EP4269890A1 - Verfahren und system zur temperierung eines gebäudes - Google Patents

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EP4269890A1
EP4269890A1 EP23169921.6A EP23169921A EP4269890A1 EP 4269890 A1 EP4269890 A1 EP 4269890A1 EP 23169921 A EP23169921 A EP 23169921A EP 4269890 A1 EP4269890 A1 EP 4269890A1
Authority
EP
European Patent Office
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storage element
circuit
compensation
air
heating
Prior art date
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Pending
Application number
EP23169921.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Volker Roschmann
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.)
ERNE AG Holzbau
Original Assignee
ERNE AG Holzbau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ERNE AG Holzbau filed Critical ERNE AG Holzbau
Publication of EP4269890A1 publication Critical patent/EP4269890A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/02—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-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
    • F24F5/0089—Systems using radiation from walls or panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D5/00—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems
    • F24D5/06—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems operating without discharge of hot air into the space or area to be heated
    • F24D5/10—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems operating without discharge of hot air into the space or area to be heated with hot air led through heat-exchange ducts in the walls, floor or ceiling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-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
    • F24F5/0007—Air-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 cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017—Air-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 cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/006—Parts of a building integrally forming part of heating systems, e.g. a wall as a heat storing mass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/12—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/14—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor
    • F24D3/147—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor arranged in facades

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for temperature control of a building.
  • the present invention also relates to a ventilation system for a building.
  • the invention relates to a ventilation system of a closed room or a plurality of rooms, for example an office room, a training room, a production hall, a room in an apartment or in a residential building.
  • the invention also relates to the combination of a method and a system for temperature control of a building with a ventilation system.
  • thermoactive wall and ceiling element which can be installed in new buildings or old buildings in order to heat or cool the rooms, in particular making a contribution to the rational use of renewable energy sources by temporarily storing heat.
  • the room climate can be adapted to the respective needs more efficiently and cost-effectively.
  • the wall and ceiling element according to EP 1 470 372 B1 contains a closed box for temporarily storing heat as a latent heat storage.
  • the box contains a phase change material based on normal paraffin or a salt hydrate, with additional heat-conducting ribs being provided or graphite being added to the phase change material to increase the thermal conductivity.
  • the box can switch between the heat storage and heat transfer operating modes by using a drive means, for example an electrochemical actuator, to change its position relative to a heat transfer element, for example a fin structure with a heating and cooling pipe, so that in the storage mode there is an air gap between the box and the heat transfer element is present and in the heat transfer mode the box rests on the heat transfer element.
  • a drive means for example an electrochemical actuator
  • a heat transfer element for example a fin structure with a heating and cooling pipe
  • thermoactive component systems are also used in which pipe registers are integrated into components of the building structure that supply water Heating or cooling included, so-called thermoactive component systems.
  • thermoactive component systems are characterized in that surface temperature control is made possible by the pipe registers through which water flows over a large surface, for example a wall, a ceiling, a floor. Surface temperature control is achieved by exploiting small temperature differences between the room temperature and the water temperature.
  • the heat storage capacity of concrete can be used for room temperature control purposes.
  • the pipe registers are integrated into a concrete slab that serves as a ceiling element, wall element or floor element.
  • Such a pipe register usually consists of plastic pipes laid in the concrete slabs or capillary tube mats through which water flows as a heating or cooling medium, the water temperature usually being in the range of 18 to 28 degrees Celsius.
  • the achievable room temperature can be in the range of 21 degrees Celsius to 24 degrees Celsius inclusive in winter and 23 degrees Celsius to 26 degrees Celsius inclusive in summer.
  • thermoactive component systems reaches its limits when the need for cooling increases due to increasing warming due to climate change or the use of the building is subject to changes. These factors must therefore already be taken into account in building planning.
  • solar energy can be integrated into the heating concept, as in the document KR102241214B1 is described.
  • a latent heat storage unit is also required to operate this heating concept so that the heat energy transferred from the sun can be stored for later use.
  • thermoactive wall elements such as in the WO2009006343 A1 is shown.
  • the wall element consists of two concrete slabs, between which an insulation layer is arranged.
  • One of the concrete slabs contains a coil for a heat transfer fluid.
  • the coil is connected to a hot water source to provide hot water and to a cold water source to provide cold water.
  • the pipe coil can run through several concrete slabs, ie several wall elements arranged next to one another.
  • thermoactive wall element it is not possible to compensate for temperature differences between the individual wall elements. Such Temperature differences can arise from different heating or cooling of different rooms or from different exposure of the wall elements in relation to solar radiation.
  • the moisture content of the room air generally decreases during the heating period.
  • the heated air is sucked out of the system and ventilated KR102241214B1 supplied to the environment. Since the warm air can store more moisture than the cold air that is supplied to the solar heater during the heating period, there is a gradual reduction in the moisture content of the room air.
  • a heating device which contains a heat pump driven by a liquid-cooled internal combustion engine and at least one heat storage device for absorbing thermal energy, the heat storage housing of which at least partially encloses or delimits the internal combustion engine.
  • an externally mounted heat storage device is provided, which stores the thermal energy of the heat pump at a slightly lower temperature level.
  • a ventilation system through which the heat energy for heating or cooling the building can be distributed as needed.
  • a reduction in air humidity can be prevented or at least delayed by means of the ventilation system.
  • a method for temperature control of a building comprises a system containing a storage element, a circuit which is designed to convey at least one heating medium or a coolant, the storage element containing at least part of the circuit, the heating medium or coolant being conveyed in the circuit and the Storage element contains a compensation circuit which contains a compensation agent which circulates in the compensation circuit.
  • the storage element forms at least one boundary of a room in the building.
  • the compensation circuit is designed for temperature compensation.
  • the compensation circuit contains a compensation medium which circulates in the compensation circuit, so that the heating medium transfers thermal energy to the compensation medium via the storage element, so that thermal energy is supplied to the storage element in order to heat the space containing the storage element, or the coolant removes thermal energy from the compensation medium, so that the storage element is cooled, with thermal energy being withdrawn from the room for cooling.
  • thermoactive system for heating or cooling is used in at least one room, preferably in all rooms.
  • the room can be designed as a living space.
  • a thermoactive component system can be arranged in a ceiling of the room.
  • the ceiling of the room can in particular be designed as a concrete ceiling.
  • a thermoactive component system can be arranged in a floor of the room, for example in the floor, in particular in a subfloor.
  • the ceiling can be designed as a heated blanket or cooling blanket with heat coupling to the building, in particular the building mass.
  • all rooms are connected to one another using the compensation circuit.
  • a thermoactive component system can be arranged in at least one room that is located in a zero energy zone.
  • the thermoactive component system can be designed to circulate the balancing agent.
  • the balancing agent can contain water.
  • the zero energy zone refers to a temperature range of the room in which neither heating nor cooling of the room takes place.
  • the temperature range of the zero energy zone can in particular be 18°C up to and including 25°C, preferably 21°C up to and including 24°C.
  • the thermal energy of the rooms can equalize to an average value. This means that individual rooms that generate an excess of heat energy, which would therefore overheat, can give off heat energy to rooms that have a lack of heat energy, which would therefore cool down.
  • the storage element of a cool room absorbs heat via the compensation circuit.
  • the storage element of a warm room releases heat via the compensation circuit.
  • the storage element contains a first circuit in which the heating medium is conveyed when a temperature increase is required and a second circuit in which the coolant is conveyed when a temperature reduction is required.
  • the first circuit is therefore designed to convey a heating medium.
  • the second circuit is designed to convey a coolant.
  • the compensation circuit contains the compensation agent.
  • the compensation circuit contains a funding means by which the compensation agent can be conveyed in the compensation circuit. Using this variant, a further improvement in heat exchange or accelerated temperature compensation can be achieved via the storage element or elements.
  • the circuit to the storage element can contain at least one shut-off means, so that heating medium or coolant can be supplied to the storage element if a need for temperature control is determined for the affected storage element, which cannot be carried out by means of the compensation means.
  • the shut-off means can be designed, for example, as a switching valve.
