zur Verfügung stehen. Die Deckenfläche bietet einen großen freiliegenden Flächeninhalt, verglichen beispielsweise mit einem Heizkörper oder einem teilweise anderweitig genutzten und somit zumindest teilweise thermisch isolierten Fußboden. Aufgrund des großen freiliegenden Flächeninhalts kann eine große Heiz-/Kühlleistung bereitgestellt werden, selbst, wenn ein Temperaturunterschied zwischen der Deckenfläche und der Raumtemperatur vergleichsweise gering ist. Somit ist ein effizientes Heizen oder Kühlen möglich, selbst wenn die Temperatur des Heiz- oder Kühlmittels nur eine geringfügige Abweichung von einer Umgebungstemperatur, beispielsweise der Raumtemperatur oder einer Temperatur eines Außenbereichs bezogen auf das Gebäude, aufweist. Dadurch kann die Effizienz einer Wärme-/Kältequelle, die die Wärme oder Kälte des Heiz- oder Kühlmittels bereitstellt, beispielsweise einer Wärmepumpe, verbessert werden. Dies liegt daran, dass die Effizienz der Wärmepumpe mit geringerer Abweichung der Temperatur des warmen oder kalten Fluids von der Umgebungstemperatur, also mit einer geringeren Temperaturdifferenz zwischen Kondensations- und Verdampfungstemperatur, zunimmt.Ceiling heating/cooling systems can have a number of advantages over other heating/cooling systems, particularly underfloor heating combined with a heat recovery ventilation system, or even radiators combined with underfloor heating. In ceiling heating / cooling systems is typically a heating or cooling in the form of a warm or cold fluid through a Fluid line guided in a ceiling, the surface of which serves as a heating/cooling surface. In this way, ceiling heating/cooling systems use the otherwise little-used ceiling surface as a heating/cooling surface (temperature control surface), so that other surfaces such as the floor or walls are available for other uses. The ceiling surface offers a large exposed surface area compared, for example, to a radiator or a floor that is partially used for other purposes and is therefore at least partially thermally insulated. Because of the large exposed surface area, a large heating/cooling capacity can be provided even when a temperature difference between the ceiling surface and the room temperature is comparatively small. Efficient heating or cooling is thus possible even if the temperature of the heating or cooling medium only deviates slightly from an ambient temperature, for example the room temperature or a temperature of an outdoor area in relation to the building. As a result, the efficiency of a heat/cold source that provides the heat or cold of the heating or cooling medium, for example a heat pump, can be improved. This is due to the fact that the efficiency of the heat pump increases as the temperature of the warm or cold fluid deviates less from the ambient temperature, i.e. as the temperature difference between the condensation and evaporation temperatures decreases.

Ein entscheidender Nachteil von aus dem Stand der Technik bekannten Decken-Heiz/Kühlsystemen ist ihre große Trägheit, die ähnlich wie bei Systemen mit Fußbodenheizung eine schlechte zeitliche und/oder räumliche Regelbarkeit zur Folge haben kann. Die große Trägheit ist die Folge eines Transports von Wärme oder Kälte von der Fluidleitung durch einen Feststoff der Decke zu der Deckenfläche, die als Heiz-/Kühlfläche dient. Dabei wird die Wärme oder die Kälte von Bereichen des Feststoffes aufgenommen, die nicht unmittelbar zum Heizen oder Kühlen beitragen. Insbesondere wenn der Feststoff Beton mit einer hohen Wärmekapazität aufweist (Wärmekapazität pro Masse typischerweise 0.8 J/(g K) bis 1.1 J/(g K), Wärmekapazität pro Volumen typischerweise 1.2 J/(cm3 K) bis 2.8 J/(cm3 K)), wird dabei viel Wärme beziehungsweise Kälte in dem Feststoff gespeichert, die nicht unmittelbar für das Heizen beziehungsweise Kühlen zur Verfügung steht, und die zeitliche Regelbarkeit erschwert. Wie eingangs im Zusammenhang mit Fußbodenheizungen erläutert, wird aus Kostengründen vor allem in kleineren Gebäuden, wie beispielsweise Einfamilienhäusern, typischerweise ein Heiz-/Kühlsystem mit einem einzigen Heiz-/Kühlkreis oder einigen wenigen Heiz/Kühlkreisen bereitgestellt. Dies erschwert die räumliche Regelbarkeit. Andererseits erzeugt die Bereitstellung mehrerer, unabhängig voneinander steuerbarer Heiz-/Kühlkreise, wie sie typischerweise in größeren Wohn- oder Bürogebäuden vorgenommen wird, zusätzliche Kosten.A decisive disadvantage of ceiling heating/cooling systems known from the prior art is their great inertia, which, similar to systems with underfloor heating, can result in poor temporal and/or spatial controllability. The large inertia is due to a transfer of heat or cold from the fluid line through a solid of the ceiling to the ceiling surface serving as a heating/cooling surface. The heat or cold is absorbed by areas of the solid that do not directly contribute to heating or cooling. Especially when the solid has concrete with a high heat capacity (heat capacity per mass typically 0.8 J/(g K) to 1.1 J/(g K), heat capacity per volume typically 1.2 J/(cm 3 K) to 2.8 J/(cm 3 K)), a lot of heat or cold is stored in the solid, which is not immediately available for heating or cooling, and makes it difficult to regulate over time. As explained at the outset in connection with underfloor heating, a heating/cooling system with a single heating/cooling circuit or a few heating/cooling circuits is typically provided for reasons of cost, particularly in smaller buildings such as single-family homes. This makes spatial controllability more difficult. On the other hand, the provision of several heating/cooling circuits that can be controlled independently of one another, as is typically the case in larger residential or office buildings, generates additional costs.

Lösungsvorschläge im Stand der Technik zur Verbesserung der zeitlichen und/oder räumlichen Regelbarkeit von Decken-Heiz-/Kühlsystemen betreffen einen schnelleren Transport der Wärme oder der Kälte von dem Fluid und der Fluidleitung durch den Feststoff der Decke zu der mit der zu temperierenden Umgebungsluft unmittelbar in Kontakt stehenden Deckenfläche. Ein Lösungsvorschlag sieht vor, eine Fluidleitung für das Fluid nahe an dieser Deckenfläche auszubilden. Einem anderen Lösungsvorschlag entsprechend soll die Fluidleitung mit einem geringen Verlegeabstand zwischen parallelen Abschnitten der Fluidleitung ausgebildet werden. Beispielsweise lehrt die AU 2009 225345 A1 einen Verlegeabstand von 15 bis 35 cm.Suggested solutions in the prior art for improving the temporal and/or spatial controllability of ceiling heating/cooling systems relate to a faster Transport of heat or cold from the fluid and the fluid line through the solid material of the ceiling to the ceiling surface that is in direct contact with the ambient air to be tempered. A proposed solution provides for forming a fluid line for the fluid close to this ceiling surface. According to another proposed solution, the fluid line should be designed with a small laying distance between parallel sections of the fluid line. For example, teaches AU2009 225345A1 a laying distance of 15 to 35 cm.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Dicke des Feststoffs der Decke gering gewählt werden, beispielsweise 8 cm oder weniger, um eine Gesamtwärmekapazität des Feststoffs und somit die thermische Trägheit zu reduzieren. Weiter ist es möglich, einen Wärme-/Kälteeintrag in den Deckenbereich durch entsprechende Vorrichtungen aktiv zeitlich zu regeln oder die räumliche Regelbarkeit durch eine Vergrößerung der Anzahl von Heiz-/Kühlkreisen zu verbessern.Alternatively or additionally, a thickness of the solid of the cover can be selected to be small, for example 8 cm or less, in order to reduce the total heat capacity of the solid and thus the thermal inertia. It is also possible to actively regulate the time of heat/cold input into the ceiling area using appropriate devices or to improve spatial controllability by increasing the number of heating/cooling circuits.

Den vorgenannten Lösungsvorschlägen ist gemein, dass sie darauf abzielen, die Wärme oder Kälte gezielter und/oder schneller an die besagte Deckenfläche zu transportieren, wobei der Transport von Wärme beziehungsweise Kälte in den Feststoff der Decke zumindest absolut reduziert wird. Somit verbessern die Lösungsvorschläge zwar die Regelbarkeit, was aber typischerweise mit einer erhöhten Vorlauftemperatur einhergeht, die in entsprechenden Systemen eine schnellere Regelbarkeit der Temperatur begünstigt. Die erhöhte Vorlauftemperatur beeinträchtigt jedoch typischerweise die Energieeffizienz des Systems. Zudem ist bei entsprechenden Decken-Heiz-/Kühlsystemen eine effiziente Nutzung der Decke für weitere Funktionen des Heiz-/Kühlsystems, beispielsweise als Wärme- und/oder Kältespeicher, regelmäßig nicht berücksichtigt. Verbesserungen an Decken-Heiz/Kühlsystemen zum Erhöhen der Energieeffizienz und/oder der zeitlichen und/oder räumlichen Regelbarkeit sind wünschenswert, insbesondere, um ein Decken-Heiz/Kühlsystem für ein Einfamilienhaus zu verwirklichen, das mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 4,5 betrieben werden kann.What the aforementioned proposed solutions have in common is that they aim to transport the heat or cold to the ceiling surface in a more targeted and/or faster manner, with the transport of heat or cold into the solid material of the ceiling being reduced at least in absolute terms. Thus, although the proposed solutions improve controllability, this is typically accompanied by an increased flow temperature, which in corresponding systems favors faster controllability of the temperature. However, the increased flow temperature typically affects the energy efficiency of the system. In addition, with corresponding ceiling heating/cooling systems, efficient use of the ceiling for other functions of the heating/cooling system, for example as heat and/or cold storage, is regularly not taken into account. Improvements in ceiling heating/cooling systems to increase energy efficiency and/or temporal and/or spatial controllability are desirable, particularly to implement a ceiling heating/cooling system for a single-family home using an air-to-water heat pump with a seasonal performance factor from 4.5 can be operated.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Decken-Temperier-Systems nach Anspruch 1, das einen großen Wärme- oder Kälteübertrag von einer Fluidleitung in einen Feststoff ermöglicht. Dadurch kann eine Temperaturspreizung zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur gering gehalten und somit die Energieeffizienz verbessert werden. Zudem wird eine Speicherung von Wärme oder Kälte in dem Feststoff und somit eine zweifache Nutzung des Decken-Temperier-Systems begünstigt. Durch die zweifache Nutzung des Decken-Temperier-Systems kann eine Jahresarbeitszahl einer optional vorhandenen Wärmepumpe, die die Vorlauftemperatur bereitstellt, verbessert werden, beispielsweise auf einen Wert von mindestens 4,5. Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Temperieren eines Raumes nach Anspruch 14 gelöst. Anspruch 15 gibt ein Verfahren zum Herstellen eines Decken-Temperier-Systems an. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen des Decken-Temperier-Systems.The invention solves this problem by means of a ceiling temperature control system according to claim 1, which enables a large transfer of heat or cold from a fluid line into a solid. As a result, a temperature spread between the flow and return temperatures can be kept low, thus improving energy efficiency. In addition, a storage of heat or cold in the solid and thus a dual use of the ceiling temperature control system is favored. By using the twice Ceiling temperature control system, an annual performance factor of an optionally available heat pump, which provides the flow temperature, can be improved, for example to a value of at least 4.5. The object is also achieved by a method for tempering a room according to claim 14. Claim 15 specifies a method for producing a ceiling temperature control system. The dependent claims relate to advantageous embodiments of the ceiling temperature control system.

Gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung weist ein Decken-Temperier-System einen Feststoff und eine Fluidleitung auf. Eine Oberfläche des Feststoffes stellt eine Temperierfläche des Decken-Temperier-Systems bereit. Die Fluidleitung hat einen internen Abschnitt, der in dem Feststoff angeordnet ist. Der interne Abschnitt ist thermisch an den Feststoff gekoppelt und weist einen Hohlraum auf, der dazu eingerichtet ist, ein Fluid aufzunehmen. Das Decken-Temperier-System ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen des Hohlraums im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche mindestens 2 l/m2 beträgt, und dadurch, dass der Hohlraum eine Querschnittsfläche aufweist, die einen Flächeninhalt von mindestens 8 cm2 umfasst.According to a first aspect of the disclosure, a ceiling temperature control system has a solid and a fluid line. A surface of the solid provides a temperature control surface of the ceiling temperature control system. The fluid conduit has an internal portion located within the solid. The internal portion is thermally coupled to the solid and has a cavity configured to receive a fluid. The ceiling temperature control system is characterized in that a volume of the cavity is at least 2 l/m 2 in relation to a surface area of the temperature control surface, and in that the cavity has a cross-sectional area that includes a surface area of at least 8 cm 2 .

Durch die vergrößerte Querschnittsfläche hat die Fluidleitung einen deutlich reduzierten Strömungswiderstand. Der deutlich reduzierte Strömungswiderstand ergibt sich unter anderem daraus, dass der Strömungswiderstand mit zunehmender Querschnittsfläche nicht linear, d.h. überproportional abnimmt. Somit kann das Fluid und die darin enthaltene Wärme oder Kälte die Fluidleitung weitgehend ungehindert durchströmen. Dadurch kann das Fluid die Wärme oder Kälte effektiv durch den Feststoff transportieren und entlang der Fluidleitung auf den Feststoff übertragen. Folglich liegt die Rücklauftemperatur des Fluids nach dem Durchströmen der Fluidleitung nahe an der Vorlauftemperatur. Durch die geringe Temperaturspreizung zwischen Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur ist das Heizen selbst bei einer geringen Vorlauftemperatur möglich, wie sie beispielsweise energieeffizient von einer Wärmepumpe, insbesondere einer Luft-Wasser-Wärmepumpe, oder von einer solarthermischen Anlage selbst an Tagen mäßiger Sonneneinstrahlung bereitgestellt werden kann. Somit ist die Energieeffizienz des Decken-Temperier-Systems verbessert.Due to the increased cross-sectional area, the fluid line has a significantly reduced flow resistance. The significantly reduced flow resistance results, among other things, from the fact that the flow resistance does not decrease linearly with increasing cross-sectional area, i.e. it does not decrease disproportionately. Thus, the fluid and the heat or cold contained therein can flow through the fluid line largely unhindered. This allows the fluid to effectively transport the heat or cold through the solid and transfer it to the solid along the fluid line. Consequently, the return temperature of the fluid after flowing through the fluid line is close to the flow temperature. Due to the low temperature difference between the flow temperature and the return temperature, heating is possible even with a low flow temperature, such as that which can be provided energy-efficiently by a heat pump, in particular an air-to-water heat pump, or by a solar thermal system even on days with moderate solar radiation. This improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system.

Das effektive Übertragen der Wärme oder Kälte begünstigt zudem die Nutzung des Feststoffes als Wärme- oder Kältespeicher. Somit kann das Decken-Temperier-System Wärme oder Kälte speichern, die zu Zeiten günstiger Bedingungen erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Wärmepumpe (z.B. eine Luft-Wasser-Wärmepumpe) am Tage energieeffizient Wärme erzeugen und in den Feststoff speichern und/oder bei Nacht energieeffizient Kälte erzeugen und in den Feststoff speichern. Alternativ oder zusätzlich kann eine solarthermische Anlage bei Tage Wärme erzeugen. Alternativ kann die Wärmepumpe zu Zeiten betrieben werden, zu denen elektrische Leistung für den Betrieb der Wärmepumpe kostengünstig, reichlich und/oder aus effizienter Erzeugung zur Verfügung steht, beispielsweise aufgrund intensiver Sonneneinstrahlung auf eine Photovoltaikanlage oder aufgrund günstiger Windbedingungen an einer Windkraftanlage.The effective transfer of heat or cold also favors the use of the solid as heat or cold storage. Thus, the ceiling temperature control system can store heat or cold generated at times of favorable conditions. For example, a heat pump (eg an air-to-water heat pump) can generate heat in an energy-efficient manner during the day and store it in the solid and/or generate cold in an energy-efficient manner at night and store it in the solid. Alternatively or additionally, a solar thermal system can generate heat during the day. Alternatively, the heat pump can be operated at times when electrical power to operate the heat pump is inexpensive, plentiful and/or is available from efficient generation, for example due to intensive solar radiation on a photovoltaic system or due to favorable wind conditions at a wind turbine.

Durch die Kombination von Wärmespeicherung und Temperierung in ein und derselben Struktur kann die zu Zeiten günstiger Bedingungen in dem Feststoff gespeicherte Wärme oder Kälte von der Oberfläche desselben Feststoffs zum Heizen und Kühlen verwendet werden. Die beiden Funktionen verbessern somit synergetisch die Energieeffizienz des Decken-Temperier-Systems. Zudem kann eine Stromlastverschiebung von Zeiten, in denen Strom knapp oder teuer ist, hin zu Zeiten, in denen Strom reichlich oder günstig zur Verfügung steht, ermöglicht werden.By combining heat storage and temperature control in one and the same structure, the heat or cold stored in the solid at times of favorable conditions can be used from the surface of the same solid for heating and cooling. The two functions thus synergistically improve the energy efficiency of the ceiling temperature control system. In addition, a power load shift from times when power is scarce or expensive to times when power is plentiful or cheap can be made possible.