  • a passive house concept can be realized, which is expanded with a system with active heating and cooling.
  • a two-wire change-over system can be used, by means of which heating or cooling can take place depending on the outside temperature.
  • a four-wire system can also be used, which can be used for heating and cooling.
  • the circuit contains at least one shut-off means, so that at least one of the heating means or coolants is only supplied to the storage element or to the storage elements if a need for temperature control is determined for the storage element in question, which cannot be carried out by means of the compensation means .
  • This method variant ensures that only a minimal energy supply to the system or energy output from the system is required. This variant therefore leads to surprisingly higher energy efficiency.
  • a system for temperature control of a building includes a storage element and a circuit that is designed to convey a heating medium or a coolant in the storage element. At least one boundary of a room in the building is formed by the storage element.
  • the storage element contains a compensation circuit, the compensation circuit being designed for temperature compensation.
  • the compensation circuit is designed to circulate a compensation agent, the circuit and the compensation circuit being at least partially arranged in the storage element. Thermal energy can be transferred from the heating means to the compensation means via the storage element, so that thermal energy can be supplied to the storage element in order to heat the space containing the storage element, or thermal energy can be removed from the compensation means through the coolant, so that the storage element can be cooled, the room Thermal energy can be extracted for cooling.
  • the system for temperature control of a building comprises a storage element, a first circuit which is designed to convey a heating medium, a second circuit which is designed to convey a coolant and the compensation circuit which contains a compensation agent, the first and the second circuit and the compensation circuit are at least partially arranged in the storage element.
  • the heating means comprises a heating fluid which can be guided in a fluid line through the storage element, so that it can flow through the fluid line which is arranged in the storage element.
  • the fluid line can be designed as a heating line.
  • the coolant comprises a cooling fluid which can be guided in a fluid line through the storage element, so that it can flow through the fluid line which is arranged in the storage element.
  • the fluid line can be designed as a cooling line.
  • the fluid line is alternatively flowed through by a heating fluid or a cooling fluid.
  • a heating line is provided for the heating fluid and a cooling line is provided for the cooling fluid.
  • the heating line is designed only to receive the heating fluid and the cooling line is only designed to receive the cooling fluid.
  • the compensation circuit is designed as a closed circuit.
  • the compensation circuit contains a conveyor for the compensation agent.
  • the compensation means comprises a temperature control fluid which can be guided through the storage element in a compensation line; in other words, the temperature control fluid can flow through the storage element in a compensation line.
  • the temperature control fluid can flow in the compensation line of the compensation circuit.
  • a funding means can be connected to the compensation line, for example a pump.
  • This exemplary embodiment has the advantage that the temperature control fluid can always circulate through the storage element or elements, so that an average temperature value can be set.
  • at least the circuit or the compensation circuit extends over a plurality of storage elements.
  • the first circuit, the second circuit and the compensation circuit extend over a plurality of storage elements.
  • an average temperature value is set for all storage elements. If several storage elements are provided in a building, location-related influences that arise from the orientation of the building in different directions can be balanced out by the compensation circuit. For example, a temperature equalization takes place between the storage elements located on the south side and the storage elements located on the north side, which are connected to the compensation circuit, so that a homogeneous mass storage core temperature is achieved.
  • a shut-off means can be assigned to the storage element or each of the storage elements, so that a compensating means can only be supplied to the storage element or each of the storage elements when the corresponding shut-off means is opened.
  • the shut-off means can be designed as a valve if the compensating means is designed as a temperature control fluid.
  • the shut-off means is only opened when a need for temperature control is determined for the storage element in question.
  • the circuit or the first and second circuits can contain at least one shut-off means in order to prevent a supply of at least one of the heating means or coolants to the storage element or to the storage elements.
  • the ventilation system according to the invention for ventilating a building comprises a storage element, a ventilation space, an air conveying element arranged in the ventilation space, an air transport duct, an air exchange duct Connecting element and a connecting element for supplying ambient air or for expelling ambient air.
  • the air conveying element is in a fluid-conducting connection with the connecting element and the air transport channel and can either convey air from the connecting element into the air transport channel or convey air from the air transport channel into the connecting element.
  • the ventilation space is in a fluid-conducting connection with the connecting element.
  • the connecting element is in a fluid-conducting connection with the air transport channel via the air exchange channel.
  • the ventilation space includes a common surface with the storage element such that thermal energy can be transferred from the storage element to the ventilation space or thermal energy can be transferred from the ventilation space to the storage element.
  • first mode of operation If air is conveyed from the connection element into the ventilation space, this process is referred to below as the first mode of operation. If air is conveyed from the ventilation space into the connection element, this process is referred to below as the second operating mode.
  • Each of the first and second modes of operation represents a cycle.
  • the air conveying element is switchable, which means that the direction of flow of the air into the air transport channel, the air exchange channel and the connecting element is reversible.
  • the air conveying element is operated in such a way that air is alternately introduced into the ventilation space and taken out of the ventilation space.
  • the air delivery element can be switched periodically.
  • the operating principle is based on the breathing process of a human being.
  • the ventilation space corresponds to the lungs, whereby instead of the transfer of oxygen, heat is transferred from the storage element to the air flowing in the ventilation space or heat is released from the air flowing in the ventilation space to the storage element.
  • the respiratory tract corresponds to the air transport channel, the air exchange channel and the connecting element.
  • the diaphragm for air transport corresponds to the air delivery element.
  • the nose for supplying fresh air or expelling used air corresponds to the connection element.
  • the connection element establishes the connection to the environment; it is in particular a facade opening. The connection element can thus be in a fluid-conducting connection with the surroundings of the building.
  • the connecting element is designed either as a ventilation element or as a venting element.
  • connection element is designed either as an air inlet element or as an air outlet element.
  • the air conveying element comprises a fan.
  • the fan can be used to generate an amount of air required for a closed room if the ventilation room does not contain any other air flow sources or is connected to other air flow sources.
  • the air exchange channel is designed as a slot between two wooden support elements.
  • a slot is just one embodiment of an exchange channel.
  • the air exchange channel can, for example, be tubular.
  • the air exchange channel can contain several sub-channels.
  • the air exchange channel contains diverting elements or deflection elements in order to increase the available heat exchange surface.
  • the storage element comprises a concrete slab.
  • the heat storage function of a concrete slab which is contained in a floor ceiling, for example, is not absolutely necessary.
  • the storage element can contain a thermal floor. This exemplary embodiment is particularly suitable for applications for which only a smaller storage mass is required.
  • the thermal floor can contain a plurality of pipe elements for a heat transfer fluid.
  • the ventilation system according to the invention can be combined with other heating systems or cooling systems.
  • heating systems that should be mentioned here are electric blankets, underfloor heating or wall heating surfaces. Cooling ceilings or wall cooling surfaces should be mentioned here as examples of cooling systems.
  • the storage element contains at least one pipe element for circulating a heat transfer fluid.
  • water can be used as the heat transfer fluid.
  • the air delivery element can be switched to reverse the flow direction of the air.
  • connection element is designed as a facade opening.
  • the facade opening can be equipped with weather protection so that no moisture can penetrate into the building.
  • the ventilation system comprises a control unit and/or a regulation unit.
  • a duration of a cycle can be determined by means of the control unit and/or regulation unit.
  • the cycle may include a first mode of operation or a second mode of operation.
  • the duration of the cycle can be the same for the first operating mode and the second operating mode.
  • the air delivery element In the first mode of operation, the air delivery element can be switched in such a way that air can flow from the connection element into the ventilation space.
  • the air delivery element In the second mode of operation, the air delivery element can be switched in such a way that air can flow from the ventilation space to the connection element.
  • the duration of the cycle can be shorter for the first operating mode than for the second operating mode if the flow velocity in the connection element is higher when flowing into the ventilation system than when flowing out of the ventilation system. For example, if wind hits the connection element, the wind speed adds to the flow speed that can be generated by the air conveying element, for example if the connection element is arranged on the windward side.
  • the duration of the cycle can be longer for the first mode of operation than for the second mode of operation if the flow velocity in the connection element is lower when flowing into the ventilation system than when flowing out of the ventilation system. If the connection element is on the leeward side of the building, the air delivery element must also compensate for the resulting negative pressure, so that any difference in air volumes can be compensated for by extending the cycle of the first operating mode and correspondingly reducing the duration of the cycle of the second operating mode.
  • the cycle in the first operating mode can, for example, have a duration of 30 seconds and the cycle in the second operating mode can also have a duration of 30 seconds.
  • the connection element is arranged on the windward side
  • the cycle can be carried out in the first operating mode for example, have a duration of 20 seconds and the cycle in the second operating mode also has a duration of 40 seconds.
  • the connection element is arranged on the leeward side
  • the cycle in the first operating mode can, for example, have a duration of 35 seconds and the cycle in the second operating mode can have a duration of 25 seconds.
  • the values for the duration of the cycles are only to be understood as examples.
  • a cycle can last from 30 seconds to a maximum of 20 minutes.
  • the upper limit for the duration depends on the heat and moisture exchange behavior of the wooden support elements.
  • the duration of the cycle is limited by the formation of the unsteady flow.
  • the thermal effectiveness of a storage element with a thickness of 100 mm can correspond to a storage element with a thickness of approximately 300 mm.
  • An energy shift can be achieved using the storage element. Thermal energy can be transferred from the air to the storage element and is stored in the storage element until this thermal energy can be released back into colder air (for example overnight).
  • the air transport channel can be designed as an air distribution channel or air collection channel.
  • an unsteady flow condition can be created by alternating ventilation and venting. It has been shown that an unsteady room air flow results in outstanding comfort. In particular, heat recovery can be more than 90%. In particular, the moisture recovery can be more than 80%.
  • the use of the ventilation system according to the invention does not require any ventilation centers.
  • the use of the ventilation system according to the invention does not require any air distribution ducts for horizontal or vertical distribution of air from ventilation centers to the rooms.
  • building heating is only necessary when heating of the entire building is required.
  • building cooling only becomes necessary when cooling of the entire building is required. This surprisingly has the consequence that the duration of the heating period and the duration of the cooling period can be significantly shortened. It is even possible that for some buildings no additional device for generating heat and/or no additional device for generating cold is required.
  • the building mass can therefore be used as a buffer storage for heat storage; a thermoactive component system with heat exchanger tubes inserted directly into the concrete can also be used to form an integrated system.
  • a thermoactive component system with heat exchanger tubes inserted directly into the concrete can also be used to form an integrated system.
  • suspended cooling ceilings or electric ceilings with heat coupling to the building mass can be used, which form an attached system.
  • the building mass can be cooled at night in order to regenerate a buffer storage, whereby latent storage materials can sometimes be used to increase the heat capacity of the components used.
  • the amount of heat stored through these measures is suitable for reducing the cooling requirement by 10% to a maximum of 30%.
  • Regeneration of a buffer storage must advantageously take place daily in order to have sufficient effect. Rooms can also be heated by supplied thermal energy and cooled by dissipated thermal energy, with the buffer storage being used primarily in cooling mode.
  • Fig. 1 shows an arrangement of a ventilation system 1 according to the invention in a building 10.
  • the building 10 comprises a plurality of rooms, the ceiling area of which contains a plurality of ventilation systems 1.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of one of the rooms of building 10 according to Fig. 1 , in which four ventilation systems 1 are shown as examples, the lower room boundary being omitted for the sake of simplicity. Only one of the ventilation systems 1 is labeled, the other three ventilation systems have the same structure, so for the description of the three other ventilation systems, reference is made to the following description of the ventilation system 1 on the right in the drawing.
  • the ventilation system 1 for ventilating a building 10 comprises a storage element 11, a ventilation space 2, an air conveying element 3 arranged in the ventilation space 2, an air transport duct 4, an air exchange duct 5, a connecting element 6 and a connecting element 7 which is not visible in this illustration (see Fig. 3 ) for supplying ambient air or for expelling ambient air.
  • the air conveying element 3 is in a fluid-conducting connection with the connecting element 7 and the air transport channel 4, so that either air can be conveyed from the connecting element 7 into the air transport channel 4 or air can be conveyed from the air transport channel 4 into the connecting element 7.
  • the ventilation systems shown show a first mode of operation, according to which air can be conveyed from the connecting element 7 into the air transport duct 4 by means of the air conveying element 3, from there it enters the air exchange duct 5, flows through the air exchange duct 5 and then reaches the ventilation space 2 via the connecting element 6.
  • the air flows in an unsteady flow through the ventilation room 2 and can leave it via the openings 8 on the side of the room to get into the room 9 in order to regulate the temperature of the room 9 as required.
  • Ventilation systems shown show a second mode of operation according to which air is sucked from the ventilation space 2 into the connecting element 6, then enters the air exchange duct 5, flows through the air exchange duct 5, from there enters the air transport duct 4, then passes into the connecting element 7 by means of the air conveying element 3 the system boundaries are promoted, for example in the surroundings of the building.
  • the air flows in an unsteady flow from the room 9 through the openings 8 into the ventilation room 2 and can leave this via the connecting element or elements 6 in order to be discharged from the ventilation system.
  • the ventilation system 1 can periodically switch between the first and second operating modes.
  • Each of the first or second modes of operation can also be referred to as a cycle.
  • Moisture can be absorbed in the air exchange duct 5 when the air flows from the connecting element 7 into the ventilation space 2 as part of the first operating mode. Moisture can be released in the air exchange channel 5 when air is sucked out of the ventilation space 2 as part of the second operating mode. If the walls of the air exchange duct 5 contain wood or are made of wood, the wood can absorb at least some of the moisture in the air from the ventilation space 2. Warm air can be cooled in the air exchange channel 5. When the warm air from ventilation room 2 is cooled, it can absorb less moisture, which is then absorbed by the wood.
  • cool ambient air which is blown into the building through the connection element 7
  • the ventilation space 2 contains a common surface with the storage element 11, so that thermal energy from the air in the ventilation space 2 can be transferred to the storage element 11. The excess heat energy from the warm air can thus be absorbed by the storage element 11 and is retained until the next cycle begins. Further heat energy and moisture are removed from the air in the air exchange channel 5, which is then available again for the next cycle.
  • the first mode of operation therefore corresponds to inhalation and is also referred to below as the inhalation period.
  • the second mode of operation therefore corresponds to exhalation and is also referred to below as the exhalation period.
  • Fig. 3 shows a bottom view of the ventilation system during the inhalation period.
  • the ventilation system 1 for ventilating a building 10 comprises a storage element 11, a ventilation space 2, an air conveying element 3 arranged in the ventilation space 2, an air transport duct 4, an air exchange duct 5, a connecting element 6 and a connecting element 7 for supplying ambient air or for expelling ambient air.
  • the air conveying element 3 is in a fluid-conducting connection with the connecting element 7 and the air transport channel 4, so that either air can be conveyed from the connecting element 7 into the air transport channel 4 or air can be conveyed from the air transport channel 4 into the connecting element 7.
  • the ventilation space 2 is in fluid-conducting connection with the connecting element 6, with the connecting element 6 also is in a fluid-conducting connection to the air transport channel 4 via the air exchange channel 5.
  • the ventilation space 2 contains a common surface with the storage element 11, so that heat energy can be transferred from the storage element 11 to the air in the ventilation space 2 or heat energy can be transferred from the air in the ventilation space 2 to the storage element 11.
  • the air conveying element 3 can include a fan.
  • the connecting element 6 is according to Fig. 3 designed as a ventilation element.
  • the connection element 7 is designed as an air inlet element.
  • the air exchange channel 5 is designed as a slot between two wooden support elements.
  • the storage element 11 may comprise a concrete slab.
  • the storage element 11 contains at least one pipe element 12 for circulating a heat transfer fluid, which is shown schematically in Fig. 2 is indicated.
  • a plurality of tubular elements 12 may be provided.
  • An example of an arrangement of tubular elements 12 in a storage element is shown in Fig. 6 the EP 1 470 372 B1 shown.