In bevorzugten Ausführungsformen beträgt eine Wärmekapazität des Feststoffs im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche mindestens 50 Wh/(Km2), vorzugsweise mindestens 60 Wh/(Km2), vorzugsweise mindestens 70 Wh/(Km2), vorzugsweise mindestens 80 Wh/(Km2), vorzugsweise mindestens 90 Wh/(Km2), vorzugsweise mindestens 100 Wh/(Km2), vorzugsweise mindestens 110 Wh/(Km2), insbesondere mindestens 120 Wh/(Km2). In preferred embodiments, a heat capacity of the solid in relation to a surface area of the temperature control surface is at least 50 Wh/(Km 2 ), preferably at least 60 Wh/(Km 2 ), preferably at least 70 Wh/(Km 2 ), preferably at least 80 Wh/( Km 2 ), preferably at least 90 Wh/(Km 2 ), preferably at least 100 Wh/(Km 2 ), preferably at least 110 Wh/(Km 2 ), in particular at least 120 Wh/(Km 2 ) .

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Feststoff zumindest teilweise durch Beton gebildet, vorzugsweise durch Beton mit einer massenbezogenen Wärmekapazität von 0.8 J/g K bis 1.1 J/g K und/oder mit einer volumenbezogenen Wärmekapazität von 1.2 J/cm3 K bis 2.8 J/cm3 K.In preferred embodiments, the solid is at least partially formed by concrete, preferably by concrete with a mass-related heat capacity of 0.8 J/g K to 1.1 J/g K and/or with a volume-related heat capacity of 1.2 J/cm 3 K to 2.8 J/cm 3K

Der Feststoff kann eine Dicke von mindestens 10 cm aufweisen, insbesondere von mindestens 12 cm, mindestens 14 cm, oder mindestens 16 cm.The solid can have a thickness of at least 10 cm, in particular at least 12 cm, at least 14 cm, or at least 16 cm.

Die hohe Wärmekapazität begünstigt die Speicherung von Wärme (Kälte) in dem Feststoff unter Wahrung einer niedrigen (hohen) Vorlauftemperatur. Eine hohe Wärmekapazität geht üblicherweise mit einer hinreichenden Dicke des Feststoffs einher.The high heat capacity favors the storage of heat (cold) in the solid while maintaining a low (high) flow temperature. A high heat capacity usually goes hand in hand with a sufficient thickness of the solid.

Der interne Abschnitt der Fluidleitung kann eine Oberfläche haben, von der sich mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90% im direkten oder indirekten aber wärmeleitfähigen Kontakt mit dem Feststoff befinden. Der genannte indirekte aber wärmeleitfähige Kontakt kann mithilfe eines Wärmekopplungsmittels hergestellt werden, das zwischen der Oberfläche des internen Abschnitts und dem Feststoff angeordnet ist und mit dem internen Abschnitt und dem Feststoff in direktem Kontakt steht.The internal portion of the fluid conduit may have a surface area of which at least 80%, preferably at least 90%, is in direct or indirect but thermally conductive contact with the solid. Said indirect but thermally conductive contact can be made by means of a thermal coupling means which is arranged between the surface of the internal section and the solid and is in direct contact with the internal section and the solid.

Ein entsprechender thermischer Kontakt begünstigt die Übertragung von Wärme oder Kälte von der Fluidleitung in den Feststoff.A corresponding thermal contact promotes the transfer of heat or cold from the fluid line to the solid.

In dem Feststoff können eine erste Bewehrung und eine zweite Bewehrung an unterschiedlichen Positionen entlang einer Richtung senkrecht zu der Temperierfläche angeordnet sein. Der interne Abschnitt kann entlang der Richtung senkrecht zu der Temperierfläche zwischen der ersten Bewehrung und der zweiten Bewehrung angeordnet sein.In the solid, a first reinforcement and a second reinforcement can be arranged at different positions along a direction perpendicular to the tempering surface. The internal portion may be located between the first armor and the second armor along the direction perpendicular to the tempering surface.

Eine Anordnung der Fluidleitung in dem Bereich zwischen der ersten und der zweiten Bewehrung, der auch als neutrale Zone bezeichnet wird, minimiert einen ansonsten möglicherweise nachteiligen Einfluss der Fluidleitung auf die mechanische Stabilität des Feststoffs.An arrangement of the fluid line in the area between the first and the second reinforcement, which is also referred to as the neutral zone, minimizes an otherwise possibly disadvantageous influence of the fluid line on the mechanical stability of the solid.

Der interne Abschnitt kann zumindest teilweise aus Stahl bestehen, vorzugsweise mit einem Massenanteil von mindestens 60%, vorzugsweise von mindestens 80%, insbesondere von mindestens 95%.The internal section can be at least partly made of steel, preferably with a mass fraction of at least 60%, preferably at least 80%, in particular at least 95%.

Metalle wie Stahl stellen eine hohe Wärmeleitfähigkeit bereit, insbesondere im Vergleich zu Kunststoffen. Dadurch kann das Übertragen von Wärme oder Kälte von dem Fluid in den Feststoff verbessert werden. Stahl kann gegenüber anderen Metallen, wie beispielsweise Kupfer, Kostenvorteile bieten.Metals such as steel provide high thermal conductivity, especially when compared to plastics. As a result, the transfer of heat or cold from the fluid to the solid can be improved. Steel can offer cost advantages over other metals such as copper.

Der Stahl kann Edelstahl sein, vorzugsweise Edelstahl, der korrosionsbeständig ist, insbesondere gegenüber dem Fluid.The steel may be stainless steel, preferably stainless steel that is resistant to corrosion, particularly to the fluid.

Der interne Abschnitt kann zumindest teilweise durch ein Wellrohr, vorzugsweise durch ein Stahlwellrohr, insbesondere durch ein Edelstahlwellrohr gebildet sein oder ein solches umfassen.The internal section can be formed at least partially by a corrugated tube, preferably by a corrugated steel tube, in particular by a corrugated stainless steel tube or can include such a tube.

Die Verwendung von Wellrohr vereinfacht die Verlegung der Fluidleitung und kann eine werkzeugfreie, flexible und/oder zeiteffiziente Verlegung ermöglichen. Bei Ausführungen aus Stahlwellrohr oder Edelstahlwellrohr sind zudem Verbindungen zwischen verschiedenen Abschnitten der Fluidleitung mithilfe kostengünstig verfügbarer Flanschsysteme ebenfalls werkzeugfrei, flexibel und/oder zeit- und kosteneffizient herstellbar. Bei Ausführungsformen, bei denen der Feststoff am Ort des Gebäudes hergestellt, beispielsweise ausgehärtet, wird, kommen die Vorteile der werkzeugfreien, flexiblen und/oder zeiteffizienten Verlegung besonders zum Tragen.The use of corrugated tubing simplifies the laying of the fluid line and can enable a tool-free, flexible and/or time-efficient laying. In the case of versions made of steel corrugated pipe or stainless steel corrugated pipe, connections between different sections of the fluid line can also be made without tools, flexibly and/or in a time- and cost-efficient manner using inexpensive flange systems. In embodiments in which the solid is produced, for example cured, at the building site, the advantages of tool-free, flexible and/or time-efficient laying are particularly evident.

Der Flächeninhalt der Querschnittsfläche des Hohlraums kann mindestens 12 cm2, vorzugsweise mindestens 16 cm2, insbesondere mindestens 18 cm2 umfassen.The surface area of the cross-sectional area of the cavity can be at least 12 cm 2 , preferably at least 16 cm 2 , in particular at least 18 cm 2 .

Der Flächeninhalt der Querschnittsfläche des Hohlraums kann höchstens 350 cm2 betragen, vorzugsweise höchstens 300 cm2, insbesondere höchstens 250 cm2.The surface area of the cross-sectional area of the cavity can be at most 350 cm 2 , preferably at most 300 cm 2 , in particular at most 250 cm 2 .

Ein entsprechend vergrößerter Hohlraum kann den Strömungswiderstand der Fluidleitung weiter verbessern, ohne die mechanische Integrität des Feststoffs zu beeinträchtigen.A correspondingly enlarged cavity can further improve the flow resistance of the fluid line without compromising the mechanical integrity of the solid.

Die Querschnittsfläche kann den genannten Flächeninhalt entlang mindestens 80%, vorzugsweise entlang mindestens 90%, vorzugsweise entlang mindestens 95%, vorzugsweise entlang mindestens 98%, vorzugsweise entlang mindestens 99%, insbesondere entlang mindestens 99,5% einer Längenerstreckung des internen Abschnitts aufweisen.The cross-sectional area may have said surface area along at least 80%, preferably along at least 90%, preferably along at least 95%, preferably along at least 98%, preferably along at least 99%, in particular along at least 99.5% of a length of the internal portion.

Der genannte Flächeninhalt kann dem mittleren Flächeninhalt entlang der Längenerstreckung des internen Abschnitts entsprechen.Said surface area may correspond to the average surface area along the length of the internal section.

Das Vermeiden von Bereichen reduzierter Querschnittsfläche, wie Einschnürungen, begünstigt einen niedrigen Strömungswiderstand der Fluidleitung.Avoiding areas with a reduced cross-sectional area, such as constrictions, favors a low flow resistance in the fluid line.

In bevorzugten Ausführungsformen unterschreitet eine Breite der Querschnittsfläche entlang einer jeden Richtung in der Querschnittsfläche nicht 3 cm, vorzugsweise nicht 4 cm, insbesondere nicht 4,5 cm. Insbesondere kann die Querschnittsfläche kreisförmig sein und die Breite dem Durchmesser der kreisförmigen Querschnittsfläche entsprechen.In preferred embodiments, a width of the cross-sectional area along each direction in the cross-sectional area is not less than 3 cm, preferably not less than 4 cm, in particular not less than 4.5 cm. In particular, the cross-sectional area can be circular and the width can correspond to the diameter of the circular cross-sectional area.

Das Vermeiden von seitlichen Verengungen begünstigt einen niedrigen Strömungswiderstand der Fluidleitung. Insbesondere maximiert eine kreisförmige Querschnittsfläche den Flächeninhalt der Querschnittsfläche und minimiert den Strömungswiderstand bei einem vorgegebenen Umfang und somit bei einer vorgegebenen Materialmenge der Fluidleitung.The avoidance of lateral constrictions favors a low flow resistance of the fluid line. In particular, a circular cross-sectional area maximizes the surface area of the cross-sectional area and minimizes the flow resistance for a given perimeter and thus for a given amount of material of the fluid conduit.

In bevorzugten Ausführungsformen überschreitet eine Breite oder ein Durchmesser der Querschnittsfläche des Hohlraums nicht 20 cm, vorzugsweise nicht 18 cm, insbesondere nicht 16 cm.In preferred embodiments, a width or a diameter of the cross-sectional area of the cavity does not exceed 20 cm, preferably not 18 cm, in particular not 16 cm.

Durch entsprechende Abmessungen kann die Fluidleitung in der neutralen Zone des Feststoffs angeordnet werden.With appropriate dimensions, the fluid line can be arranged in the neutral zone of the solid.

In bevorzugten Ausführungsformen beträgt eine Länge des internen Abschnitts im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche höchstens 3 m/m2, insbesondere höchstens 2.6 m/m2 oder höchstens 2.2 m/m2.In preferred embodiments, a length of the internal section in relation to a surface area of the temperature control surface is at most 3 m/m 2 , in particular at most 2.6 m/m 2 or at most 2.2 m/m 2 .

Durch eine geringe Länge des internen Abschnitts wird der Strömungswiderstand der Fluidleitung weiter verbessert. Zudem kann die reduzierte Länge der Fluidleitung Kosten der Fluidleitung senken, sowohl im Hinblick auf Materialkosten als auch mit Hinblick auf Kosten der Verlegung. Insbesondere können bei Ausführungsformen mit einem Edelstahlwellrohr die Kosten ähnlich zu denjenigen gehalten werden, die bei herkömmlichen Deckenheizungen mit Fluidleitungen aus Kunststoff auftreten. Die Kosten können durch Verwendung von genormtem Edelstahlwellrohr, das beispielsweise für Anwendungen im Heizungs- und Sanitärbereich in großen Mengen und kostengünstig hergestellt wird, weiter reduziert werden.A small length of the internal section further improves the flow resistance of the fluid line. In addition, the reduced length of the fluid line can reduce costs of the fluid line, both with regard to material costs and with regard to laying costs. In particular, in embodiments with a stainless steel corrugated pipe, the costs can be kept similar to those that occur with conventional ceiling heaters with fluid lines made of plastic. The cost can be increased by using standardized stainless steel corrugated pipe, which is produced in large quantities and inexpensively for applications in the heating and sanitary sector, for example, can be further reduced.

In bevorzugten Ausführungsformen beträgt das Gesamtvolumen des Hohlraums in einem Einfamilienhaus mindestens 6001, vorzugsweise mindestens 8001, vorzugsweise mindestens 1000 l, vorzugsweise mindestens 1200 l, insbesondere mindestens 1400 l.In preferred embodiments, the total volume of the cavity in a detached house is at least 600 l, preferably at least 800 l, preferably at least 1000 l, preferably at least 1200 l, in particular at least 1400 l.

Durch den großen Durchmesser des Hohlraums wird ein großes Gesamtvolumen selbst bei geringer Länge der Fluidleitung erreicht. Das große Gesamtvolumen kann einen Wärmespeicher bereitstellen, aufgrund dessen auf einen zentralen Wärmespeicher (Pufferspeicher) in dem Gebäude mit dem Decken-Temperier-System verzichtet werden kann.Due to the large diameter of the cavity, a large total volume is achieved even with a short length of the fluid line. The large total volume can provide a heat store, which means that a central heat store (buffer store) in the building with the ceiling temperature control system can be dispensed with.

Die Fluidleitung kann eine Mehrzahl von parallelen Abschnitten umfassen. Ein Abstand zwischen benachbarten parallelen Abschnitten kann mindestens 0,3 m, vorzugsweise mindestens 0,35 m, vorzugsweise mindestens 0,4 m, insbesondere mindestens 0,45 m betragen. Ein Abstand zwischen benachbarten parallelen Abschnitten kann höchstens 2 m, vorzugsweise höchstens 1,5 m, insbesondere höchstens 1 m betragen.The fluid line may include a plurality of parallel sections. A distance between adjacent parallel sections can be at least 0.3 m, preferably at least 0.35 m, preferably at least 0.4 m, in particular at least 0.45 m. A distance between adjacent parallel sections can be at most 2 m, preferably at most 1.5 m, in particular at most 1 m.

Das Fluid kann eine Flüssigkeit sein, die vorzugsweise durch Wasser gebildet ist oder Wasser enthält.The fluid can be a liquid, which is preferably formed by water or contains water.

Der interne Abschnitt kann dazu eingerichtet sein, das Fluid leckfrei in dem Hohlraum aufzunehmen.The internal portion may be configured to leak-free receive the fluid within the cavity.

Der interne Abschnitt kann einen Einlass und einen Auslass aufweisen, die dazu eingerichtet sind, eine Fluidströmung des Fluids durch den internen Abschnitt zuzulassen.The internal section may have an inlet and an outlet configured to allow fluid flow of the fluid through the internal section.

Ein Flächeninhalt der Temperierfläche kann mindestens 1 m2 betragen, vorzugsweise mindestens 3 m2.A surface area of the temperature control surface can be at least 1 m 2 , preferably at least 3 m 2 .

Die Temperierfläche kann thermisch an den Feststoff gekoppelt sein, insbesondere durch eine Wärmeleitfähigkeit des Feststoffes.The tempering surface can be thermally coupled to the solid, in particular through thermal conductivity of the solid.

Das Decken-Temperier-System kann ein Decken-Heiz-System und/oder ein Decken-KühlSystem aufweisen oder bilden und die Temperierfläche kann eine Heizfläche und/oder eine Kühlfläche sein.The ceiling temperature control system can have or form a ceiling heating system and/or a ceiling cooling system and the temperature control surface can be a heating surface and/or a cooling surface.

Der Feststoff kann eine Gegenseite aufweisen, die von der Temperierfläche abgewandt, vorzugsweise gegenüber und im Wesentlichen parallel zur Temperierfläche ausgerichtet, an dem Feststoff angeordnet ist, wobei der interne Abschnitt näher an der Temperierfläche angeordnet ist als an der Gegenseite.The solid can have an opposite side, which faces away from the tempering surface, preferably opposite and aligned substantially parallel to the tempering surface, is arranged on the solid, with the internal section being arranged closer to the tempering surface than to the opposite side.

Der Feststoff kann dazu eingerichtet sein, einen Deckenabschnitt eines Raumes bereitzustellen. Die Temperierfläche kann dazu eingerichtet sein, zumindest einen Abschnitt einer Deckenfläche eines Raumes bereitzustellen.The solid may be configured to provide a ceiling portion of a room. The temperature control surface can be set up to provide at least a section of a ceiling surface of a room.