  • These tube elements are designed as capillary tubes that are accommodated in a tube mat. This solution can be used to improve the control capability.
  • Fig. 4 shows a view from below of the ventilation system 1 during the exhalation period. This representation is different from Fig. 3 in that the connecting element 6 is designed as a venting element.
  • the connection element 7 is designed as an air outlet element.
  • the ventilation system 1 comprises a control unit and/or a control unit 13.
  • a duration of a cycle can be determined.
  • the cycle may include a first mode of operation or a second mode of operation.
  • the air delivery element 3 can be switched in such a way that air can flow from the connection element 7 into the ventilation space 2.
  • the air conveying element 3 can be switched in such a way that air can flow from the ventilation space 2 to the connecting element 7.
  • the cycle can in particular have a duration of 10 seconds to a maximum of one minute.
  • Fig. 5a shows a section through a beam element 14 containing an air exchange channel 5 according to a first exemplary embodiment.
  • the air exchange channel 5 contains a cavity 15, which is designed as a slot.
  • Fig. 5b shows a section through an air exchange duct 5 according to a second exemplary embodiment.
  • the air exchange channel is designed as a first recess 17 in a first beam element 14 and a second recess 18 in a second beam element 16.
  • a cavity 15 is formed through the first recess 17 and the second recess 18.
  • Fig. 5c shows a section through an air exchange duct 5 according to a third exemplary embodiment.
  • the air exchange channel 5 comprises a plurality of cavities 15.
  • the cavities 15 are designed as channels with a square cross section.
  • Fig. 5d shows a section through an air exchange duct according to a fourth exemplary embodiment.
  • the air exchange channel 5 comprises a plurality of cavities 15.
  • the cavities 15 are designed as channels with a rectangular cross section.
  • Fig. 5e shows a section through an air exchange duct according to a fifth exemplary embodiment.
  • the air exchange channel 5 comprises a plurality of cavities 15.
  • the cavities 15 are designed as channels with a circular cross section.
  • a deflection element 19 is also arranged, for example, which disrupts the air flow and thereby serves to improve the heat exchange and/or the deposition or absorption of moisture.
  • Fig. 5a to Fig. 5e show just a few exemplary variants for the design of the air exchange channel. These variants can be combined in any way to improve at least one of the effects of improving heat exchange or the absorption or release of moisture.
  • Fig. 6a shows a view of an air conveying element 3 according to an exemplary embodiment.
  • the air conveying element 3 conveys air from the ventilation space 2 (not shown here) via the air transport channel 4 into the connecting element 7.
  • the air conveying element 3 contains a first section, a second section and a third section.
  • the air transport channel 4 is divided into a first sub-channel 24 and a second sub-channel 25.
  • a first flap 26 is arranged in the first sub-channel 24.
  • a second flap 27 is arranged in the second partial channel 25.
  • a fan 30 is arranged in the second section, which adjoins the first section.
  • the second section is followed by a third section which contains a third sub-channel 28 and a fourth sub-channel 29.
  • a third flap 31 is arranged in the third sub-channel 28.
  • a fourth flap 32 is arranged in the fourth sub-channel 29.
  • Fig. 6b is the air conveying element 3 according to Fig. 6a shown in the state in which air flows into the ventilation space.
  • the air flows from the connection element 7 through the air conveying element 3 into the air transport duct 4 and from there into the ventilation space, for example as described in the previous exemplary embodiments.
  • This process corresponds to the process of inhaling.
  • the third flap 31 is closed and the fourth flap 32 is opened, so that the air can only flow through the fourth sub-channel 29.
  • the air is conveyed into the first section in the second section by means of the fan 30.
  • the first flap 27, which can close the first partial channel 24, is opened and the second flap 27 is closed, which thus closes the second partial channel 25.
  • This mode of operation corresponds to the inhalation process.
  • the air therefore only reaches the ventilation space through the fourth partial channel 29 from the connecting element 7 via the first partial channel 24.
  • Fig. 7a shows a view of a storage element 11, which can be used for a ventilation system 1 according to one of the previous exemplary embodiments.
  • the storage element 11 contains a storage plate element 20, which rests on a supporting structure.
  • the supporting structure can include a plurality of support beams 21, which serve as a support for the storage element 11.
  • the support beams 21 can in turn be supported on cross beams 22, which rest on wall elements 23.
  • an intermediate space 24 is formed in which a wide variety of pipes 25 can be laid, for example for supplying the building with hot water, cold water, electricity or for transporting heat transfer media for heating or cooling the building.
  • One of these pipes can contain water for temperature control of the storage plate element 20, i.e. either hot water for heating the storage plate element 20 or cold water for cooling the storage plate element 20.
  • Fig. 7b shows a section through a storage disk element 20 according to Fig. 7a according to a first variant along the section plane AA.
  • the storage plate element 20 contains a line element 26, which is designed to hold a heat transfer fluid.
  • the line element 26 can be designed to receive hot water or cold water.
  • the line element 26 can in particular be designed such that the heat transfer fluid can be distributed as evenly as possible over the surface of the storage plate element 20.
  • the line element 26 can be designed as a coiled pipe.
  • Fig. 7c shows a section through a storage disk element 20 according to Fig. 7a according to a second variant along the section plane AA.
  • the storage plate element 20 contains a line element 26, which is designed to hold a heat transfer fluid.
  • the line element 26 can accommodate hot water or cold water be trained.
  • the line element 26 can in particular be designed such that the heat transfer fluid can be distributed as evenly as possible over the surface of the storage plate element 20.
  • the line element 26 can be designed as a tube bundle.
  • a storage element 11 can also be designed as a suspended ceiling or be part of a suspended ceiling.
  • a suspended ceiling may be optional to improve room acoustics or may be advantageous for architectural reasons.
  • the suspended ceiling may contain a heating device or a cooling device.
  • a concrete composite element according to EP 3 128 244 B1 be provided.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a system for temperature control of a building, which includes heat exchange in a storage element 11.
  • the system for temperature control of a building comprises a storage element 11, a circuit 33 which is designed to convey a heating medium or a coolant and a compensation circuit 34 which contains a compensation agent, the circuit 33 and the compensation circuit 34 being at least partially arranged in the storage element 11 .
  • the heating means comprises a heating fluid which can flow through the storage element 11 in fluid lines.
  • the fluid lines can be designed as heating lines.
  • the coolant comprises a cooling fluid which can flow through the storage element in fluid lines.
  • the fluid lines can be designed as cooling lines.
  • the fluid lines are alternatively flowed through by a heating fluid or a cooling fluid.
  • the compensating means comprises a temperature control fluid which can flow into compensating lines.
  • the compensation circuit 34 is designed as a closed circuit. If the compensation agent is designed as a temperature control fluid, the temperature control fluid can flow in the compensation lines of the compensation circuit.
  • a funding means 38 can be connected to the compensation lines, for example a pump.
  • This exemplary embodiment has the advantage that the temperature control fluid can always circulate through the storage element or elements, so that an average temperature value can be set.
  • the circuit 33 and the compensation circuit 34 extend over a plurality of storage elements 11.
  • an average temperature value is set for all storage elements 11. If several storage elements 11 are connected to one another via the compensation circuit 34, an average temperature value is set for all storage elements 11. If several storage elements 11 are provided in a building, location-related influences that arise from the orientation of the building in different directions can be caused by the Compensation circuit 34 can be balanced. For example, a temperature compensation takes place between the south-side and north-side storage elements 11, which are connected to the compensation circuit 34, so that a homogeneous mass storage core temperature is available.
  • each of the storage elements 11 can be assigned a shut-off means 39, so that each of the storage elements 11 is only supplied with a compensating means when the corresponding shut-off means 39 is opened.
  • the shut-off means 39 can be designed as a valve if the compensating means is designed as a temperature control fluid.
  • the shut-off means 39 is only opened when a need for temperature control is determined for the storage element 11 in question.
  • the circuit 33 can contain at least one shut-off means 36, 37 in order to prevent a supply of at least one of the heating means or coolants to the storage element 11 or to the storage elements 11.
  • Fig. 9 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a system for temperature control of a building.
  • the system for temperature control of a building comprises a storage element 11, a first circuit 41, which is designed to convey a heating medium, a second circuit 42, which is designed to convey a coolant, and a compensation circuit 44, which contains a compensation agent, wherein the first circuit 41 and the second circuit 42 and the compensation circuit 44 are at least partially arranged in the storage element 11.
  • the first circuit 41, the second circuit 42 and the compensation circuit 44 can extend over a plurality of storage elements 11.
  • the system according to Fig. 9 thus contains three circuits, the first circuit 41 being designed to convey a heating medium, the second circuit 42 to convey a heating medium Coolant is formed and the compensation circuit 44 contains a compensation agent.
  • the heating medium is designed as a heating fluid
  • the heating fluid can flow into heating lines.
  • the coolant is designed as a cooling fluid
  • the cooling fluid can flow into cooling lines.
  • the heating lines are only designed to receive the heating fluid and the cooling lines are only designed to receive the cooling fluid.
  • the compensation agent is designed as a temperature control fluid
  • the temperature control fluid can flow into compensation lines.
  • the heating lines, cooling lines and compensation lines run at least partially in the storage element 11 or in the storage elements 11.
  • the first circuit 41 is in Fig. 9 shown with a dashed line.
  • the second circuit 42 is in Fig. 9 shown with a dash-dotted line.
  • the compensation circuit 44 is in Fig. 9 represented by a solid line.
  • the compensation circuit 44 is designed as a closed circuit. If the compensating means in the compensating circuit 44 is designed as a compensating fluid, the compensating fluid can circulate through the compensating lines by a conveying means 48, for example a pump.
  • At least one of the heating fluids, cooling fluids or balancing fluids contains water.
  • Fig. 9 can also be used for a plurality of storage elements.
  • a system for three storage elements is shown.
  • the heating lines, cooling lines and compensating lines that run in the storage element can contain coils.
  • At least one of the first and second circuits 41, 42 can contain a shut-off means 46, 47 in order to prevent a supply of at least one of the heating means or coolants to the storage element 11 or to the storage elements 11.
  • the supply of heating fluid to the system can be interrupted by means of a shut-off means 46 when no heating fluid is required.
  • the supply of cooling fluid to the system can be interrupted by means of a shut-off means 47 when no cooling fluid is required.
  • the circulation of compensating fluid in a storage element 11 can be interrupted by means of a shut-off means 49 if no compensating fluid is required for the storage element 11.
  • a method for temperature control of a building includes the following steps: providing a storage element 11, the storage element 11 containing a circuit 33, 41, 42 in which a heating medium or coolant is conveyed and the storage element 11 a compensation circuit 34, 44 containing a compensation agent which circulates in a closed circuit through the storage element 11.
  • the storage element contains a first circuit which is designed to convey a heating medium, a second circuit which is designed to convey a coolant and the compensation circuit which contains the compensation agent.
  • the storage element can contain a thermal floor or be designed as a thermal floor.
  • This exemplary embodiment is particularly suitable for applications for which only a smaller storage mass is required.
  • the thermal floor can contain a plurality of pipe elements for a heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid is in particular water, which can be used as a heating fluid or cooling fluid as required.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung eines Gebäudes umfasst ein Speicherelement (11) und einen Kreislauf (33) für zumindest ein Heizmittel oder ein Kühlmittel, wobei das Speicherelement (11) zumindest einen Teil des Kreislaufs (33) enthält, in welchem das Heizmittel oder Kühlmittel gefördert wird. Das Speicherelement (11) enthält einen Ausgleichskreislauf (34), der ein Ausgleichsmittel enthält, welches im Ausgleichskreislauf (34) zirkuliert. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Temperierung eines Gebäudes umfassend ein Speicherelement (11) und einen Kreislauf (33), der zur Förderung zumindest eines Heizmittels oder eines Kühlmittels ausgebildet ist. Das Speicherelement (11) enthält einen Ausgleichskreislauf (34), der zur Zirkulation eines Ausgleichsmittels ausgebildet ist, wobei der Kreislauf (33) und der Ausgleichskreislauf (34) zumindest teilweise im Speicherelement angeordnet sind.

Description

    Hintergrund
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Temperierung eines Gebäudes.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Lüftungssystem für ein Gebäude. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Lüftungssystem eines geschlossenen Raums oder einer Mehrzahl von Räumen, beispielsweise eines Büroraums, eines Schulungsraums, einer Produktionshalle, eines Zimmers in einer Wohnung oder in einem Wohnhaus.
  • Die Erfindung betrifft auch die Kombination eines Verfahrens sowie eines Systems zur Temperierung eines Gebäudes mit einem Lüftungssystem.
    • Stand der Technik
  • Aus der EP 1 470 372 B1 ist ein thermoaktives Wand- und Deckenelement bekannt, welches in Neubauten oder Altbauten verbaut werden kann, um die Räume zu beheizen oder zu kühlen, wobei insbesondere ein Beitrag zur rationellen Nutzung von regenerativen Energiequellen geleistet werden kann, indem Wärme temporär zwischengespeichert werden kann. Zudem kann das Raumklima effizienter und kostensparender den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden. Das Wand- und Deckenelement gemäss EP 1 470 372 B1 enthält einen geschlossenen Kasten zur Zwischenspeicherung von Wärme als Latentwärmespeicher. In dem Kasten befindet sich ein Phasenwechselmaterial auf Normal-Paraffin-Basis oder ein Salzhydrat, wobei zusätzlich Wärmeleitrippen vorgesehen sind oder dem Phasenwechselmaterial Graphit zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zugesetzt werden. Der Kasten kann zwischen den Betriebsarten Wärmespeicherung und Wärmeübertragung wechseln, indem mittels eines Antriebsmittels, beispielsweise eines elektrochemischen Aktors, dessen Position relativ zu einem Wärmeübertragungselement, beispielsweise einer Lamellenkonstruktion mit einem Heiz- und Kühlrohr, verändert werden kann, sodass im Speichermodus ein Luftspalt zwischen dem Kasten und dem Wärmeübertragungselement vorhanden ist und im Wärmeübertragungsmodus der Kasten auf dem Wärmeübertragungselement aufliegt.
  • Ein mit dieser Lösung verbundener Nachteil ist darin zu sehen, dass für den Kasten zusätzlicher Platzbedarf erforderlich ist. Daher werden auch Lösungen verwendet, gemäss welchen Rohrregister in Bauteile der Gebäudestruktur integriert werden, die Wasser zum Beheizen oder Kühlen enthalten, sogenannte thermoaktive Bauteilsysteme. Diese thermoaktiven Bauteilsysteme sind dadurch gekennzeichnet, dass eine Flächentemperierung durch die wasserdurchströmten Rohrregister über eine grosse Oberfläche, beispielsweise eine Wand, eine Decke, ein Fussboden, ermöglicht ist. Die Flächentemperierung wird durch Ausnutzung kleiner Temperaturdifferenzen zwischen der Raumtemperatur und der Wassertemperatur erhältlich ist. Insbesondere kann die Wärmespeicherkapazität von Beton für die Zwecke der Raumtemperierung genutzt werden. Hierzu werden die Rohrregister in eine als Deckenelement, Wandelement oder Bodenelement dienende Betonplatte integriert. Ein derartiges Rohrregister besteht somit üblicherweise aus in den Betonplatten verlegten Kunststoffrohren oder aus Kapillarrohrmatten, durch welche Wasser als Heiz- oder Kühlmedium strömt, wobei die Wassertemperatur üblicherweise im Bereich von 18 bis einschliesslich 28 Grad Celsius betragen kann. Die erzielbare Raumtemperatur kann im Winter im Bereich von 21 Grad Celsius bis einschliesslich 24 Grad Celsius betragen und im Sommer 23 Grad Celsius bis einschliesslich 26 Grad Celsius betragen.