Das Decken-Temperier-System kann in einem transportablen Fertigbauteil zum Ausbilden einer Zimmerdecke umfasst sein. Fertigbauteile können in großer Zahl und daher kostengünstig in Serienproduktion in Betonwerken hergestellt werden.The ceiling temperature control system can be included in a transportable prefabricated component for forming a ceiling. Prefabricated components can be manufactured in large numbers and therefore inexpensively in series production in concrete plants.

Alternativ kann das Decken-Temperier-System in einer Zimmerdecke eines Gebäudes umfasst sein, wobei der Feststoff Beton ist, der am Ort des Gebäudes zum Ausbilden der Zimmerdecke vergossen wird.Alternatively, the ceiling thermal management system may be included in a ceiling of a building, where the solid is concrete that is cast at the building site to form the ceiling.

Das Vergießen von Beton am Ort des Gebäudes ermöglicht eine flexible Ausgestaltung der Form von Zimmerdecke und Gebäude.Casting concrete at the building site allows flexibility in designing the shape of the ceiling and building.

Das Decken-Temperier-System kann weiterhin eine steuerbare Konvektionsvorrichtung aufweisen, die für ein thermisches Koppeln zwischen der Temperierfläche und einem ersten Luftvolumen mittels eines Luftstroms eingerichtet ist.The ceiling temperature control system can also have a controllable convection device that is set up for thermal coupling between the temperature control surface and a first air volume by means of an air flow.

Die steuerbare Konvektionsvorrichtung kann eine steuerbare (dynamische) Temperierung, das heißt eine steuerbare (dynamische) Heizung und/oder eine steuerbare (dynamische) Kühlung bereitstellen. Diese steht im Gegensatz zu einer konventionellen, statischen Temperierung, das heißt einer statischen Heizung und/oder einer statischen Kühlung, bei der eine Heiz- und/oder Kühlleistung der Temperierfläche im Wesentlichen durch eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Temperierfläche und der Temperatur eines Raumes bestimmt wird. Die Steuerung der Temperatur der Temperierfläche und somit der Heiz- und/oder Kühlleistung der statischen Temperierung ist üblicherweise langsam, beispielsweise mit einer Steuerungszeit von einer oder mehreren Stunden. Im Gegensatz dazu ist die Steuerung der steuerbaren Konvektionsvorrichtung und somit der Heiz- und/oder Kühlleistung der dynamischen Temperierung wesentlich schneller, beispielsweise mit einer Steuerungszeit in der Größenordnung von Sekunden oder Minuten. Die Steuerungszeit kann sich auf ein Zeitintervall vom Setzen eines Sollwerts bis zum Erreichen eines Istwerts beziehen, der dem Sollwert im Wesentlichen entspricht. Durch die reduzierte Steuerungszeit ist die Steuerbarkeit des Decken-Temperier-System verbessert. Die steuerbare Konvektionsvorrichtung eröffnet somit die Möglichkeit, in dem Feststoff gespeicherte Wärme oder Kälte nach Bedarf schnell und flexibel zu entnehmen und für das Heizen oder Kühlen bereitzustellen.The controllable convection device can provide controllable (dynamic) temperature control, ie controllable (dynamic) heating and/or controllable (dynamic) cooling. This is in contrast to conventional, static temperature control, i.e. static heating and/or static cooling, in which the heating and/or cooling capacity of the temperature control surface is essentially determined by a temperature difference between the temperature of the temperature control surface and the temperature of a room becomes. Controlling the temperature of the temperature control surface and thus the heating and/or cooling capacity of the static temperature control is usually slow, for example with a control time of one or more hours. In contrast to this, the control of the controllable convection device and thus the heating and/or cooling capacity of the dynamic temperature control is significantly faster, for example with a control time of the order of seconds or minutes. The control time can refer to a time interval from setting a target value to reaching an actual value that essentially corresponds to the target value. Due to the reduced control time, the controllability of the ceiling temperature control system is improved. The controllable convection device thus opens up the possibility of removing heat or cold stored in the solid quickly and flexibly as required and making it available for heating or cooling.

Das erste Luftvolumen kann bei ordnungsgemäßer Installation des Decken-Temperier-Systems in einem Gebäude eine Raumluft umfassen, insbesondere eine Raumlauft eines unteren Bereiches eines Raumes.With proper installation of the ceiling temperature control system in a building, the first air volume can include room air, in particular a room running in a lower region of a room.

Im unteren Bereich eines Raumes ist die Raumluft typischerweise kühler. Durch einen Luftstrom der kühleren Raumluft zu der Temperierfläche wird ein Temperaturunterschied zwischen der Temperierfläche und der Luft, die mit der Temperierfläche in Kontakt steht, beim Heizen vergrößert. Dadurch kann eine vergrößerte Heizleistung des Decken-Temperier-Systems, und insbesondere der regelbaren (dynamischen) Heizung, erreicht werden.The air in the room is typically cooler in the lower part of a room. A temperature difference between the temperature control surface and the air that is in contact with the temperature control surface is increased during heating by an air flow of the cooler room air to the temperature control surface. As a result, an increased heating capacity of the ceiling temperature control system, and in particular of the controllable (dynamic) heating, can be achieved.

Die steuerbare Konvektionsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Luftstrom mit einer Bewegungskomponente zu der Temperierfläche hin zu erzeugen.The controllable convection device can be set up to generate the air flow with a movement component towards the temperature control surface.

Durch die Bewegungskomponente zu der Temperierfläche hin kann eine Strömung des Luftstroms entlang der Temperierfläche erreicht werden. Durch die Strömung entlang der Temperierfläche wird die Wechselwirkung zwischen Luftstrom und Temperierfläche vergrößert und die Übertragung von Wärme oder Kälte von dem Feststoff auf den Luftstrom, und somit die Heiz- oder Kühlleistung, verbessert. Beispielsweise kann die Strömung entlang der Temperierfläche durch Ausnutzung des Coandaeffekts erreicht werden.A flow of the air flow along the temperature control surface can be achieved by the movement component towards the temperature control surface. The flow along the temperature control surface increases the interaction between the air flow and the temperature control surface and improves the transfer of heat or cold from the solid to the air flow, and thus the heating or cooling capacity. For example, the flow along the tempering surface can be achieved by utilizing the Coanda effect.

Die steuerbare Konvektionsvorrichtung kann einen Luftstromerzeuger und eine Luftstromführung aufweisen. Der Luftstromerzeuger kann dazu eingerichtet sein, den Luftstrom zu erzeugen und/oder zu verstärken. Die Luftstromführung kann dazu eingerichtet sein, eine Richtung zumindest eines Teils des Luftstroms festzulegen, um die Bewegungskomponente zu der Temperierfläche hin zu erzeugen.The controllable convection device can have an air flow generator and an air flow guide. The air flow generator can be set up to generate and/or intensify the air flow. The air flow guide can be set up to define a direction of at least part of the air flow in order to generate the movement component towards the temperature control surface.

Die Luftromführung kann einen im Wesentlichen vertikalen Abschnitt aufweisen.The airflow guide may have a substantially vertical section.

Der im Wesentlichen vertikale Abschnitt kann das Erfassen von Raumluft aus dem unteren Bereich und einen Transport der Raumluft aus dem unteren Bereich in den oberen Bereich des Raumes begünstigen.The substantially vertical section can promote the capture of room air from the lower area and a transport of the room air from the lower area to the upper area of the room.

Der Luftstromerzeuger kann einen Ventilator umfassen oder ein Ventilator sein.The air flow generator may include a fan or be a fan.

Das thermische Koppeln mittels des Luftstroms kann dazu eingerichtet sein, einen Wärmeübertrag zwischen der Temperierfläche und dem Luftstrom zu erzeugen, wobei der Wärmeübertrag im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche mindestens 8 W/m2 beträgt, vorzugsweise mindestens 10 W/m2, vorzugsweise mindestens 12 W/m2, insbesondere mindestens 14 W/m2.The thermal coupling by means of the air flow can be set up to generate a heat transfer between the temperature control surface and the air flow, the heat transfer in relation to a surface area of the temperature control surface being at least 8 W/m 2 , preferably at least 10 W/m 2 , preferably at least 12 W/m 2 , in particular at least 14 W/m 2 .

Die Temperierfläche entsprechend der Offenbarung kann, beispielsweise im Zusammenspiel mit konventionellen Ventilatoren, einen hohen dynamischen Wärmeübertrag ermöglichen. Insbesondere kann der hohe dynamische Wärmeübertrag zusammen mit der statischen Heizung den Wärme- und/oder Kältebedarf eines Gebäudes wie eines modernen Passivhauses oder Niedrigenergiehauses abdecken. Somit stellt das Decken-Temperier-System eine regelbare, dynamische Heizung oder Kühlung mit hinreichend Leistung zur Verfügung, um auf weitere regelbare oder steuerbare Heiz- oder Kühlvorrichtungen verzichten zu können, und die Steuerbarkeit des Decken-Temperier-Systems selbst ist verbessert. Insbesondere ist die verbesserte Steuerbarkeit unter Verwendung von in dem Feststoff vorhandenen Komponenten zum Heizen und/oder Kühlen verwirklicht, wobei zusätzliche Komponenten, wie konventionelle Ventilatoren und/oder Luftstromführung, kostengünstig verfügbar sind. Die steuerbare (dynamische) Heizung und/oder Kühlung kann zudem die räumliche Steuerbarkeit verbessern, indem eine Mehrzahl von steuerbaren (dynamische) Heizungen und/oder Kühlungen, beispielsweise mit einer Mehrzahl von Luftstromführungen und Ventilatoren, in verschiedenen Bereichen eines Gebäudes, beispielsweise in verschiedenen Räumen, angeordnet werden. Dabei kann das Decken-Temperier-System und insbesondere die steuerbare, dynamische Temperierung mit einer geringen Vorlauftemperatur und/oder mit einer geringen Oberflächentemperatur der Temperierfläche betrieben werden, wodurch eine Energieeffizienz des Decken-Temperier-Systems verbessert ist, insbesondere gegenüber konventionellen Systemen, die eine ergänzende Heizung mit hoher Vorlauftemperatur und/oder Oberflächentemperatur, beispielsweise einen Heizkörper, verwenden. Die geringe Vorlauftemperatur kann die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe verbessern, die die Vorlauftemperatur bereitstellt. Die geringe Oberflächentemperatur kann zudem den Komfort des Decken-Heiz-Kühlsystems und/oder eines Raumes mit dem Decken-Heiz-Kühlsystem verbessern. Da die Wärme oder die Kälte für die steuerbare Temperierung aus dem Feststoff entnommen wird, ermöglicht die steuerbare Temperierung zudem eine zeitlich flexible, schnelle und gut regelbare Entnahme von Wärme oder Kälte, die beispielsweise von einer Wärmepumpe oder von einer solarthermischen Anlage zu Zeiten günstiger Bedingungen und/oder mit einer hohen Energieeffizienz der Wärmepumpe oder der solarthermischen Anlage bereitgestellt wird. Dadurch ist die Energieeffizienz des Decken-Temperier-Systems weiter verbessert.The temperature control surface according to the disclosure can, for example in combination with conventional fans, enable a high dynamic heat transfer. In particular, the high dynamic heat transfer together with the static heating can cover the heating and/or cooling requirements of a building such as a modern passive house or low-energy house. The ceiling temperature control system thus provides controllable, dynamic heating or cooling with sufficient power to be able to dispense with further controllable or controllable heating or cooling devices, and the controllability of the ceiling temperature control system itself is improved. In particular, the improved controllability is realized using components for heating and/or cooling that are present in the solid, with additional components such as conventional fans and/or airflow guides being available at low cost. The controllable (dynamic) heating and/or cooling can also improve spatial controllability by having a plurality of controllable (dynamic) heating and/or cooling systems, for example with a plurality of airflow ducts and fans, in different areas of a building, for example in different rooms , to be ordered. The ceiling temperature control system and in particular the controllable, dynamic temperature control can be operated with a low flow temperature and/or with a low surface temperature of the temperature control surface, which improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system, in particular compared to conventional systems that have a use supplementary heating with a high flow temperature and/or surface temperature, e.g. a radiator. The low flow temperature can improve the seasonal performance of a heat pump that provides the flow temperature. The low surface temperature can also improve the comfort of the ceiling heating-cooling system and/or a room with the ceiling heating-cooling system. Since the heat or cold for the controllable temperature control is taken from the solid material, the controllable temperature control also enables heat or cold to be drawn off flexibly, quickly and easily in terms of time, for example from a heat pump or from a solar thermal system at times of favorable conditions and /or is provided with a high energy efficiency of the heat pump or the solar thermal system. This further improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system.

Das Decken-Temperier-System kann weiterhin eine Wärmepumpe umfassen, die dazu eingerichtet ist, Wärme oder Kälte bereitzustellen. Das Decken-Temperier-System kann dazu eingerichtet sein, die bereitgestellte Wärme oder Kälte mittels der Fluidleitung in den Feststoff einzubringen.The ceiling temperature control system can also include a heat pump that is set up to provide heat or cold. The ceiling temperature control system can be set up to introduce the provided heat or cold into the solid by means of the fluid line.

Das Decken-Temperier-System kann eine Effizienz der Wärmepumpe, insbesondere einer Luft-Wasser-Wärmepumpe, verbessern, beispielsweise auf eine Jahresarbeitszahl von mindestens 4, vorzugsweise auf eine Jahresarbeitszahl von mindestens 4,5.The ceiling temperature control system can improve the efficiency of the heat pump, in particular an air-water heat pump, for example to an annual performance factor of at least 4, preferably to an annual performance factor of at least 4.5.

Eine Temperaturdifferenz zwischen einem Vorlauf der Wärmepumpe und einem Rücklauf der Wärmepumpe kann höchstens 5 K betragen, vorzugsweise höchstens 4 K, insbesondere höchstens 3 K.A temperature difference between a flow of the heat pump and a return of the heat pump can be at most 5 K, preferably at most 4 K, in particular at most 3 K.

Das Decken-Temperier-System kann dazu eingerichtet sein, einen Großteil der bereitgestellten Wärme während einer Tagzeit mittels der Fluidleitung in den Feststoff einzubringen. Alternativ oder zusätzlich kann das Decken-Temperier-System dazu eingerichtet sein, einen Großteil der bereitgestellten Kälte während einer Nachtzeit mittels der Fluidleitung in den Feststoff einzubringen. Der Großteil kann einem Anteil von mindestens 60%, vorzugsweise von mindestens 65 %, vorzugsweise von mindestens 70 %, vorzugsweise von mindestens 75 %, insbesondere von mindestens 80 % der bereitgestellten Wärme und/oder der bereitgestellten Kälte entsprechen.The ceiling temperature control system can be set up to introduce a large part of the heat provided into the solid during the day by means of the fluid line. Alternatively or additionally, the ceiling temperature control system can be set up to bring a large part of the cold provided into the solid during a night time by means of the fluid line. The majority can correspond to a proportion of at least 60%, preferably at least 65%, preferably at least 70%, preferably at least 75%, in particular at least 80% of the heat and/or cold provided.

Durch die Kombination aus Wärmepumpe und Wärme- bzw. Kältespeicherung im Feststoff kann Wärme beziehungsweise Kälte vorteilhafter Weise zu Zeiten günstiger Bedingungen von der Wärmepumpe produziert und in den Feststoff übertragen werden. Dadurch kann eine thermische Lastverschiebung und/oder eine verbesserte Effizienz des Decken-Temperier-System erreicht werden.Through the combination of heat pump and heat or cold storage in the solid, heat or cold can advantageously be produced by the heat pump at times of favorable conditions and transferred to the solid. As a result, a thermal load shift and/or improved efficiency of the ceiling temperature control system can be achieved.

Das Decken-Temperier-System kann weiterhin eine Photovoltaikvorrichtung umfassen, die eine Peakleistung aufweist, die zumindest einer Leistungsaufnahme der Wärmepumpe im Betrieb entspricht. Die Photovoltaikvorrichtung kann elektrisch an die Wärmepumpe gekoppelt sein, um eine elektrische Leistung für den Betrieb der Wärmepumpe bereitzustellen.The ceiling temperature control system can also include a photovoltaic device that has a peak power that corresponds at least to a power consumption of the heat pump during operation. The photovoltaic device can be electrically coupled to the heat pump in order to provide electrical power for the operation of the heat pump.

Die elektrische Leistung kann eine Leistungsaufnahme der Wärmepumpe mindestens zur Hälfte abdecken.The electrical output can cover at least half of the power consumption of the heat pump.