  • Allerdings kommt der Einsatz von thermoaktiven Bauteilsystemen an seine Grenzen, wenn sich der Kühlbedarf bedingt durch zunehmende Erwärmung aufgrund des Klimawandels erhöht oder die Nutzung des Gebäudes Veränderungen unterliegt. Diese Faktoren müssen daher bislang in der Gebäudeplanung bereits berücksichtigt werden. Beispielsweise kann Solarenergie in das Heizungskonzept mit integriert werden, wie beispielsweise in dem Dokument KR102241214B1 beschrieben wird. Allerdings ist auch zum Betrieb dieses Heizungskonzepts ein Latentwärmespeicher erforderlich, damit die von der Sonne übertragene Wärmeenergie zur späteren Nutzung gespeichert werden kann.
  • Um das Raumklima besser zu regeln, wurde daher auch vorgeschlagen, thermoaktive Wandelemente einzusetzen, wie beispielsweise in der WO2009006343 A1 gezeigt ist. Gemäss dieser Lösung besteht das Wandelement aus zwei Betonplatten, zwischen denen eine Isolationsschicht angeordnet ist. Eine der Betonplatten enthält eine Rohrschlange für ein Wärmeträgerfluid. Die Rohrschlange steht mit einer Heisswasserquelle zur Bereitstellung von Heisswasser und mit einer Kaltwasserquelle zur Bereitstellung von kaltem Wasser in Verbindung. Die Rohrschlange kann durch mehrere Betonplatten, d.h. mehrere nebeneinander angeordnete Wandelemente verlaufen.
  • Mit diesem thermoaktiven Wandelement ist es allerdings nicht möglich, Temperaturunterschiede der einzelnen Wandelemente auszugleichen. Derartige Temperaturunterschiede können durch unterschiedliche Beheizung oder Kühlung verschiedener Räume oder durch eine unterschiedliche Exposition der Wandelemente in Bezug auf die Sonneneinstrahlung entstehen.
  • Zudem hat sich in den vorbekannten Lösungen als nachteilig erwiesen, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Raumluft grundsätzlich während der Heizperiode abnimmt. Die erwärmte Luft wird aus dem System abgesaugt und gemäss KR102241214B1 der Umgebung zugeführt. Da die warme Luft mehr Feuchtigkeit speichern kann als die kalte Luft, die während der Heizperiode der Solarheizung zugeführt wird, ergibt sich eine sukzessive Reduktion des Feuchtigkeitsgehalts der Raumluft.
  • Aus dem Dokument DE 10 2007 063 141 A1 ist eine Heizungsvorrichtung bekannt, welche eine von einer flüssigkeitsgekühlten Verbrennungskraftmaschine angetriebene Wärmepumpe und mindestens einen Wärmespeicher zur Aufnahme von Wärmeenergie enthält, dessen Wärmespeichergehäuse die Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise umschliesst oder begrenzt. Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist ein extern montierter Wärmespeicher vorgesehen, der die Wärmeenergie der Wärmepumpe auf einem etwas geringeren Temperaturniveau speichert. Zwischen den zwei Wärmespeichern existiert ein Ausgleichskreislauf, wobei einer der Wärmespeicher für Warmwasseraufbereitung genutzt wird. Hierbei handelt es sich somit nicht um ein thermoaktives Bauteilsystem, da das Gebäude selbst nicht zum Temperaturausgleich verwendet wird.
  • Es besteht daher ein Bedarf an einem System und Verfahren zur Temperierung eines Gebäudes, mittels welchem Temperaturunterschiede, die beispielsweise durch unterschiedliche Heiz- oder Kühlanforderungen in einzelnen Gebäuderäumen oder durch unterschiedliche Exposition der Räume in Bezug auf die Sonneneinstrahlung entstehen, auszugleichen.
  • Zusätzlich kann Bedarf an einem Lüftungssystem bestehen, mittels welchem die Wärmeenergie zur Beheizung oder Kühlung des Gebäudes bedarfsgerecht verteilt werden kann. Vorteilhafterweise kann mittels des Lüftungssystem eine Reduktion der Luftfeuchtigkeit verhindert oder zumindest verzögert werden.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie ein System zur Temperierung eines Gebäudes bereitzustellen, mittels welchem der Energiebedarf im Vergleich zu herkömmlichen Heizungsverfahren oder Kühlungsverfahren wesentlich reduziert werden kann, wobei Temperaturunterschiede in verschiedenen Räumen des Gebäudes vermieden werden sollen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Lüftungssystem zu entwickeln, welches zur Belüftung, Heizung und Kühlung eines Gebäudes eingesetzt werden kann und weitestgehend ohne zusätzliche Heizgeräte, Kühlgeräte oder Luftbefeuchtungsgeräte betrieben werden kann.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1. Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 4. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele eines Systems zur Temperierung eines Gebäudes sind Gegenstand der Ansprüche 5 bis 15.
  • Wenn der Begriff "beispielsweise" in der nachfolgenden Beschreibung verwendet wird, bezieht sich dieser Begriff auf Ausführungsbeispiele und/oder Ausführungsformen, was nicht notwendigerweise als eine bevorzugtere Anwendung der Lehre der Erfindung zu verstehen ist. In ähnlicher Weise sind die Begriffe "vorzugsweise", "bevorzugt" zu verstehen, indem sie sich auf ein Beispiel aus einer Menge von Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen beziehen, was nicht notwendigerweise als eine bevorzugte Anwendung der Lehre der Erfindung zu verstehen ist. Dementsprechend können sich die Begriffe "beispielsweise", "vorzugsweise" oder "bevorzugt" auf eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen beziehen.
  • Die nachfolgende detaillierte Beschreibung enthält verschiedene Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemässe Verfahren sowie das System zur Temperierung des Gebäudes sowie das optional kombinierbare erfindungsgemässe Lüftungssystem. Die Beschreibung eines bestimmten Verfahrens oder Systems zur Temperierung des Gebäudes sowie eines bestimmten optionalen Lüftungssystems ist nur als beispielhaft anzusehen. In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe "enthalten", "umfassen", "aufweisen" als "enthalten, aber nicht beschränkt auf" interpretiert.
  • Ein Verfahren zur Temperierung eines Gebäudes umfasst ein System enthaltend ein Speicherelement, einen Kreislauf der zur Förderung zumindest eines Heizmittels oder eines Kühlmittels ausgebildet ist, wobei das Speicherelement zumindest einen Teil des Kreislaufs enthält, wobei das Heizmittel oder Kühlmittel im Kreislauf gefördert wird und wobei das Speicherelement einen Ausgleichskreislauf enthält, der ein Ausgleichsmittel enthält, welches im Ausgleichskreislauf zirkuliert. Durch das Speicherelement wird zumindest eine Begrenzung eines Raums des Gebäudes ausgebildet. Der Ausgleichskreislauf ist für einen Temperaturausgleich ausgebildet. Der Ausgleichskreislauf enthält ein Ausgleichsmittel, welches im Ausgleichskreislauf zirkuliert, sodass das Heizmittel über das Speicherelement Wärmeenergie auf das Ausgleichsmittel überträgt, sodass dem Speicherelement Wärmeenergie zugeführt wird, um den Raum, der das Speicherelement enthält, zu beheizen oder das Kühlmittel dem Ausgleichsmittel Wärmeenergie entnimmt, sodass das Speicherelement gekühlt wird, wobei dem Raum Wärmeenergie zur Kühlung entzogen wird.
  • Mit anderen Worten wird in zumindest einem Raum, vorzugsweise in allen Räumen, ein thermoaktives System zum Heizen oder Kühlen eingesetzt. Insbesondere kann der Raum als Wohnraum ausgebildet sein. Insbesondere kann ein thermoaktives Bauteilsystem in einer Decke des Raums angeordnet werden. Die Decke des Raums kann insbesondere als eine Betondecke ausgebildet sein. Gemäss eines Ausführungsbeispiels kann ein thermoaktives Bauteilsystem in einem Boden des Raums angeordnet werden, beispielsweise im Fussboden, insbesondere in einem Unterlagsboden. Insbesondere kann die Decke als Heizdecke oder Kühldecke mit Wärmekopplung an das Gebäude, insbesondere die Gebäudemasse, ausgebildet sein. Gemäss eines Ausführungsbeispiels werden alle Räume mittels des Ausgleichskreislaufs miteinander verbunden.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels kann in zumindest einem Raum, welcher sich in einer Nullenergiezone befindet, ein thermoaktives Bauteilsystem angeordnet sein. Insbesondere kann das thermoaktive Bauteilsystem zur Zirkulation des Ausgleichsmittels ausgebildet sein. Insbesondere kann das Ausgleichsmittel Wasser enthalten. Mit Nullenergiezone ist ein Temperaturbereich des Raums gemeint, in welchem weder eine Beheizung noch eine Kühlung des Raums erfolgt. Der Temperaturbereich der Nullenergiezone kann insbesondere 18°C bis einschliesslich 25°C betragen, vorzugsweise 21°C bis einschliesslich 24°C betragen.
  • Insbesondere, wenn alle Räume mittels des Ausgleichskreislaufs verbunden sind, kann die Wärmeenergie der Räume sich auf einen Mittelwert ausgleichen. Somit können einzelne Räume, die einen Überschuss an Wärmeenergie generieren, die sich also überhitzen würden, Wärmeenergie an Räume abgeben, die einen Mangel an Wärmeenergie aufweisen, die somit auskühlen würden.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels nimmt das Speicherelement eines kühlen Raums über den Ausgleichskreislauf Wärme auf. Gemäss eines Ausführungsbeispiels gibt das Speicherelement eines warmen Raums über den Ausgleichskreislauf Wärme ab. Mittels jedes dieser Ausführungsbeispiele kann ein Passivhauskonzept verwirklicht werden.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels enthält das Speicherelement einen ersten Kreislauf, in welchem das Heizmittel gefördert wird, wenn eine Temperaturerhöhung erforderlich ist und einen zweiten Kreislauf, in welchem das Kühlmittel gefördert wird, wenn eine Temperaturreduktion erforderlich ist. Der erste Kreislauf ist somit zur Förderung eines Heizmittels ausgebildet. Der zweite Kreislauf ist zur Förderung eines Kühlmittels ausgebildet. Der Ausgleichskreislauf enthält das Ausgleichsmittel. Gemäss einer bevorzugten Verfahrensvariante enthält der Ausgleichskreislauf ein Fördermittel, mittels welchem das Ausgleichsmittel im Ausgleichskreislauf gefördert werden kann. Mittels dieser Variante ist eine weitere Verbesserung des Wärmeaustauschs oder ein beschleunigter Temperaturausgleich über das oder die Speicherelemente erzielbar.
  • Insbesondere kann der Kreislauf zum Speicherelement zumindest ein Absperrmittel enthalten, sodass eine Zufuhr von Heizmittel oder Kühlmittel zum Speicherelement erfolgen kann, wenn für das betroffene Speicherelement ein Bedarf für die Temperierung festgestellt wird, welche nicht mittels des Ausgleichsmittels erfolgen kann. Das Absperrmittel kann beispielsweise als Umschaltventil ausgebildet sein. Mittels dieses Ausführungsbeispiele kann ein Passivhauskonzept verwirklicht werden, welches mit einem System mit aktiver Heizung und Kühlung erweitert wird. Hierzu kann beispielsweise ein Zweileiter-Change-Over-System zum Einsatz kommen, mittels welchem eine Heizung oder Kühlung in Abhängigkeit von einer Aussentemperatur erfolgen kann. Beispielsweise kann auch ein Vierleiter-System zum Einsatz kommen, mittels welchem eine Heizung und Kühlung erfolgen kann.
  • Gemäss einer bevorzugten Verfahrensvariante enthält der Kreislauf zumindest ein Absperrmittel, sodass eine Zufuhr von zumindest einem der Heizmittel oder Kühlmittel zum Speicherelement oder zu den Speicherelementen nur erfolgt, wenn für das betroffene Speicherelement ein Bedarf für eine Temperierung festgestellt wird, welche nicht mittels des Ausgleichsmittels erfolgen kann. Gemäss dieser Verfahrensvariante wird sichergestellt, dass nur eine minimale Energiezufuhr zum System oder eine Energieabgabe vom System erforderlich ist. Somit führt diese Variante zu einer überraschend höheren Energieeffizienz.
  • Ein System zur Temperierung eines Gebäudes umfasst ein Speicherelement sowie einen Kreislauf, der zur Förderung eines Heizmittels oder eines Kühlmittels im Speicherelement ausgebildet ist. Durch das Speicherelement ist zumindest eine Begrenzung eines Raums des Gebäudes ausgebildet. Das Speicherelement enthält einen Ausgleichskreislauf, wobei der Ausgleichskreislauf für einen Temperaturausgleich ausgebildet ist. Der Ausgleichskreislauf ist zur Zirkulation eines Ausgleichsmittels ausgebildet, wobei der Kreislauf und der Ausgleichskreislauf zumindest teilweise im Speicherelement angeordnet sind. Vom Heizmittel ist über das Speicherelement Wärmeenergie auf das Ausgleichsmittel übertagbar, sodass dem Speicherelement Wärmeenergie zuführbar ist, um den Raum, der das Speicherelement enthält, zu beheizen oder wobei durch das Kühlmittel dem Ausgleichsmittel Wärmeenergie entnehmbar ist, sodass das Speicherelement kühlbar ist, wobei dem Raum Wärmeenergie zur Kühlung entziehbar ist.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das System zur Temperierung eines Gebäudes ein Speicherelement, einen ersten Kreislauf, der zur Förderung eines Heizmittels ausgebildet ist, einen zweiten Kreislauf, der zur Förderung eines Kühlmittels ausgebildet ist und den Ausgleichskreislauf, der ein Ausgleichsmittel enthält, wobei der erste und der zweite Kreislauf und der Ausgleichskreislauf zumindest teilweise im Speicherelement angeordnet sind.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das Heizmittel ein Heizfluid, welches in einer Fluidleitung durch das Speicherelement führbar ist, sodass es durch die Fluidleitung, die im Speicherelement angeordnet ist, strömen kann. Insbesondere kann die Fluidleitung als Heizleitung ausgebildet sein.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das Kühlmittel ein Kühlfluid, welches in einer Fluidleitung durch das Speicherelement führbar ist, sodass es durch die Fluidleitung die im Speicherelement angeordnet ist, strömen kann. Insbesondere kann die Fluidleitung als Kühlleitung ausgebildet sein.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels wird die Fluidleitung alternativ von einem Heizfluid oder einem Kühlfluid durchströmt. Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist für das Heizfluid eine Heizleitung vorgesehen und für das Kühlfluid eine Kühlleitung vorgesehen. Insbesondere ist die Heizleitung nur zur Aufnahme des Heizfluids und die Kühlleitung nur zur Aufnahme des Kühlfluids ausgebildet. Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist der Ausgleichskreislauf als geschlossener Kreislauf ausgebildet. Gemäss eines Ausführungsbeispiels enthält der Ausgleichskreislauf ein Fördermittel für das Ausgleichsmittel. Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das Ausgleichsmittel ein Temperierfluid, welches in einer Ausgleichsleitung durch das Speicherelement führbar ist, mit anderen Worten kann das Temperierfluid in einer Ausgleichsleitung durch das Speicherelement strömen. Wenn das Ausgleichsmittel als ein Temperierfluid ausgebildet ist, kann das Temperierfluid in der Ausgleichsleitung des Ausgleichskreislaufs strömen. An die Ausgleichsleitung kann hierzu ein Fördermittel angeschlossen sein, beispielsweise eine Pumpe. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass das Temperierfluid immer durch das oder die Speicherelemente zirkulieren kann, sodass ein Temperaturmittelwert eingestellt werden kann. Gemäss eines Ausführungsbeispiels erstrecken sich zumindest der Kreislauf oder der Ausgleichskreislauf über eine Mehrzahl von Speicherelementen. Insbesondere erstrecken sich der erste Kreislauf, der zweite Kreislauf und der Ausgleichskreislauf über eine Mehrzahl von Speicherelementen.