Zusätzlich oder alternativ zu der thermischen Lastverschiebung kann eine elektrische Lastverschiebung erreicht werden, indem die Wärmepumpe zu Zeiten guter Verfügbarkeit einer elektrischen Leistung zum Betrieb der Wärmepumpe betrieben und die so erzeugte Wärme oder Kälte in dem Feststoff gespeichert wird. Insbesondere kann die elektrische Leistung von der Photovoltaikanlage bereitgestellt werden. Somit kann das Decken-Temperier-System eine bestmögliche Nutzung der Photovoltaikvorrichtung, beispielsweise hinsichtlich der Energieeffizienz des Gesamtsystems, ermöglichen.In addition or as an alternative to the thermal load shift, an electrical load shift can be achieved by operating the heat pump at times when there is good availability of electrical power for operating the heat pump and storing the heat or cold generated in this way in the solid. In particular, the electrical power can be provided by the photovoltaic system. The ceiling temperature control system can thus enable the best possible use of the photovoltaic device, for example with regard to the energy efficiency of the overall system.

Das Decken-Temperier-System kann weiterhin eine solarthermische Anlage umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine erzeugte Wärme bereitzustellen. Das Decken-Temperier-System kann dazu eingerichtet sein, die erzeugte Wärme mittels der Fluidleitung in den Feststoff einzubringen. Das Decken-Temperier-System kann dazu eingerichtet sein, einen Großteil der erzeugten Wärme während einer Tagzeit mittels der Fluidleitung in den Feststoff einzubringen. Der Großteil kann einem Anteil von mindestens 60%, vorzugsweise von mindestens 65 %, vorzugsweise von mindestens 70 %, vorzugsweise von mindestens 75 %, insbesondere von mindestens 80 % der erzeugten Wärme entsprechen.The ceiling temperature control system can also include a solar thermal system that is set up to provide generated heat. The ceiling temperature control system can be set up to introduce the heat generated into the solid by means of the fluid line. The ceiling temperature control system can be set up to transfer a large part of the generated heat into the solid during a daytime using the fluid line bring in The majority can correspond to a proportion of at least 60%, preferably at least 65%, preferably at least 70%, preferably at least 75%, in particular at least 80% of the heat generated.

Ähnlich der Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage kann die solarthermische Anlage eine Wärme zum Speichern im Feststoff während des Tages effektiv produzieren. Die Speicherung im Feststoff kann die Nutzung der Wärme zum Heizen während der Nacht ermöglichen.Similar to the combination of heat pump and photovoltaic system, the solar thermal system can effectively produce heat for storage in the solid during the day. Storage in the solid can allow the heat to be used for heating during the night.

Das Decken-Temperier-System kann weiterhin einen Luftdurchlass aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Durchflussmenge eines Durchlassluftstroms von einem zweitem Luftvolumen durch den Luftdurchlass zu der Temperierfläche zu steuern.The ceiling temperature control system can also have an air passage that is set up to control a flow rate of a passage air flow from a second air volume through the air passage to the temperature control surface.

Entsprechend der Ausführungsform nutzt das Decken-Temperier-System die von der Temperierfläche bereitgestellte große Heiz- und/oder Kühlleistung in vorteilhafter Weise aus, um ein zweites Luftvolumen, beispielsweise Außenluft, beim Einlassen in einen Raum zu temperieren. Dadurch kann auf eine Wärmerückgewinnung, die mit hohen Anschaffungskosten verbunden sein kann, verzichtet werden. Insbesondere nutzt das Decken-Temperier-System dabei eine Heiz- und/oder Kühlleistung unter Verwendung von in dem Feststoff gespeicherter Wärme oder Kälte, die zu günstigen Zeiten äußerst energieeffizient bereitgestellt werden kann, beispielsweise durch die genannte Photovoltaikanlage, eine Wärmepumpe und/oder solarthermische Anlage. Der Luftdurchlass kann zudem mit einer geringeren Leistungsaufnahme als eine Wärmerückgewinnung betrieben werden, was die Energieeffizienz des Decken-Temperier-Systems weiter verbessert. Zudem kann der Durchlassluftstrom mittels des Luftdurchlasses schnell erhöht oder reduziert werden, was die Steuerbarkeit des Decken-Temperier-Systems verbessert.According to the embodiment, the ceiling temperature control system advantageously utilizes the large heating and/or cooling capacity provided by the temperature control surface in order to control the temperature of a second volume of air, for example outside air, when it is admitted into a room. As a result, heat recovery, which can be associated with high acquisition costs, can be dispensed with. In particular, the ceiling temperature control system uses a heating and/or cooling capacity using heat or cold stored in the solid, which can be provided extremely energy-efficiently at favorable times, for example by the photovoltaic system mentioned, a heat pump and/or solar thermal system . The air outlet can also be operated with a lower power consumption than heat recovery, which further improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system. In addition, the outlet air flow can be quickly increased or reduced by means of the air outlet, which improves the controllability of the ceiling temperature control system.

Das zweite Luftvolumen kann eine Außenluft bezogen auf ein Gebäude enthalten, wenn das Decken-Temperier-System ordnungsgemäß in oder an dem Gebäude installiert ist.The second volume of air may contain outside air related to a building when the ceiling temperature control system is properly installed in or on the building.

Der Luftdurchlass kann dazu eingerichtet sein, zumindest einen Teil des Durchlassluftstroms dem Luftstrom beizumengen.The air passage can be set up to add at least part of the passage air flow to the air flow.

In entsprechenden Ausführungsformen kann auf eine eigene Luftstromführung für den Durchlassluftstrom verzichtet werden, indem die Luftstromführung für den Luftstrom verwendet wird. Dadurch können die Systemkosten gesenkt werden.In corresponding embodiments, a separate airflow guide for the pass-through airflow can be dispensed with by using the airflow guide for the airflow. As a result, the system costs can be reduced.

Der Luftdurchlass kann ein steuerbarer Luftdurchlass sein, insbesondere mit zumindest einem Ventilator, der dazu eingerichtet ist, den Durchlassluftstrom zu steuern und/oder zu erzeugen und/oder zu verstärken.The air passage can be a controllable air passage, in particular with at least one fan which is set up to control and/or generate and/or intensify the passage air flow.

Entsprechende Ausführungsformen können eine schnelle Regelung des Durchlassluftstroms ermöglichen.Appropriate embodiments may allow rapid control of pass-through airflow.

In bevorzugten Ausführungsformen ist die Fluidleitung eine Schleife eines Heiz-Kühlmittel-Systems eines Gebäudes, und eine Gesamtlänge der Fluidleitung ist nicht größer ist als 300 m, vorzugsweise nicht größer als 250 m, vorzugsweise nicht größer als 200 m, insbesondere nicht größer als 170 m oder nicht größer als 140 m.In preferred embodiments, the fluid line is a loop of a heating-coolant system of a building, and a total length of the fluid line is not more than 300 m, preferably not more than 250 m, preferably not more than 200 m, in particular not more than 170 m or no larger than 140 m.

Eine geringe Gesamtlänge der Fluidleitung kann den Strömungswiderstand und die Kosten der Fluidleitung weiter reduzieren.A small overall length of the fluid line can further reduce the flow resistance and cost of the fluid line.

Die Schleife oder ein Großteil von Schleifen kann ungeregelt hinsichtlich eines Durchflusses oder eines Strömungswiderstandes der Schleife oder des Großteils von Schleifen sein.The loop or majority of loops may be unregulated in terms of flow or flow resistance of the loop or majority of loops.

Unter dem Großteil von Schleifen werden in der vorliegenden Offenbarung mindestens die Hälfte, vorzugsweise mindestens 2/3 und besonders vorzugsweise ¾ der der vorhandenen Schleifen verstanden.In the present disclosure, the majority of loops is understood to mean at least half, preferably at least 2/3 and more preferably ¾ of the loops present.

Auf eine Steuerung oder Regelung einer oder aller Schleifen, beispielsweise hinsichtlich Durchfluss, Strömungswiderstand oder Vorlauftemperatur, kann verzichtet werden, um das Übertragen von Wärme oder Kälte von der Fluidleitung in den Feststoff zu maximieren und Kosten weiter zu reduzieren.A control or regulation of one or all loops, for example with regard to flow, flow resistance or flow temperature, can be dispensed with in order to maximize the transfer of heat or cold from the fluid line to the solid and to further reduce costs.

Eine Temperatur der Temperierfläche entlang der Temperierfläche kann im Betrieb des Systems um maximal 5 K variieren, vorzugsweise um maximal 4 K, insbesondere um maximal 3 K oder um maximal 2 K. Die Temperierfläche kann sich über eine Mehrzahl von Räumen eines Gebäudes erstrecken. Die Temperierfläche kann sich über alle Räume des Gebäudes erstrecken, die einer Schleife eines Heiz-Kühl-Mittel-Systems mit dem Decken-Temperier-System entsprechen.A temperature of the temperature control surface along the temperature control surface can vary by a maximum of 5 K during operation of the system, preferably by a maximum of 4 K, in particular by a maximum of 3 K or by a maximum of 2 K. The temperature control surface can extend over a number of rooms in a building. The temperature control surface can extend over all rooms in the building that correspond to a loop of a heating-cooling system with the ceiling temperature control system.

Die Offenbarung kann ein Verfahren zum Temperieren mindestens eines Raumes eines Gebäudes mit einem Decken-Temperier-System wie zuvor beschrieben betreffen. Der Feststoff kann einen Deckenabschnitt des Raumes bilden. Die Oberfläche kann einen Abschnitt einer Deckenfläche des Raumes bilden. Das Verfahren kann das Erzeugen eines Fluidstroms mit einer Vorlauftemperatur, die sich von einer Temperatur des Feststoffes unterscheidet, durch den Hohlraum umfassen, um eine gespeicherte Wärme oder eine gespeicherte Kälte von dem Fluid in den Feststoff zu übertragen. Das Verfahren kann weiterhin ein statisches Übertragen eines Teils der gespeicherten Wärme oder der gespeicherten Kälte von dem Feststoff auf den Raum mittels der Temperierfläche umfassen. Das Verfahren kann weiterhin ein dynamisches Übertragen eines Teils der gespeicherten Wärme oder der gespeicherten Kälte von dem Feststoff auf den Raum mittels der steuerbaren Konvektionsvorrichtung umfassen.The disclosure can relate to a method for controlling the temperature of at least one room in a building with a ceiling temperature control system as described above. The solid may form a ceiling portion of the room. The surface can form a portion of a ceiling surface of the room. The method may include creating a flow of fluid through the cavity at a flow temperature different than a temperature of the solid to transfer stored heat or cold from the fluid to the solid. The method can further include a static transfer of part of the stored heat or the stored cold from the solid to the space by means of the tempering surface. The process can continue to be dynamic transferring a portion of the stored heat or cold from the solid to the space by means of the controllable convection device.

Das statische Übertragen kann ein Wärmeübertragen durch Strahlung umfassen.The static transfer may include thermal transfer by radiation.

Das dynamische Übertragen kann dem Betrage nach das statische Übertragen übertreffen.Dynamic transfer can exceed static transfer in amount.

Das dynamisches Übertragen kann das Erzeugen eines Luftstroms mit einer Bewegungskomponente zu dem Deckenabschnitt hin umfassen, wobei der Luftstrom eine Raumluft aus einem unteren Bereich des Raumes umfasst.Dynamically transferring may include creating an airflow having a component of movement toward the ceiling portion, the airflow comprising room air from a lower region of the room.

Eine entsprechende regelbare beziehungsweise dynamische Temperierung kann einen wesentlichen Beitrag zu einem regelbaren Decken-Temperier-System leisten.A corresponding controllable or dynamic temperature control can make a significant contribution to a controllable ceiling temperature control system.

Das Verfahren kann weiterhin das Erzeugen eines Durchlassluftstroms von Außenluft bezogen auf das Gebäude durch einen Luftdurchlass zu der Temperierfläche umfassen, um den Durchlassluftstrom mittels der gespeicherten Wärme oder der gespeicherten Kälte zu erwärmen oder zu kühlen.The method may further include generating a pass-through airflow of outside air relative to the building through an air passage to the tempering surface to heat or cool the pass-through airflow using the stored heat or cold.

Das Verfahren kann weiterhin ein Heizen des Fluids mit einer Wärmepumpe oder mit einer solarthermischen Anlage und/oder ein Kühlen des Fluids mit einer Wärmepumpe umfassen.The method can also include heating the fluid with a heat pump or with a solar thermal system and/or cooling the fluid with a heat pump.

Das Verfahren kann weiterhin ein Erzeugen einer elektrischen Leistung mittels einer Photovoltaikvorrichtung umfassen, die an dem Gebäude oder in einer Umgebung des Gebäudes angebracht und elektrisch an die Wärmepumpe gekoppelt ist. Das Verfahren kann weiterhin ein Bereitstellen einer Leistungsaufnahme der Wärmepumpe aus der elektrischen Leistung umfassen.The method may further include generating electrical power using a photovoltaic device mounted on the building or in a vicinity of the building and electrically coupled to the heat pump. The method can also include providing a power consumption of the heat pump from the electrical power.

Das Temperieren kann ein Heizen sein, wobei die gespeicherte Wärme zu einem Großteil zu einer Tagzeit von dem Fluid in den Feststoff übertragen wird und ein Großteil des dynamisches Übertragens zu einer Nachtzeit geschieht, wobei der Großteil einen Anteil von mindestens 60%, vorzugsweise von mindestens 65 %, vorzugsweise von mindestens 70 %, vorzugsweise von mindestens 75 %, insbesondere von mindestens 80 % der übertragenen Wärme betrifft.Tempering may be heating, with most of the stored heat being transferred from the fluid to the solid during the day and most of the dynamic transfer occurring at night, the majority accounting for at least 60%, preferably at least 65% %, preferably at least 70%, preferably at least 75%, especially at least 80% of the heat transferred.

Das Temperieren kann ein Kühlen sein, wobei die gespeicherte Kälte zu einem Großteil zu einer Nachtzeit von dem Fluid in den Feststoff übertragen wird und ein Großteil des dynamisches Übertragens zu einer Tagzeit geschieht, wobei der Großteil einen Anteil von mindestens 60%, vorzugsweise von mindestens 65 %, vorzugsweise von mindestens 70 %, vorzugsweise von mindestens 75 %, insbesondere von mindestens 80 % der übertragenen Kälte betrifft.Tempering can be cooling, with the stored cold being transferred from the fluid to the solid for the most part at night, and much of the dynamic transfer occurring at day time, with the majority accounting for at least 60%, preferably at least 65% %, preferably at least 70%, preferably at least 75%, especially at least 80% of the transmitted cold.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen eines Decken-Temperier-Systems für mindestens einen Raum eines Gebäudes. Das Verfahren umfasst ein Verlegen einer Fluidleitung entlang einer horizontalen Fläche, die über einer Grundfläche des Gebäudes angeordnet ist, ein Gießen eines flüssigen Baustoffs um die Fluidleitung, und ein Aushärten des flüssigen Baustoffs zu einen Feststoff, so dass der Feststoff einen Abschnitt einer Deckenfläche des Raumes bildet, und eine Oberfläche des Feststoffes einen Abschnitt einer Deckenfläche des Raumes und eine Temperierfläche bildet. Alternativ ist es auch möglich, dass mit der Oberfläche des Feststoffs eine Deckschicht thermisch gekoppelt ist, die ihrerseits eine Oberfläche hat, die die Temperierfläche bildet. Man beachte, dass hierbei die "Oberfläche" nach unten weist. Das Aushärten wird so durchgeführt, dass ein interner Abschnitt der Fluidleitung in dem Feststoff entsteht, der thermisch an den Feststoff gekoppelt ist und einen Hohlraum aufweist, wobei ein Volumen des Hohlraums im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche mindestens 2l/m2 beträgt.According to a further aspect, the disclosure relates to a method for producing a ceiling temperature control system for at least one room in a building. The method includes laying a fluid line along a horizontal surface disposed above a footprint of the building, pouring a liquid build material around the fluid line, and curing the liquid build material into a solid such that the solid forms a portion of a ceiling surface of the space forms, and a surface of the solid forms a portion of a ceiling surface of the room and a tempering surface. Alternatively, it is also possible for a cover layer to be thermally coupled to the surface of the solid, which in turn has a surface that forms the temperature control surface. Note that the "surface" is facing down. The curing is carried out in such a way that an internal section of the fluid line is formed in the solid, which is thermally coupled to the solid and has a cavity, the volume of the cavity being at least 2l/m 2 in relation to a surface area of the tempering surface.

Das Verfahren kann weiterhin ein thermisches Koppeln zwischen der Temperierfläche und einem ersten Luftvolumen mittels eines Luftstroms und einer steuerbaren Konvektionsvorrichtung umfassen.The method can further include thermal coupling between the temperature control surface and a first air volume by means of an air flow and a controllable convection device.

Das Verfahren kann weiterhin das Einrichten einer Wärmepumpe umfassen, sodass die Wärmepumpe eine Wärme oder eine Kälte bereitstellt, wobei das Decken-Temperier-System dazu eingerichtet ist, die Wärme oder die Kälte mittels der Fluidleitung in den Feststoff einzubringen.The method can also include setting up a heat pump, so that the heat pump provides heat or cold, with the ceiling temperature control system being set up to introduce the heat or cold into the solid by means of the fluid line.

Das Verfahren kann weiterhin ein elektrisches Koppeln einer Photovoltaikvorrichtung an die Wärmepumpe umfassen, um eine elektrische Leistung für die Wärmepumpe bereitzustellen, wobei die Photovoltaikvorrichtung eine Peakleistung aufweist, die zumindest einer Leistungsaufnahme der Wärmepumpe im Betrieb entspricht.The method can further include electrically coupling a photovoltaic device to the heat pump in order to provide electrical power for the heat pump, the photovoltaic device having a peak power that corresponds at least to a power consumption of the heat pump during operation.

Das Verfahren kann weiterhin das Einrichten eines Luftdurchlasses umfassen, um einen steuerbaren Durchlassluftstrom von einem zweitem Luftvolumen durch den Luftdurchlass zu der Temperierfläche bereitzustellen. Das zweite Luftvolumen kann eine Außenluft bezogen auf das Gebäude enthalten.The method may further include setting up an air passage to provide a controllable passage air flow from a second volume of air through the air passage to the tempering surface. The second volume of air may include outside air relative to the building.

Das Verfahren zum Herstellen des Decken-Temperier-Systems kann eines oder alle der zuvor in Zusammenhang mit dem Decken-Temperier-System beschriebenen Merkmale aufweisen.The method for producing the ceiling temperature control system can have one or all of the features previously described in connection with the ceiling temperature control system.

KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGENBRIEF DESCRIPTION OF ILLUSTRATIONS

Abbildung 1AFigure 1A
zeigt einen Deckenabschnitt entsprechend dem Stand der Technik in einer perspektivischen Ansicht;shows a ceiling section according to the prior art in a perspective view;
Abbildung 1BFigure 1B
zeigt den Deckenabschnitt entsprechend dem Stand der Technik in einer Querschnittsansicht;shows the ceiling section according to the prior art in a cross-sectional view;
Abbildung 2AFigure 2A
zeigt ein Decken-Temperier-System entsprechend einer Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht;shows a ceiling temperature control system according to an embodiment in a perspective view;
Abbildung 2BFigure 2B
zeigt das Decken-Temperier-System der Abbildung 2A in einer Querschnittsansicht;shows the ceiling temperature control system Figure 2A in a cross-sectional view;
Abbildung 3Figure 3
zeigt ein Decken-Temperier-System entsprechend einer weiteren Ausführungsform;shows a ceiling temperature control system according to a further embodiment;
Abbildung 4AFigure 4A
zeigt ein Decken-Temperier-System entsprechend einer weiteren Ausführungsform;shows a ceiling temperature control system according to a further embodiment;
Abbildung 4BFigure 4B
zeigt ein Decken-Temperier-System entsprechend einer weiteren Ausführungsform; undshows a ceiling temperature control system according to a further embodiment; and
Abbildung 5Figure 5
zeigt ein Decken-Temperier-System entsprechend einer weiteren Ausführungsform.shows a ceiling temperature control system according to a further embodiment.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Beispiele und die beigefügten Abbildungen genauer beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the examples and the attached figures.

Abbildungen 1A und 1B zeigen einen Deckenabschnitt 100 eines Decken-Temperier-Systems entsprechend dem Stand der Technik in perspektivischer Darstellung bzw. in einer Querschnittsansicht. Der Deckenabschnitt 100 weist einen Feststoff 102 auf, bei dem es sich üblicherweise um Beton handelt. Alternativ kann es sich um einen Trockenbaustoff wie beispielsweise Gipskarton handeln. Eine Oberfläche 102a des Feststoffs 102 bildet einen Abschnitt einer Deckenfläche eines Raumes eines Gebäudes. Die Oberfläche 102a ist zudem als Heiz-/Kühl-Fläche (Temperierfläche) 102a für ein Decken-Heiz-/Kühlsystem (Decken-Temperier-System) eingerichtet. Dazu wird der Oberfläche 102a Wärme oder Kälte aus einem Heiz- oder Kühlmittel in Form eines Fluids zugeführt, das in eine Fluidleitung 104 eingespeist wird. Von der Fluidleitung 104 wird die Wärme oder die Kälte durch den Feststoff 102 zu der Oberfläche 102a transportiert.Figures 1A and 1B show a ceiling section 100 of a ceiling temperature control system according to the prior art in perspective and in a cross-sectional view, respectively. The deck portion 100 includes a solid 102, which is typically concrete. Alternatively, it can be a dry building material such as plasterboard. A surface 102a of the solid 102 forms a portion of a ceiling surface of a room in a building. The surface 102a is also set up as a heating/cooling surface (temperature control surface) 102a for a ceiling heating/cooling system (ceiling temperature control system). For this purpose, the surface 102a is supplied with heat or cold from a heating or cooling medium in the form of a fluid which is fed into a fluid line 104 . From the fluid line 104, the heat or cold is transported through the solid 102 to the surface 102a.

Das Einspeisen von kaltem Fluid, beispielsweise im Vergleich zu der Raumtemperatur unterhalb des Deckenabschnitts 100, kann zum Kühlen des Raumes verwendet werden; das Einspeisen von warmem Fluid zum Heizen des Raumes. Typischerweise ist der Deckenabschnitt 100 sowohl für das Heizen als auch für das Kühlen geeignet, vereinzelt wird jedoch auf eine Möglichkeit zum Einspeisen entweder eines warmen oder eines kalten Fluids verzichtet. Die nachfolgende Offenbarung bezieht sich, soweit nichts Abweichendes beschrieben ist, nicht nur hinsichtlich des Stands der Technik sondern auch hinsichtlich des Decken-Temperier-Systems gemäß der Offenbarung sowohl auf das Heizen als auch auf das Kühlen.The injection of cold fluid, for example compared to the room temperature below the ceiling section 100, can be used to cool the space; the feeding of warm fluid for heating the room. Typically, the ceiling section 100 is suitable for both heating and cooling, but in some cases there is no possibility of supplying either a warm or a cold fluid. Unless otherwise stated, the following disclosure relates not only to the prior art but also to the ceiling temperature control system according to the disclosure, both to heating and to cooling.

Die Fluidleitung 104 besteht üblicherweise aus Kunststoff, kann aber auch aus Kupfer gefertigt sein, wobei letzteres zusätzliche Kosten erzeugt, sowohl aufgrund höherer Materialkosten als auch aufgrund einer aufwändigeren Verlegung der Fluidleitung 104 aus Kupfer, beispielsweise beim Biegen der gekrümmten Abschnitte oder beim Erzeugen von Verbindungen zwischen Abschnitten der Fluidleitung 104. Ein Verlegeabstand D zwischen parallelen Abschnitten der Fluidleitung 104 beträgt bei dem Deckenabschnitt 100 gemäß dem Stand der Technik 15 bis 35 cm. Die Fluidleitung 104 weist einen Innendurchmesser im Bereich von 15 bis 25 mm auf. Bei einer üblichen kreisförmigen Querschnittsfläche der Fluidleitung 104 entspricht ein typischer Innendurchmesser von 16 mm einem Flächeninhalt der Querschnittsfläche von etwa 200 mm2. Bei einem üblichen Verlegeabstand D von 20 cm ergibt sich, unter Vernachlässigung der gekrümmten Bereiche der Fluidleitung 104, eine Länge der parallelen Abschnitte der Fluidleitung 104 im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Oberfläche 102a von 5 m/m2. Somit beträgt das Volumen der Fluidleitung 104 im Verhältnis zu dem Flächeninhalt der Oberfläche 102a typischerweise 1l/m2.The fluid line 104 is usually made of plastic, but can also be made of copper, the latter generating additional costs, both due to higher material costs and due to a more complex routing of the fluid line 104 made of copper, for example when bending the curved sections or creating connections between Sections of the fluid line 104. A laying distance D between parallel sections of the fluid line 104 is 15 to 35 cm in the ceiling section 100 according to the prior art. The fluid line 104 has an inner diameter in the range of 15 to 25 mm. With a typical circular cross-sectional area of the fluid line 104, a typical inner diameter of 16 mm corresponds to a surface area of the cross-sectional area of approximately 200 mm 2 . With a normal laying distance D of 20 cm, and neglecting the curved areas of the fluid line 104, the length of the parallel sections of the fluid line 104 in relation to a surface area of the surface 102a is 5 m/m 2 . Thus, the volume of the fluid line 104 in relation to the surface area of the surface 102a is typically 1 l/m 2 .

Abbildungen 2A und 2B zeigen einen Deckenabschnitt 200 eines Decken-Temperier-Systems entsprechend der vorliegenden Offenbarung in perspektivischer Darstellung bzw. in einer Querschnittsansicht. Der Deckenabschnitt 200 ähnelt demjenigen der Abbildung 1A und der Abbildung 1B, weist jedoch eine Reihe von Verbesserungen auf. Insbesondere weist er eine Fluidleitung 204 mit einem internen Abschnitt 204 auf, der in einem Feststoff 202 angeordnet ist.Figures 2A and 2B show a ceiling portion 200 of a ceiling thermal management system according to the present disclosure in perspective and cross-sectional views, respectively. The ceiling section 200 is similar to that of Figure 1A and the Figure 1B , but has a number of improvements. In particular, it has a fluid line 204 with an internal portion 204 disposed in a solid 202 .

Der Innendurchmesser der Fluidleitung 204 beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel 50 mm und wird durch Verwendung eines Edelstahlwellrohrs mit Normmaßen entsprechend DN50 für die Fluidleitung 204 verwirklicht.The inner diameter of the fluid line 204 is 50 mm in the exemplary embodiment shown and is realized for the fluid line 204 by using a stainless steel corrugated pipe with standard dimensions corresponding to DN50.

Der Innendurchmesser von 50 mm übertrifft typische Innendurchmesser gemäß dem Stand der Technik etwa um einen Faktor 3, so dass ein Flächeninhalt der Querschnittsfläche der Fluidleitung 204 etwa um einen Faktor 9 vergrößert ist. Eine deutlich stärkere Reduktion des Strömungswiderstandes der Fluidleitung 204 wird erreicht, da Strömungswiderstände von Leitungen stärker als linear von Innendurchmesser und Querschnittsfläche abhängen.The inner diameter of 50 mm exceeds typical inner diameters according to the prior art by a factor of about 3, so that a surface area of the cross-sectional area of the fluid line 204 is increased by a factor of about 9. A significantly greater reduction in Flow resistance of the fluid line 204 is achieved since flow resistances of lines depend more than linearly on the inner diameter and cross-sectional area.

Der Verlegeabstand D des Ausführungsbeispiels der Abbildung 2A und Abbildung 2B beträgt 50 cm. Somit erreicht das Ausführungsbeispiel eine reduzierte Länge der Fluidleitung 204. Die Länge der parallelen Abschnitte der Fluidleitung 204 beträgt im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Oberfläche 202a, unter Vernachlässigung der gekrümmten Bereiche der Fluidleitung 204, lediglich 2 m/m2. Die reduzierte Länge der Fluidleitung 204 reduziert den Strömungswiderstand weiter und kann zudem Kosten für die Fluidleitung 204 senken, sowohl im Hinblick auf Materialkosten als auch mit Hinblick auf Kosten der Verlegung.The laying distance D of the embodiment of Figure 2A and Figure 2B is 50 cm. The exemplary embodiment thus achieves a reduced length of the fluid line 204. The length of the parallel sections of the fluid line 204 is only 2 m/m 2 in relation to a surface area of the surface 202a, neglecting the curved regions of the fluid line 204. The reduced length of the fluid line 204 further reduces flow resistance and may also reduce the cost of the fluid line 204, both in terms of material costs and wiring costs.

Um den reduzierten Strömungswiderstand aufrechtzuerhalten, sind Engstellen, Bereiche reduzierter Querschnittsfläche, reduzierten Innendurchmessers und/oder einer reduzierten Breite der Fluidleitung 204 entlang einer Richtung entlang der Querschnittsfläche, beispielsweise durch eine seitliche Verformung, zu vermeiden. Entsprechend ist die Fluidleitung 204 des Ausführungsbeispiels mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche und mit einem gleichbleibenden Innendurchmesser von 50 mm entlang der Längserstreckung der Fluidleitung 204 ausgeführt.In order to maintain the reduced flow resistance, bottlenecks, areas of reduced cross-sectional area, reduced inner diameter and/or a reduced width of the fluid line 204 along a direction along the cross-sectional area, for example by a lateral deformation, are to be avoided. Correspondingly, the fluid line 204 of the exemplary embodiment is designed with a circular cross-sectional area and with a constant inside diameter of 50 mm along the longitudinal extension of the fluid line 204 .

Aufgrund des größeren Flächeninhalts der Querschnittsfläche ist trotz des größeren Verlegeabstands D das Innenvolumen der Fluidleitung 204 etwa doppelt so groß wie im Stand Technik. Das größere Innenvolumen kann bei Befüllung mit einem Fluid einen Wärmespeicher bereitstellen, der hinreichend Kapazität bieten kann, um auf einen zusätzlichen, zentralen Flüssigkeitswärmespeicher (Pufferspeicher) verzichten zu können, wie er beispielsweise im Stand der Technik in Verbindung mit einer solarthermischen Anlage üblich ist.Due to the larger surface area of the cross-sectional area, the internal volume of the fluid line 204 is approximately twice as large as in the prior art, despite the larger laying distance D. When filled with a fluid, the larger internal volume can provide a heat accumulator that can offer sufficient capacity to be able to do without an additional, central liquid heat accumulator (buffer accumulator), as is common, for example, in the prior art in connection with a solar thermal system.

Die Wahl von Stahl für das Material der Fluidleitung 204 gemäß dem Ausführungsbeispiel führt zu einer Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der Fluidleitung 204 im Vergleich zu vorbekannten Fluidleitungen 104 aus Kunststoff.The choice of steel for the material of the fluid line 204 according to the exemplary embodiment leads to an improvement in the thermal conductivity of the fluid line 204 compared to previously known fluid lines 104 made of plastic.

Dabei können Materialkosten für die Fluidleitung 204 aus Stahl insgesamt ähnlich den Materialkosten für die Fluidleitung 104 aus Kunststoff sein, insbesondere aufgrund der reduzierten Länge der Fluidleitung 204 und aufgrund der Verwendung von Edelstahlwellrohr mit Normmaßen, beispielsweise gemäß DN50, das aufgrund seiner Fertigung im großen Maßstab, beispielsweise für den Heizungs- und Sanitärbereich, kostengünstig verfügbar ist.The material costs for the fluid line 204 made of steel can be similar overall to the material costs for the fluid line 104 made of plastic, in particular due to the reduced length of the fluid line 204 and due to the use of stainless steel corrugated pipe with standard dimensions, for example according to DN50, which due to its large-scale manufacture, for example for heating and plumbing, is available at low cost.

Verglichen mit einer vorbekannten Fluidleitung 104 aus Kupfer bietet die Fluidleitung 204 aus Stahl Kostenvorteile, sowohl in Hinblick auf die Materialkosten als auch auf die Verlegung. Insbesondere ermöglicht die Verwendung von Edelstahlwellrohr eine werkzeugfreie, flexible und zeiteffiziente Verlegung. Zudem sind Verbindungen zwischen verschiedenen Abschnitten der Fluidleitung 204 aus Edelstahlwellrohr mithilfe verfügbarer Flanschsysteme ebenfalls flexibel, zeit- und kosteneffizient herstellbar.Compared to a prior art copper fluid line 104, the steel fluid line 204 offers cost advantages, both in terms of material costs and routing. In particular, the use of stainless steel corrugated pipe enables a tool-free, flexible and time-efficient installation. There are also connections between different sections the fluid line 204 made of stainless steel corrugated pipe can also be produced flexibly, time- and cost-efficiently using available flange systems.

In vertikaler Richtung ist die Fluidleitung 204 zwischen der Höhe 206a einer unteren Bewehrung und der Höhe 206b einer oberen Bewehrung angeordnet. Zug- und Druckspannungen, die durch eine mechanische Last auf den Deckenabschnitt 200 während der Benutzung entstehen können, treten am stärksten im Bereich der Höhe 206a der unteren Bewehrung und/oder der Höhe 206b der oberen Bewehrung auf, und werden dort durch die Bewehrungen beispielsweise aus Stahl, aufgenommen. Zug- und Druckspannungen sind im Bereich zwischen der Höhe 206a der unteren Bewehrung und der Höhe 206b der oberen Bewehrung gering, und der entsprechende Bereich wird als neutrale Zone bezeichnet. Durch die Anordnung der Fluidleitung 204 in der neutralen Zone kann ein Einfluss der Fluidleitung 204 auf die mechanische Stabilität des Deckenabschnitts 200 gering gehalten werden.In the vertical direction, the fluid line 204 is arranged between the height 206a of a lower reinforcement and the height 206b of an upper reinforcement. Tensile and compressive stresses, which can arise due to a mechanical load on the ceiling section 200 during use, occur most strongly in the area of the height 206a of the lower reinforcement and/or the height 206b of the upper reinforcement, and are emitted there by the reinforcements, for example steel, recorded. Tensile and compressive stresses are low in the area between the lower rebar height 206a and the upper rebar height 206b, and the corresponding area is referred to as the neutral zone. By arranging the fluid line 204 in the neutral zone, an influence of the fluid line 204 on the mechanical stability of the cover section 200 can be kept low.

Bei dem Deckenelement 200 kann es sich um einen Bereich eines Fertigelements, insbesondere für den Fertigbau, handeln, das in einem Betonwerk mit konventionellen Methoden in großer Stückzahl kostengünstig hergestellt werden kann.The ceiling element 200 can be an area of a prefabricated element, in particular for prefabricated construction, which can be produced inexpensively in large numbers in a concrete plant using conventional methods.

Bei dem Deckenelement 200 kann es sich aber auch um einen Bereich einer Raumdecke handeln, die am Ort des zu errichtenden Gebäudes hergestellt wird. Hierfür wird zunächst entlang einer horizontalen Fläche, die der zu temperierenden Decke des zu errichtenden Gebäudes entspricht, Edelstahlwellrohr verlegt. Die Verlegung erfolgt mit parallelen Abschnitten und gekrümmten Abschnitten, wie beispielhaft in Figur 2A dargestellt. Anschließend wird das Edelstahlwellrohr in einem flüssigen Baustoff, typischerweise flüssigem Beton, vergossen. Der flüssige Baustoff wird zu dem Feststoff 202 ausgehärtet, sodass ein Deckenelement 200 wie in Figur 2A und Figur 2B dargestellt entsteht, bei dem das Edelstahlwellrohr die Fluidleitung 204 bildet. Durch das Vergießen entsteht eine große und direkte Kontaktfläche zwischen der Fluidleitung 204 und dem Feststoff 202. Optional kann die Oberfläche des Edelstahlwellrohrs zum Verbessern des thermischen Kontaktes vor dem Vergießen mit einem Wärmekontaktmittel mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit behandelt oder umhüllt werden. Beim Verlegen des Edelstahlwellrohrs vor Ort kommen die Vorteile der werkzeugfreien, flexiblen und zeiteffizienten Verlegung besonders zum Tragen.However, the ceiling element 200 can also be an area of a ceiling that is produced at the site of the building to be erected. For this purpose, corrugated stainless steel pipe is first laid along a horizontal surface that corresponds to the ceiling of the building to be erected that is to be temperature-controlled. Laying is done with parallel sections and curved sections, as exemplified in Figure 2A shown. The stainless steel corrugated pipe is then cast in a liquid building material, typically liquid concrete. The liquid building material is hardened to form the solid 202, so that a ceiling element 200 as in Figure 2A and Figure 2B shown arises in which the stainless steel corrugated pipe forms the fluid line 204. The potting creates a large and direct contact area between the fluid line 204 and the solid 202. Optionally, the surface of the corrugated stainless steel tube can be treated or coated with a thermal contact medium with a high thermal conductivity before potting to improve the thermal contact. When laying the corrugated stainless steel pipe on site, the advantages of tool-free, flexible and time-efficient laying come into their own.

Die Verbesserungen des Deckenabschnitts 200 gegenüber dem Stand der Technik führen, jede für sich genommen, insbesondere aber synergetisch im Zusammenspiel, zu einer verbesserten thermischen Kopplung zwischen Fluid beziehungsweise Fluidleitung 204 und Feststoff 202. Durch die Verbesserungen der thermischen Kopplung zwischen Fluid bzw. Fluidleitung 204 und Feststoff 202 wird ein Hauptvorteil der Deckenheizung oder -kühlung, nämlich eine große Heiz- beziehungsweise Kühlleistung aufgrund des großen freiliegenden Flächeninhalts der Oberfläche 202a selbst bei geringer Vorlauftemperatur, besser genutzt. Bei einem Temperaturunterschied von 2°C zwischen Oberfläche 202a und Raumtemperatur beträgt die Heiz- oder Kühlleistung typischerweise etwa 12 W/m2. Diese (statische) Heiz- oder Kühlleistung kann einen wesentlichen Teil des Wärme- oder Kältebedarfs eines Gebäudes bereitstellen, der für eine Passivhaus typischerweise 10 W/m2 und für ein Niedrigenergiehaus typischerweise 20 bis 30 W/m2 beträgt. Durch die verbesserte Kopplung zwischen Fluid und Feststoff 202 kann Wärme oder Kälte des Fluids größtenteils auf den Feststoff 202 übertragen werden, so dass der Temperaturunterschied von 2 °C bereits mit einer geringen Vorlauftemperatur des in die Fluidleitung 204 eingespeisten Fluid erreicht werden kann, und selbst dann, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatur und der Temperatur des Feststoffes 202 gering ist.The improvements in the cover section 200 compared to the prior art lead, individually but in particular synergetically in combination, to an improved thermal coupling between the fluid or fluid line 204 and the solid 202. The improvements in the thermal coupling between the fluid or fluid line 204 and Solid 202 becomes a major advantage of ceiling heating or cooling, namely a large heating or cooling capacity due to the large exposed surface area of the Surface 202a used better even with low flow temperature. For a temperature difference of 2°C between surface 202a and room temperature, the heating or cooling capacity is typically about 12 W/m 2 . This (static) heating or cooling capacity can provide a significant part of the heating or cooling requirement of a building, which is typically 10 W/m 2 for a passive house and typically 20 to 30 W/m 2 for a low-energy house. Due to the improved coupling between fluid and solid 202, most of the heat or cold of the fluid can be transferred to the solid 202, so that the temperature difference of 2° C. can already be achieved with a low flow temperature of the fluid fed into the fluid line 204, and even then , when the temperature difference between the flow temperature and the temperature of the solid 202 is low.

Zudem begünstigt die verbesserte Übertragung der Wärme oder Kälte des Fluids auf den Feststoff 202 eine Nutzung des Feststoffes 202 als Wärme- oder Kältespeicher. Ein Großteil der Wärme oder Kälte wird übertragen und somit nutzbar gemacht, und das gesamte Wärmespeichervermögen der Decke, das entsprechend dem Ausführungsbeispiel 130 Wh/Km2 beträgt, steht zum Beladen mit der Wärme oder der Kälte bereit. Somit kann Wärme oder Kälte, die zu Zeiten günstiger Bedingungen effizient erzeugt wird, effektiv in dem Feststoff 202 gespeichert werden und für eine Nutzung zu Zeiten erhöhten Bedarfs zur Verfügung stehen.In addition, the improved transfer of the heat or cold of the fluid to the solid 202 favors the use of the solid 202 as a heat or cold accumulator. A large part of the heat or cold is transferred and thus made usable, and the entire heat storage capacity of the blanket, which according to the embodiment is 130 Wh/Km 2 , is available for loading with the heat or the cold. Thus, heat or cold that is efficiently generated at times of favorable conditions can be effectively stored in the solid 202 and available for use at times of increased demand.

Alternativ oder zusätzlich kann die Wärme oder die Kälte zu Zeiten hoher Verfügbarkeit von elektrischer Leistung erzeugt und in der Decke gespeichert werden, sodass eine Stromlastverschiebung, lokal oder im Zusammenhang mit einem gebäudeübergreifenden Stromnetz, ermöglicht wird.Alternatively or additionally, the heat or cold can be generated at times of high electrical power availability and stored in the ceiling, enabling power load shifting, locally or in connection with a building-wide power grid.

Somit ermöglicht das Decken-Temperier-System eine zusätzliche Nutzung des Feststoffes 202, der im Gebäude ohnehin vorhanden ist, um strukturelle und mechanische Aufgaben zu übernehmen, zum Speichern von Wärme oder Kälte. Eine entsprechende zusätzliche Nutzung wird auch als Betonkernaktivierung bezeichnet. Somit führt die stärkere thermische Kopplung zwischen Fluid beziehungsweise Fluidleitung 204 und Feststoff 202 zu einer Verbesserung der Betonkernaktivierung.Thus, the ceiling temperature control system allows additional use of the solid 202, which is already present in the building to take on structural and mechanical tasks, for storing heat or cold. A corresponding additional use is also referred to as concrete core activation. The stronger thermal coupling between the fluid or fluid line 204 and the solid 202 thus leads to an improvement in the activation of the concrete core.

Betonkernaktivierung von Estrich im Zusammenhang mit Fußbodenheizungen ist im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen verwirklicht. Eine Betonkernaktivierung einer Decke im Zusammenhang mit einem Decken-Temperier-System, beispielsweise für ein Wohngebäude oder ein Einfamilienhaus, erzeugt jedoch Schwierigkeiten. Insbesondere die größere zeitliche und räumliche Trägheit der Decke hat bisher zu Schwierigkeiten hinsichtlich einer hinreichend schnellen und räumlich differenzierten Steuerbarkeit geführt.Concrete core activation of screed in connection with underfloor heating is implemented in various embodiments in the prior art. However, a concrete core activation of a ceiling in connection with a ceiling temperature control system, for example for a residential building or a family house, creates difficulties. In particular, the greater temporal and spatial inertia of the ceiling has so far led to difficulties with regard to a sufficiently fast and spatially differentiated controllability.

Abbildung 3 zeigt ein Decken-Temperier-System gemäß einer weiteren Ausführungsform, die einen Deckenabschnitt 200 umfasst, der dem Deckenabschnitt 200 der Abbildung 2A und der Abbildung 2B ähneln kann. Insbesondere umfasst der Deckenabschnitt 200 einen Feststoff 202 mit einer Oberfläche 202a zum Heizen oder Kühlen eines Raumes 300, sowie eine Fluidleitung 204 zum Einbringen von Wärme oder Kälte in den Feststoff 202 mittels eines Fluids. Das Decken-Temperier-System der Abbildung 3 umfasst zudem eine steuerbare Konvektionsvorrichtung 302 zum Erzeugen eines Luftstroms 304 von einem unteren Bereich 306 des Raumes 300, der weiter von dem Deckenabschnitt 200 entfernt ist, zu einem oberen Bereich 308, der näher an dem Deckenabschnitt 200 gelegen und in der gezeigten Ausführungsform diesem benachbart ist. Figure 3 shows a ceiling temperature control system according to a further embodiment, which comprises a ceiling section 200, which corresponds to the ceiling section 200 of FIG Figure 2A and the Figure 2B may resemble. In particular, the ceiling section 200 comprises a solid 202 with a surface 202a for heating or cooling a space 300, and a fluid line 204 for introducing heat or cold into the solid 202 by means of a fluid. The ceiling temperature control system Figure 3 also includes a controllable convection device 302 for generating a flow of air 304 from a lower region 306 of the space 300, which is further away from the ceiling section 200, to an upper region 308, which is closer to the ceiling section 200 and, in the embodiment shown, is adjacent to it .

Zum Verwirklichen der steuerbaren Konvektionsvorrichtung 302 ist in einer Wand 316 des Raumes 300 ein Strömungskanal als Luftstromführung 310 angeordnet. Bei dem Strömungskanal der Luftstromführung 310 handelt es sich hier um eine kanalartige Struktur aus Metall oder Kunststoff mit einer Querschnittsfläche von etwa 110 mm x 54 mm. Die Luftstromführung 310 ist somit ausreichend dimensioniert, um den Luftstrom 304 mit einem geringen Strömungswiderstand zu führen. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel ist die Luftstromführung 310 in einer Wand 316, beispielsweise in einer gebäudeinneren Wand 316, die keine tragende Funktion bereitstellt, angeordnet. Alternativ kann die Luftstromführung 310 auf der Wand 316 angeordnet sein. Während eine Anordnung auf der Wand 316 die Installation vereinfacht, kann durch die Anordnung in der Wand 316 der Platzbedarf für die Luftstromführung 310 minimiert werden; zudem ist die optische Beeinträchtigung geringer als im Falle einer Anordnung auf der Wand.In order to implement the controllable convection device 302 , a flow channel is arranged in a wall 316 of the room 300 as an air flow guide 310 . The flow channel of the air flow guide 310 is a channel-like structure made of metal or plastic with a cross-sectional area of approximately 110 mm×54 mm. The air flow guide 310 is thus sufficiently dimensioned to guide the air flow 304 with a low flow resistance. According to the exemplary embodiment, the air flow guide 310 is arranged in a wall 316, for example in a wall 316 inside the building, which does not provide any load-bearing function. Alternatively, the air flow guide 310 can be arranged on the wall 316 . While placement on the wall 316 simplifies installation, placement in the wall 316 minimizes the space required for the airflow guide 310; in addition, the visual impairment is less than in the case of an arrangement on the wall.

In der Luftstromführung 310 sind Ventilatoren 312 als Luftstromerzeuger 312 untergebracht, durch die der Luftstrom 304 hinsichtlich seines Flusses mittels der Drehzahl der Ventilatoren 312 steuerbar ist. Hierfür steht eine Steuervorrichtung 314 bereit. Die Steuervorrichtung 314 ist dazu eingerichtet, die Ventilatoren 312 hinsichtlich ihrer Drehzahl zu steuern sowie die Drehzahl zum Erreichen einer Soll-Raumtemperatur automatisch zu regeln.Fans 312 are accommodated in the air flow guide 310 as air flow generators 312 , by means of which the air flow 304 can be controlled with regard to its flow by means of the speed of the fans 312 . A control device 314 is available for this purpose. The control device 314 is set up to control the fans 312 with regard to their speed and to automatically regulate the speed in order to achieve a target room temperature.

Der Luftstrom 304 nimmt zunächst kalte Luft aus dem unteren Bereich 306 des Raumes 300 auf und wird dann durch die Luftstromführung 310 vertikal nach oben zum oberen Bereich 308 des Raumes 300 geführt. In dem oberen Bereich 308 nahe der Decke lenkt die Luftstromführung 310 den Luftstrom 304 so um, dass eine Bewegungskomponente des Luftstroms 304 parallel zu der Temperierfläche 202a entsteht. Somit wird der Luftstrom 304 mit der kalten Luft unter Ausnutzung des Coandaeffekts an der Temperierfläche 202a entlang geführt und dabei temperiert. Durch die Strömung entlang der Temperierfläche 202a wird ein effektiver Austausch von Wärme zwischen dem Luftstrom 304 und der Temperierfläche 202a erreicht. Durch das Erwärmen kalter Luft aus dem unteren Bereich 306 des Raumes 300 wird der Temperaturunterschied zwischen der kalten Luft und der Temperierfläche 202a beim Heizen erhöht, und somit der Übertrag von Wärme von der Temperierfläche 202a auf den Luftstrom 304 verbessert. Zudem wird die Bildung eines warmen Luftkissens, das an die Temperierfläche 202a angrenzt, vermieden.The air flow 304 first takes in cold air from the lower area 306 of the room 300 and is then guided vertically upwards to the upper area 308 of the room 300 by the air flow guide 310 . In the upper area 308 near the ceiling, the air flow guide 310 deflects the air flow 304 in such a way that a movement component of the air flow 304 arises parallel to the temperature control surface 202a. The air flow 304 with the cold air is thus guided along the temperature control surface 202a using the Coanda effect and is thereby temperature-controlled. The flow along the temperature control surface 202a achieves an effective exchange of heat between the air flow 304 and the temperature control surface 202a. By heating cold air from the lower area 306 of the room 300 is the temperature difference between the cold air and the temperature control surface 202a increases during heating, and the transfer of heat from the temperature control surface 202a to the air flow 304 is thus improved. In addition, the formation of a warm air cushion adjoining the temperature control surface 202a is avoided.

Durch die steuerbare Konvektionsvorrichtung 302 und den Luftstrom 304 stellt das Decken-Temperier-System der Abbildung 3 eine steuerbare (dynamische) Temperierung, das heißt eine steuerbare (dynamische) Heizung und/oder eine steuerbare (dynamische) Kühlung bereit. Diese steht im Gegensatz zu der statischen Temperierung, das heißt der statischen Heizung und/oder der statischen Kühlung, bei der die Heiz- und/oder Kühlleistung der Temperierfläche 202a für den Raum 300 im Wesentlichen durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Temperierfläche 202a und der Temperatur des Raumes 300 bestimmt wird.The controllable convection device 302 and the air flow 304 provide the ceiling temperature control system Figure 3 a controllable (dynamic) temperature, that is a controllable (dynamic) heating and / or controllable (dynamic) cooling ready. This is in contrast to static temperature control, i.e. static heating and/or static cooling, in which the heating and/or cooling capacity of the temperature control surface 202a for the room 300 is essentially determined by the temperature difference between the temperature of the temperature control surface 202a and the Temperature of the room 300 is determined.

Wie bereits im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Abbildung 2A und der Abbildung 2B beschrieben, beträgt bei einem Temperaturunterschied von 2°C zwischen der Oberfläche 202a und der Temperatur des Raumes 300 die Heiz- und/oder Kühlleistung der statischen Temperierung im Verhältnis zu dem Flächeninhalt der Oberfläche 202a etwa 12 W/m2. Durch die steuerbare Konvektionsvorrichtung 302 mit konventionellen Ventilatoren 312 wird eine Heiz- und/oder Kühlleistung der dynamischen (steuerbaren) Temperierung im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Oberfläche 202a von etwa 15 bis 20 W/m2 erreicht. Somit können statische Temperierung und dynamische Temperierung gemeinsam den Wärme- oder Kältebedarf eines Gebäudes, wie eines Passivhauses oder eines Niedrigenergiehauses, mit einer guten Steuerbarkeit bereitstellen.As already in connection with the embodiment of Figure 2A and the Figure 2B described, with a temperature difference of 2° C. between the surface 202a and the temperature of the space 300, the heating and/or cooling capacity of the static temperature control is approximately 12 W/m 2 in relation to the surface area of the surface 202a. The controllable convection device 302 with conventional fans 312 achieves a heating and/or cooling capacity of the dynamic (controllable) temperature control in relation to a surface area of the surface 202a of approximately 15 to 20 W/m 2 . Thus, static temperature control and dynamic temperature control together can provide the heating or cooling demand of a building, such as a passive house or a low-energy house, with good controllability.

Abbildung 4A zeigt ein Decken-Temperier-System gemäß einer Ausführungsform bei ordnungsgemäßer Anordnung in einem Gebäude 400. Bei dem Gebäude 400 handelt es sich um ein Einfamilienhaus. Das Decken-Temperiersystem ähnelt demjenigen der Abbildung 2A, der Abbildung 2B oder der Abbildung 3. Insbesondere weist das Decken-Temperier-System einen Deckenabschnitt 200 mit einem Feststoff 202 auf, in dem eine Fluidleitung 204 angeordnet ist, und dessen Oberfläche 202a eine Deckenfläche für Räume 300 bildet und eine Temperierfläche 202a bereitstellt. Obgleich nicht gezeigt, weist das Decken-Temperier-System bevorzugt eine steuerbare Konvektionsvorrichtung auf, ähnlich der Konvektionsvorrichtung 302 der Abbildung 3. Das Decken-Temperier-System der dargestellten Ausführungsform weist zudem eine Wärmepumpe 402 sowie eine Photovoltaikanlage 404 auf. Die Photovoltaikanlage 404 erzeugt elektrische Leistung zum Betrieb der Wärmepumpe 402. Figure 4A shows a ceiling temperature control system according to an embodiment with proper arrangement in a building 400. The building 400 is a single-family house. The ceiling temperature control system is similar to that of Figure 2A , the Figure 2B or the Figure 3 . In particular, the ceiling temperature control system has a ceiling section 200 with a solid 202 in which a fluid line 204 is arranged and whose surface 202a forms a ceiling surface for rooms 300 and provides a temperature control surface 202a. Although not shown, the ceiling temperature control system preferably includes a controllable convection device, similar to the convection device 302 of FIG Figure 3 . The ceiling temperature control system of the illustrated embodiment also has a heat pump 402 and a photovoltaic system 404 . Photovoltaic system 404 generates electrical power to operate heat pump 402.

Die Energieeffizienz der Photovoltaikanlage 404 und die erzeugte elektrische Leistung sind während der Tagzeit größer als während der Nachtzeit. Auch die Effizienz des Heizens mit der Wärmepumpe 402 ist während der Tagzeit mit höherer Außentemperatur größer als während der Nachtzeit. Durch die Kombination der Photovoltaikanlage 404, der Wärmepumpe 402 und/oder des Deckenabschnitt 200 kann das Decken-Temperier-System somit bei einem Betrieb zur Tagzeit eine optimierte Energieeffizienz beim Erzeugen der elektrischen Leistung, beim Heizen mit der Wärmepumpe 402 und beim Speichern der Wärme in dem Feststoff 202 des Deckenabschnitts 200 ermöglichen. Insbesondere wirken die Energieeffizienzen der einzelnen Elemente synergetisch zusammen, um die Energieeffizienz des Decken-Temperier-Systems zu verbessern.The energy efficiency of the photovoltaic system 404 and the electrical power generated are greater during the daytime than during the nighttime. Also the efficiency of heating with the Heat pump 402 is larger during the day time when the outside temperature is higher than during the night time. Through the combination of the photovoltaic system 404, the heat pump 402 and/or the ceiling section 200, the ceiling temperature control system can thus achieve optimized energy efficiency when operating during the day when generating the electrical power, when heating with the heat pump 402 and when storing the heat in allow the solid 202 of the ceiling portion 200. In particular, the energy efficiencies of the individual elements work together synergistically to improve the energy efficiency of the ceiling temperature control system.

Bei Ausführungsformen ohne Photovoltaikanlage 404 am Gebäude 400 (nicht gezeigt) kann aus einem Stromnetz, in welches durch Photovoltaikanlagen an anderen Orten Strom eingespeist wird, während des Tages elektrische Leistung reichlich oder kostengünstig zur Verfügung stehen. Somit kann auch eine Ausführungsform ohne lokale Stromerzeugung die optimierte Energieeffizienz beim Erzeugen der elektrischen Leistung, beim Heizen mit der Wärmepumpe 402 und beim Speichern der Wärme in dem Feststoff 202 des Deckenabschnitts 200 ermöglichen.In embodiments without a photovoltaic system 404 on the building 400 (not shown), electrical power can be available plentifully or inexpensively during the day from a power grid into which electricity is fed by photovoltaic systems at other locations. Thus, an embodiment without local power generation can also enable the optimized energy efficiency when generating the electrical power, when heating with the heat pump 402 and when storing the heat in the solid matter 202 of the ceiling section 200 .

Zudem kann in Ausführungsformen mit einer solarthermischen Anlage anstelle der Wärmepumpe 402 und der Photovoltaikanlage 404 (nicht gezeigt) die Kombination aus solarthermischer Anlage und Deckenabschnitt 200 während des Tages eine effiziente Erzeugung (mittels der solarthermischen Anlage) und Speicherung (in dem Feststoff 202) von Wärme ermöglichen.Additionally, in embodiments using a solar thermal system instead of the heat pump 402 and the photovoltaic system 404 (not shown), the combination of the solar thermal system and ceiling section 200 can efficiently generate (via the solar thermal system) and store (in the solid 202) heat during the day make possible.

Die Wärme, die während der Tagzeit mit der optimierten Energieeffizienz gespeichert wird, kann zu Zeiten erhöhten Bedarfs entnommen werden. Das Entnehmen kann mithilfe statischer und/oder steuerbarer Temperierung, wie beispielsweise im Zusammenhang mit Abbildung 3 beschrieben, stattfinden. In analoger Weise kann das Decken-Temperier-System auch zum Kühlen verwendet werden, indem die Wärmepumpe 402, beispielsweise angetrieben von Strom aus einem Stromnetz, während der Nachtzeit betrieben wird, um Kälte in den Feststoff 202 des Deckenabschnitt 200 einzubringen, die während der Tagzeit entnommen wird. Sowohl beim Heizen als auch beim Kühlen sind die Zeiten erhöhten Bedarfs typischerweise komplementär zu den Zeiten günstiger Bedingungen für die Erzeugung der Wärme oder Kälte, so dass beim Erzeugen von Wärme oder Kälte zu den Zeiten erhöhten Bedarfs die Effizienz des Decken-Temperier-Systems reduziert wäre. Die steuerbare Temperierung mittels der Konvektionsvorrichtung 302 verbessert somit im Zusammenspiel mit der Speicherung im Feststoff 202 und mit der Kombination aus Wärmepumpe 402 und Photovoltaikanlage 404 beziehungsweise mit der solarthermischen Anlage die Energieeffizienz des Decken-Temperier-System weiter.The heat stored during the day with the optimized energy efficiency can be extracted at times of increased demand. The removal can using static and / or controllable temperature control, such as in connection with Figure 3 described, take place. In an analogous manner, the ceiling temperature control system can also be used for cooling by operating the heat pump 402, for example powered by electricity from a power grid, during the nighttime in order to bring cold into the solid matter 202 of the ceiling section 200, which during the day time is removed. In both heating and cooling, the times of increased demand are typically complementary to the times of favorable conditions for the generation of heat or cold, so that generating heat or cold at times of increased demand would reduce the efficiency of the ceiling temperature control system . The controllable temperature control by means of the convection device 302 thus further improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system in conjunction with storage in the solid 202 and with the combination of heat pump 402 and photovoltaic system 404 or with the solar thermal system.

Das Decken-Temperier-System der Abbildung 4A weist eine einzige Schleife (Kreis) 406 eines Heiz-Kühl-Mittel-Systems auf. Dadurch können Vorrichtungen zur individuellen Regelung oder Steuerung von Schleifen des Heiz-Kühl-Mittel-Systems eingespart werden, was die Kosten des Decken-Temperier-Systems reduziert. Während in konventionellen Systemen die Übertragung von Wärme von der Fluidleitung in den Feststoff typischerweise gesteuert oder geregelt wird, ist bei dem Decken-Temperier-System gemäß der Offenbarung der Übertrag von Wärme oder Kälte von der Fluidleitung 204 in den Feststoff 202 stets erhöht oder maximiert, insbesondere durch den minimierten Strömungswiderstand der Fluidleitung 204 und den dadurch maximierten Fluidstrom. Durch den Verzicht auf individuelle Regelung oder Steuerung wird somit die Speicherung von Wärme oder Kälte in dem Feststoff 202 des Deckenabschnitts 200 verbessert.The ceiling temperature control system Figure 4A comprises a single loop (loop) 406 of a heating-cooling-agent system. As a result, devices for individual regulation or control of loops in the heating-cooling system can be saved, which reduces the costs of the ceiling temperature control system. While in conventional systems the transfer of heat from the fluid line into the solid is typically controlled or regulated, the transfer of heat or cold from the fluid line 204 into the solid 202 is always increased or maximized in the ceiling temperature control system according to the disclosure. in particular due to the minimized flow resistance of the fluid line 204 and the fluid flow maximized as a result. The storage of heat or cold in the solid matter 202 of the cover section 200 is thus improved by dispensing with individual regulation or control.

Das Gebäude 400 kann mehrere Schleifen 406 aufweisen (nicht gezeigt), wobei jedoch die Zahl der Schleifen 406 für ein Einfamilienhaus zwecks Kostenersparnis gering zu halten ist. Das Decken-Temperier-System kann, je nach Größe des Einfamilienhauses, das Heizen oder Kühlen des Einfamilienhauses mit einer bis höchstens vier Schleifen 406 ermöglichen. Jede der ein bis vier Schleifen 406 kann als ungeregelte Schleife 406 ausgelegt sein, um Kosten zu sparen und die Speicherung von Wärme oder Kälte zu maximieren. Das erfindungsgemäße Decken-Temperier-System stellt bei entsprechenden Ausführungsformen hinreichend Heizoder Kühlleistung und eine gute Steuerbarkeit bereit.The building 400 can have several loops 406 (not shown), although the number of loops 406 for a single-family house should be kept low in order to save costs. Depending on the size of the detached house, the ceiling temperature control system can enable the detached house to be heated or cooled with one to at most four loops 406 . Each of the one to four loops 406 can be configured as an unregulated loop 406 to save cost and maximize heat or cold storage. In corresponding embodiments, the ceiling temperature control system according to the invention provides sufficient heating or cooling capacity and good controllability.

Abbildung 4B zeigt ein Decken-Temperier-System gemäß einer Ausführungsform bei ordnungsgemäßer Anordnung in einem Gebäude 408. Bei dem Gebäude 408 kann es sich beispielsweise um ein Wohngebäude mit einer Mehrzahl von Wohnungen oder um ein Bürogebäude handeln. Das Decken-Temperier-System kann demjenigen der Abbildung 4A, der Abbildung 3, der Abbildung 2A oder der Abbildung 2B ähneln. Insbesondere kann das Decken-Temperier-System, obgleich nicht dargestellt, eine Photovoltaikanlage 404, eine solarthermische Anlage oder eine steuerbare Konvektionsvorrichtung 302 wie zuvor beschrieben umfassen. Figure 4B 12 shows a ceiling temperature control system according to an embodiment when properly arranged in a building 408. The building 408 can be, for example, a residential building with a plurality of apartments or an office building. The ceiling temperature control system can match that of Figure 4A , the Figure 3 , the Figure 2A or the Figure 2B resemble In particular, although not shown, the ceiling temperature control system can include a photovoltaic system 404, a solar thermal system or a controllable convection device 302 as previously described.

Neben Deckenabschnitten 200 von Räumen 300 und Wärmepumpen 402, beispielsweise Luft-Wasser-Wärmepumpen 402, umfasst das Decken-Temperier-System mehrere Schleifen 406a, 406b eines Heiz-Kühl-Mittel-Systems. Durch die mehreren Schleifen 406a, 406b kann eine individuelle Regelung der Heiz- und/oder Kühlleistung für Bereiche des Gebäudes 408 unterstützt und somit eine individuelle Regelung der statischen Heizung der entsprechenden Bereiche unterstützt werden. Gemäß der Abbildung umfasst das Heiz-Kühl-Mittel-System zwei Schleifen 406a, 406b. Das Heiz-Kühl-Mittel-System kann aber auch zusätzliche Schleifen 406a, 406b bereitstellen (nicht gezeigt), z.B. je nach Anzahl von Stockwerken des Gebäudes 408, der Anzahl von Wohnungen eines Wohngebäudes oder entsprechend einer jeweiligen Nutzung von Räumen oder Bereichen des Gebäudes 408, beispielsweise für Rechnerräume oder für Büroräume. Das Decken-Temperier-System der Offenbarung ist mit einer entsprechenden großräumigen Aufteilung vereinbar, die im Einzelfall die Energieeffizienz das Decken-Temperier-System weiter verbessern kann. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn sich die Nutzung der Räume oder Bereiche stark unterscheidet, beispielsweise, wenn Büroräume im Winter zu beheizen sind, während Rechnerräume wenig oder gar nicht beheizt zu werden brauchen.In addition to ceiling sections 200 of rooms 300 and heat pumps 402, for example air-to-water heat pumps 402, the ceiling temperature control system includes several loops 406a, 406b of a heating-cooling system. The multiple loops 406a, 406b can support individual regulation of the heating and/or cooling capacity for areas of the building 408 and thus individual regulation of the static heating of the corresponding areas can be supported. As shown, the heating-cooling system comprises two loops 406a, 406b. However, the heating-cooling system can also provide additional loops 406a, 406b (not shown), eg depending on the number of floors of the building 408, the number of apartments of a residential building or according to a respective one Use of rooms or areas of building 408, for example for computer rooms or for offices. The ceiling temperature control system of the disclosure is compatible with a corresponding large-scale division, which can further improve the energy efficiency of the ceiling temperature control system in individual cases. This can be the case in particular when the use of the rooms or areas differs greatly, for example when offices need to be heated in winter, while computer rooms need little or no heating.

Abbildung 5 zeigt ein Decken-Temperier-System gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Decken-Temperier-System kann demjenigen der Abbildung 3 ähneln. Das Decken-Temperier-System der Abbildung 5 weist zudem zwei Luftdurchlässe 500a, 500b auf, die als Außenluftdurchlässe 500a, 500b dienen, um Durchlassluftströme 502a, 502b von Außenluft bereitzustellen. Bei dem Luftdurchlass 500a handelt es sich um eine Kippstellung eines Fensters 504. Der Luftdurchlass 500b ist hingegen ein Luftschacht, bei dem der Durchlassluftstrom 502b über die Größe der Durchlassöffnung des Luftschachts und/oder durch eine Drehzahl eines in dem Luftschacht angeordneten Ventilators (nicht gezeigt) steuerbar ist. Die Luftdurchlässe 500a, 500b lassen Außenluft in den Raum 300 des Gebäudes 400, 408 derart ein, dass der Durchlassluftstrom 502a, 502b zu der Temperierfläche 202a geleitet und dort ähnlich dem in Zusammenhang mit Abbildung 3 beschriebenen Luftstrom 304 temperiert wird. Während der Luftdurchlass 500a den Durchlassluftstrom 502a unmittelbar zu der Temperierfläche 202a richtet, nutzt der Durchlassluftstrom 502b eine Führungsvorrichtung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Durchlassluftstrom 502b dem Luftstrom 304 beigemischt und mittels der Luftstromführung 310 zu der Temperierfläche 202a hin gerichtet. Die zweifache Nutzung der Luftstromführung 310 kann Platzbedarf und Kosten des Decken-Temperier-System senken. Es kann aber auch ein von der Luftstromdurchführung 310 getrennter Strömungskanal für den Durchlassluftstrom 502b bereitgestellt werden. Das Decken-Temperier-System der Figur 5 weist Luftdurchlässe 500a, 500b in zwei verschiedenen Ausführungsformen auf, bei anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann aber nur einer der Luftdurchlässe 500a, 500b ausgebildet sein. Figure 5 shows a ceiling temperature control system according to a further embodiment. The ceiling temperature control system can match that of Figure 3 resemble The ceiling temperature control system Figure 5 also has two air passages 500a, 500b serving as outside air passages 500a, 500b for providing passage airflows 502a, 502b of outside air. The air passage 500a is a tilted position of a window 504. The air passage 500b, on the other hand, is an air duct in which the passage air flow 502b is controlled via the size of the passage opening of the air duct and/or by a speed of a fan (not shown) arranged in the air duct. is controllable. The air passages 500a, 500b let outside air into the room 300 of the building 400, 408 in such a way that the passage air flow 502a, 502b is directed to the tempering surface 202a and there similar to that associated with FIG Figure 3 described air flow 304 is tempered. While the air passage 500a directs the passage air flow 502a directly to the tempering surface 202a, the passage air flow 502b uses a guiding device. In the exemplary embodiment shown, the throughflow of air 502b is admixed with the airflow 304 and directed towards the temperature control surface 202a by means of the airflow guide 310 . The dual use of the air flow guide 310 can reduce space requirements and costs of the ceiling temperature control system. However, a flow channel for the pass-through air flow 502b that is separate from the air flow duct 310 can also be provided. The ceiling temperature control system figure 5 12 has air passages 500a, 500b in two different embodiments, but in other embodiments (not shown) only one of the air passages 500a, 500b can be formed.

Das Decken-Temperier-System entsprechend der Ausführungsform der Abbildung 5 nutzt die von der Temperierfläche 202a bereitgestellte große Heiz- und/oder Kühlleistung in vorteilhafter Weise aus, um Außenluft beim Einlassen in den Raum 300 zu temperieren. Dadurch kann auf eine Wärmerückgewinnung, die mit hohen Anschaffungskosten verbunden sein kann, verzichtet werden. Insbesondere nutzt das Decken-Temperier-System zum Temperieren der Außenluft eine Heiz- und/oder Kühlleistung aufgrund der in dem Feststoff 202 des Deckenabschnitts 200 gespeicherten Wärme oder Kälte, die zu günstigen Zeiten äußerst energieeffizient bereitgestellt werden kann, beispielsweise durch eine Photovoltaikanlage 404 und/oder durch eine Wärmepumpe 402 und/oder durch eine solarthermische Anlage, wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 4A beschrieben. Der Luftdurchlass 500a, 500b kann zudem mit einer geringeren Leistungsaufnahme als eine Wärmerückgewinnung betrieben werden, was die Energieeffizienz des Decken-Temperier-Systems weiter verbessert. Zudem kann der Durchlassluftstrom 502a, 502b mittels des Luftdurchlasses 500a, 500b schnell erhöht oder reduziert werden, was die Steuerbarkeit des Decken-Temperier-Systems verbessert.The ceiling temperature control system according to the embodiment of Figure 5 advantageously utilizes the large heating and/or cooling capacity provided by the temperature control surface 202a in order to temperature control the outside air when it is admitted into the room 300 . As a result, heat recovery, which can be associated with high acquisition costs, can be dispensed with. In particular, the ceiling temperature control system uses a heating and/or cooling capacity to control the temperature of the outside air due to the heat or cold stored in the solid matter 202 of the ceiling section 200, which can be provided in an extremely energy-efficient manner at favorable times, for example by a photovoltaic system 404 and/or or by a heat pump 402 and/or by a Solar thermal system, as in connection with the embodiment of Figure 4A described. The air outlet 500a, 500b can also be operated with a lower power consumption than heat recovery, which further improves the energy efficiency of the ceiling temperature control system. In addition, the passage air flow 502a, 502b can be quickly increased or reduced by means of the air passage 500a, 500b, which improves the controllability of the ceiling temperature control system.

Claims (14)

Decken-Temperier-System (200), das Folgendes aufweist: einen Feststoff (202), wobei eine Oberfläche (202a) des Feststoffes (202) eine Temperierfläche (202a) des Decken-Temperier-Systems (200) bereitstellt; und eine Fluidleitung (204) mit einem internen Abschnitt (204), der in dem Feststoff (202) angeordnet ist; wobei der interne Abschnitt (204) thermisch an den Feststoff (202) gekoppelt ist und einen Hohlraum aufweist, der dazu eingerichtet ist, ein Fluid aufzunehmen; dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen des Hohlraums im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche (202a) mindestens 2l/m2 beträgt und der Hohlraum eine Querschnittsfläche aufweist, die einen Flächeninhalt von mindestens 8 cm2 umfasst. Ceiling temperature control system (200) comprising: a solid (202), wherein a surface (202a) of the solid (202) provides a temperature control surface (202a) of the ceiling temperature control system (200); and a fluid line (204) having an internal portion (204) disposed within the solid (202); the internal portion (204) being thermally coupled to the solid (202) and having a cavity adapted to receive a fluid; characterized in that a volume of the cavity in relation to a surface area of the temperature control surface (202a) is at least 2l/m 2 and the cavity has a cross-sectional area which comprises a surface area of at least 8 cm 2 . Decken-Temperier-System (200) nach Anspruch 1, wobei eine Wärmekapazität des Feststoffs (202) im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche (202a) mindestens 70 Wh/(Km2), vorzugsweise mindestens 90 Wh/(Km2), insbesondere mindestens 110 Wh/(Km2) beträgt.Ceiling temperature control system (200) according to claim 1, wherein a heat capacity of the solid (202) in relation to a surface area of the temperature control surface (202a) is at least 70 Wh/(Km 2 ), preferably at least 90 Wh/(Km 2 ), in particular is at least 110 Wh/(Km 2 ). Decken-Temperier-System (200) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der interne Abschnitt (204) zumindest teilweise aus Stahl besteht, vorzugsweise zu einem Massenanteil von mindestens 60%, vorzugsweise von mindestens 80%, insbesondere von mindestens 95%, und insbesondere durch ein Stahlwellrohr gebildet ist oder ein solches umfasst.Ceiling temperature control system (200) according to claim 1 or claim 2, wherein the internal section (204) consists at least partially of steel, preferably to a mass fraction of at least 60%, preferably at least 80%, in particular at least 95%, and is formed in particular by a corrugated steel pipe or includes such. Decken-Temperier-System (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flächeninhalt der Querschnittsfläche des Hohlraums mindestens 12 cm2 umfasst, vorzugsweise mindestens 16 cm2, insbesondere mindestens 18 cm2.Ceiling temperature control system (200) according to one of the preceding claims, wherein the surface area of the cross-sectional area of the cavity comprises at least 12 cm 2 , preferably at least 16 cm 2 , in particular at least 18 cm 2 . Decken-Temperier-System (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Länge des internen Abschnitts (204) im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche (202a) höchstens 3 m/m2 beträgt, insbesondere höchstens 2.6 m/m2 oder höchstens 2.2 m/m2.Ceiling temperature control system (200) according to one of the preceding claims, wherein a length of the internal section (204) in relation to a surface area of the temperature control surface (202a) is at most 3 m/m 2 , in particular at most 2.6 m/m 2 or at most 2.2 m/m 2 . Decken-Temperier-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin eine steuerbare Konvektionsvorrichtung (302) aufweist, die für ein thermisches Koppeln zwischen der Temperierfläche (202a) und einem ersten Luftvolumen (306, 308) mittels eines Luftstroms (304) eingerichtet ist.The ceiling thermal management system of any preceding claim, further comprising a controllable convection device (302) operable for thermal coupling is set up between the tempering surface (202a) and a first air volume (306, 308) by means of an air flow (304). Decken-Temperier-System nach Anspruch 6, wobei das erste Luftvolumen (306, 308) bei ordnungsgemäßer Installation des Decken-Temperier-Systems in einem Gebäude (400, 408) eine Raumluft umfasst, wobei die steuerbare Konvektionsvorrichtung (302) einen Luftstromerzeuger (312) und eine Luftstromführung (310) aufweist, wobei der Luftstromerzeuger (312) dazu eingerichtet ist, den Luftstrom (304) zu erzeugen und/oder zu verstärken, und wobei die Luftstromführung (310) dazu eingerichtet ist, eine Richtung zumindest eines Teils des Luftstroms (304) festzulegen, um eine Bewegungskomponente zu der Temperierfläche (202a) hin zu erzeugen.Ceiling temperature control system according to claim 6, wherein the first air volume (306, 308) when the ceiling temperature control system is properly installed in a building (400, 408) comprises room air, the controllable convection device (302) having an air flow generator (312 ) and an air flow guide (310), wherein the air flow generator (312) is set up to generate and/or intensify the air flow (304), and wherein the air flow guide (310) is set up to change a direction of at least part of the air flow (304) to establish a movement component towards the tempering surface (202a). Decken-Temperier-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin eine Wärmepumpe (402) umfasst, die dazu eingerichtet ist, Wärme oder Kälte bereitzustellen, und wobei das Decken-Temperier-System dazu eingerichtet ist, die bereitgestellte Wärme oder Kälte mittels der Fluidleitung (204) in den Feststoff (202) einzubringen.Ceiling temperature control system according to one of the preceding claims, further comprising a heat pump (402) which is adapted to provide heat or cold, and wherein the ceiling temperature control system is adapted to the heat or cold provided by means of the fluid line (204) to introduce into the solid (202). Decken-Temperier-System nach Anspruch 8, das dazu eingerichtet ist, einen Großteil der bereitgestellten Wärme während einer Tagzeit mittels der Fluidleitung (204) in den Feststoff (202) einzubringen und/oder dazu eingerichtet ist, einen Großteil der bereitgestellten Kälte während einer Nachtzeit mittels der Fluidleitung (204) in den Feststoff (202) einzubringen; wobei der Großteil einem Anteil von mindestens 60%, vorzugsweise von mindestens 65 %, vorzugsweise von mindestens 70 %, vorzugsweise von mindestens 75 %, insbesondere von mindestens 80 % der bereitgestellten Wärme und/oder der bereitgestellten Kälte entspricht.Ceiling temperature control system according to claim 8, which is set up to introduce a large part of the heat provided during a day time by means of the fluid line (204) into the solid (202) and / or is set up to a large part of the cold provided during a night time to be introduced into the solid (202) by means of the fluid line (204); the majority corresponding to a proportion of at least 60%, preferably at least 65%, preferably at least 70%, preferably at least 75%, in particular at least 80% of the heat and/or cold provided. Decken-Temperier-System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, das weiterhin eine Photovoltaikvorrichtung (404) umfasst, die eine Peakleistung aufweist, die zumindest einer Leistungsaufnahme der Wärmepumpe (402) im Betrieb entspricht und wobei die Photovoltaikvorrichtung (404) elektrisch an die Wärmepumpe (402) gekoppelt ist, um eine elektrische Leistung für den Betrieb der Wärmepumpe (402) bereitzustellen.Ceiling temperature control system according to one of Claims 8 or 9, further comprising a photovoltaic device (404) which has a peak power which corresponds at least to a power consumption of the heat pump (402) during operation and wherein the photovoltaic device (404) is electrically connected to the heat pump (402) is coupled to provide electrical power for the operation of the heat pump (402). Decken-Temperier-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin einen Luftdurchlass (500a, 500b) aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Durchflussmenge eines Durchlassluftstroms (502a, 502b) von einem zweitem Luftvolumen durch den Luftdurchlass zu der Temperierfläche (202a) zu steuern, wobei das zweite Luftvolumen bei ordnungsgemäßer Installation des Decken-Temperier-Systems in einem Gebäude (400, 408) eine Außenluft bezogen auf das Gebäude (400, 408) enthält.Ceiling temperature control system according to one of the preceding claims, further comprising an air passage (500a, 500b) which is set up to increase a flow rate of a passage air flow (502a, 502b) from a second air volume through the air passage to the temperature control surface (202a). control, with the second air volume with proper installation of the ceiling temperature control system in a building (400, 408) contains an outside air relative to the building (400, 408). Decken-Temperier-System nach Anspruch 11 in Kombination mit einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Luftdurchlass (500a, 500b) dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil des Durchlassluftstroms (502a, 502b) dem Luftstrom (304) beizumengen.Ceiling temperature control system according to claim 11 in combination with one of claims 6 or 7, wherein the air passage (500a, 500b) is set up to admix at least part of the passage air flow (502a, 502b) to the air flow (304). Verfahren zum Temperieren mindestens eines Raumes (300) eines Gebäudes (400,408) mit einem Decken-Temperier-System nach Anspruch 6 oder Anspruch 6 in Kombination mit einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feststoff (202) einen Deckenabschnitt (200) des Raumes (300) bildet, wobei die Oberfläche (202a) einen Abschnitt einer Deckenfläche des Raumes (300) bildet; und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen eines Fluidstroms mit einer Vorlauftemperatur, die sich von einer Temperatur des Feststoffes (202) unterscheidet, durch den Hohlraum, um eine gespeicherte Wärme oder eine gespeicherte Kälte von dem Fluid in den Feststoff (202) zu übertragen; statisches Übertragen eines Teils der gespeicherten Wärme oder der gespeicherten Kälte von dem Feststoff (202) auf den Raum (300) mittels der Temperierfläche (202a); dynamisches Übertragen eines Teils der gespeicherten Wärme oder der gespeicherten Kälte von dem Feststoff (202) auf den Raum (300) mittels der steuerbaren Konvektionsvorrichtung (302). Method for temperature control of at least one room (300) of a building (400, 408) with a ceiling temperature control system according to claim 6 or claim 6 in combination with one of the preceding claims, wherein the solid (202) covers a ceiling section (200) of the room (300 ), the surface (202a) forming a portion of a ceiling surface of the room (300); and wherein the method comprises: creating a flow of fluid at a forward temperature different from a temperature of the solid (202) through the cavity to transfer stored heat or cold from the fluid to the solid (202); statically transferring part of the stored heat or the stored cold from the solid (202) to the space (300) by means of the tempering surface (202a); dynamically transferring a portion of the stored heat or cold from the solid (202) to the space (300) using the controllable convection device (302). Verfahren zum Herstellen eines Decken-Temperier-Systems (200) für mindestens einen Raum (300) eines Gebäudes (400, 408), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Verlegen einer Fluidleitung (204) entlang einer horizontalen Fläche, die über einer Grundfläche des Gebäudes (400, 408) angeordnet ist, Gießen eines flüssigen Baustoffs um die Fluidleitung (204), Aushärten des flüssigen Baustoffs zu einen Feststoff (202), so dass der Feststoff (202) einen Deckenabschnitt des Raumes (300) bildet, und eine Oberfläche (202a) des Feststoffes (202) oder eine Oberfläche einer mit dem Feststoff (202) thermisch gekoppelten Deckschicht einen Abschnitt einer Deckenfläche des Raumes (300) und eine Temperierfläche (202a) bildet, und so dass ein interner Abschnitt (204) der Fluidleitung (204) in dem Feststoff (202) entsteht, der thermisch an den Feststoff (202) gekoppelt ist und einen Hohlraum aufweist; wobei ein Volumen des Hohlraums im Verhältnis zu einem Flächeninhalt der Temperierfläche (202a) mindestens 2l/m2 beträgt. Method for producing a ceiling temperature control system (200) for at least one room (300) of a building (400, 408), the method comprising the following: laying a fluid line (204) along a horizontal surface disposed above a footprint of the building (400, 408), pouring a liquid building material around the fluid line (204), curing the liquid building material into a solid (202) so that the solid (202) forms a ceiling portion of the space (300), and a surface (202a) of the solid (202) or a surface of one with the solid (202) thermally coupled Cover layer forms a section of a ceiling surface of the room (300) and a temperature control surface (202a), and so that an internal section (204) of the fluid line (204) in the solid (202) is formed, which is thermally coupled to the solid (202). and having a cavity; wherein a volume of the cavity in relation to a surface area of the temperature control surface (202a) is at least 2l/m 2 .
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20315885U1 (en) * 2003-05-20 2004-01-08 Wyrich, Uwe Concrete plate used for ceilings, consists of a metal or plastic mesh or mat reinforcement, and a pipe system
EP1431675A2 (en) * 2002-12-13 2004-06-23 Schneider Dämmtechnik AG Room air conditioning installation
DE202011109313U1 (en) * 2011-12-15 2012-02-06 Bam Deutschland Ag Building with a room conditioning system integrated into a ceiling of the building
WO2015063578A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 Jansen Internal Services Climate ceiling
EP3045825A1 (en) * 2015-01-17 2016-07-20 Bühler, Armin Component
EP3719403A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-07 Javier Jimenez Gamez Skirting board to optimise radiant surfaces

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1431675A2 (en) * 2002-12-13 2004-06-23 Schneider Dämmtechnik AG Room air conditioning installation
DE20315885U1 (en) * 2003-05-20 2004-01-08 Wyrich, Uwe Concrete plate used for ceilings, consists of a metal or plastic mesh or mat reinforcement, and a pipe system
DE202011109313U1 (en) * 2011-12-15 2012-02-06 Bam Deutschland Ag Building with a room conditioning system integrated into a ceiling of the building
WO2015063578A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 Jansen Internal Services Climate ceiling
EP3045825A1 (en) * 2015-01-17 2016-07-20 Bühler, Armin Component
EP3719403A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-07 Javier Jimenez Gamez Skirting board to optimise radiant surfaces

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