  • Wenn mehrere Speicherelemente über den Ausgleichskreislauf miteinander verbunden sind, erfolgt eine Einstellung eines Temperaturmittelwerts für alle Speicherelemente. Wenn somit in einem Gebäude mehrere Speicherelemente vorgesehen sind, können standortbedingte Einflüsse, die durch die Ausrichtung des Gebäudes in verschiedene Himmelsrichtungen entstehen, durch den Ausgleichskreislauf ausgeglichen werden. Beispielsweise erfolgt ein Temperaturausgleich zwischen den südseitig gelegenen und den nordseitig gelegenen Speicherelementen, die an den Ausgleichskreislauf angeschlossen sind, sodass einen homogene Massenspeicher-Kerntemperatur erhältlich ist.
  • Insbesondere kann dem Speicherelement oder jedem der Speicherelemente ein Absperrmittel zugeordnet sein, sodass dem Speicherelement oder jedem der Speicherelemente nur dann ein Ausgleichsmittel zuführbar ist, wenn das entsprechende Absperrmittel geöffnet ist. Insbesondere kann das Absperrmittel als Ventil ausgebildet sein, wenn das Ausgleichsmittel als Temperierfluid ausgebildet ist. Insbesondere wird das Absperrmittel nur dann geöffnet, wenn für das betroffene Speicherelement ein Bedarf einer Temperierung festgestellt wird.
  • Insbesondere kann der Kreislauf oder der erste und zweite Kreislauf zumindest ein Absperrmittel enthalten, um eine Zufuhr zumindest eines der Heizmittel oder Kühlmittel zum Speicherelement oder zu den Speicherelementen zu unterbinden.
  • Das erfindungsgemässe Lüftungssystem zur Belüftung eines Gebäudes umfasst ein Speicherelement, einen Lüftungsraum, ein im Lüftungsraum angeordnetes Luftförderungselement, einen Lufttransportkanal, einen Luftaustauschkanal, ein Verbindungselement und ein Anschlusselement zur Versorgung mit Umgebungsluft oder zum Ausstoss von Umgebungsluft. Das Luftförderungselement steht mit dem Anschlusselement und dem Lufttransportkanal in fluidleitender Verbindung und kann entweder Luft vom Anschlusselement in den Lufttransportkanal fördern oder Luft vom Lufttransportkanal in das Anschlusselement fördern. Der Lüftungsraum steht mit dem Verbindungselement in fluidleitender Verbindung. Das Verbindungselement steht mit dem Lufttransportkanal über den Luftaustauschkanal in fluidleitender Verbindung. Der Lüftungsraum enthält eine gemeinsame Oberfläche mit dem Speicherelement, sodass Wärmeenergie vom Speicherelement in den Lüftungsraum übertragen werden kann oder Wärmeenergie vom Lüftungsraum auf das Speicherelement übertragen kann.
  • Wenn Luft vom Anschlusselement in den Lüftungsraum gefördert wird, wird dieser Vorgang nachfolgend als erste Betriebsweise bezeichnet. Wenn Luft vom Lüftungsraum in das Anschlusselement gefördert wird, wird dieser Vorgang nachfolgend als zweite Betriebsweise bezeichnet. Jede der ersten und zweiten Betriebsweisen stellt einen Zyklus dar.
  • Insbesondere ist das Luftförderungselement umschaltbar, was zur Folge hat, dass die Strömungsrichtung der Luft in den Lufttransportkanal, den Luftaustauschkanal und dem Verbindungselement umkehrbar ist. Der Betrieb des Luftförderungselements erfolgt dergestalt, dass abwechslungsweise Luft in den Lüftungsraum eingebracht wird und aus dem Lüftungsraum entnommen wird. Insbesondere kann das Luftförderungselement periodisch umgeschaltet werden.
  • Das Betriebsprinzip ist dem Atmungsvorgang eines Menschen nachempfunden. Der Lüftungsraum entspricht der Lunge, wobei anstelle der Übergabe von Sauerstoff ein Wärmeübertragung vom Speicherelement auf die im Lüftungsraum strömende Luft oder eine Wärmeabgabe der im Lüftungsraum strömenden Luft auf das Speicherelement erfolgt. Die Atemwege entsprechen dem Lufttransportkanal, dem Luftaustauschkanal und dem Verbindungselement. Das Zwerchfell für den Lufttransport entspricht dem Luftförderungselement. Die Nase zur Frischluftzufuhr bzw. zum Ausstoss verbrauchter Luft entspricht dem Anschlusselement. Das Anschlusselement stellt die Verbindung zur Umgebung her, es handelt sich insbesondere um eine Fassadenöffnung. Das Anschlusselement kann somit mit der Umgebung des Gebäudes in fluidleitender Verbindung stehen.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist das Verbindungselement entweder als Belüftungselement oder als Entlüftungselement ausgebildet.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist das Anschlusselement entweder als ein Lufteinlasselement oder als ein Luftauslasselement ausgebildet.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das Luftförderungselement einen Ventilator. Insbesondere kann mittels des Ventilators eine für einen geschlossenen Raum erforderliche Luftmenge erzeugt werden, wenn der Lüftungsraum keine anderen Luftstromquellen enthält oder mit anderen Luftstromquellen verbunden ist.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist der Luftaustauschkanal als Schlitz zwischen zwei Holzträgerelementen ausgebildet. Ein Schlitz ist nur als ein Ausführungsbeispiel für einen Austauschkanal. Der Luftaustauschkanal kann beispielsweise rohrförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann der Luftaustauschkanal mehrere Teilkanäle enthalten. Gemäss eines weiteren Ausführungsbeispiels enthält der Luftaustauschkanal Umleitelemente oder Umlenkelemente, um die zur Verfügung stehende Wärmeaustauschfläche zu erhöhen.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das Speicherelement eine Betonplatte. Die Wärmespeicherfunktion einer Betonplatte, die beispielsweise in einer Geschossdecke enthalten ist, ist jedoch nicht zwingend nötig. Gemäss eines Ausführungsbeispiels kann das Speicherelement einen thermischen Fussboden enthalten. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich insbesondere für Anwendungen, für welche nur eine kleinere Speichermasse erforderlich ist. Beispielsweise kann der thermische Fussboden eine Mehrzahl von Rohrelementen für ein Wärmeträgerfluid enthalten.
  • Zudem kann das erfindungsgemässe Lüftungssystem mit anderen Heizsystemen oder Kühlsystemen kombiniert werden. Als Beispiele für Heizsysteme sollen an dieser Stelle Heizdecken, Fussbodenheizungen oder Wandheizflächen genannt werden. Als Beispiels für Kühlsysteme sollen an dieser Stelle Kühldecken oder Wandkühlflächen genannt werden.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels enthält das Speicherelement mindestens ein Rohrelement zur Zirkulation eines Wärmeträgerfluids. Insbesondere kann als Wärmeträgerfluid Wasser verwendet werden. Ein mit Wasser durchströmtes Plattenelement, beispielsweise eine Wand, ein Bodenelement oder eine Geschossdecke ist nicht zwingend erforderlich.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist das Luftförderungselement umschaltbar, um die Strömungsrichtung der Luft umzukehren.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels ist das Anschlusselement als eine Fassadenöffnung ausgebildet. Insbesondere kann die Fassadenöffnung ist mit einem Wetterschutz ausgerüstet sein, damit keine Nässe in das Gebäude eindringen kann.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das Lüftungssystem eine Steuerungseinheit und/oder eine Regelungseinheit. Insbesondere ist mittels der Steuerungseinheit und/oder Regelungseinheit eine Dauer eines Zyklus festlegbar. Der Zyklus kann eine erste Betriebsweise oder eine zweite Betriebsweise umfassen. Die Dauer des Zyklus kann für die erste Betriebsweise und die zweite Betriebsweise gleich lang sein. In der ersten Betriebsweise kann das Luftförderungselement derart geschaltet sein, dass Luft vom Anschlusselement in den Lüftungsraum einströmen kann. In der zweiten Betriebsweise kann das Luftförderungselement derart geschaltet sein, dass Luft vom Lüftungsraum zum Anschlusselement strömen kann.
  • Die Dauer des Zyklus kann für die erste Betriebsweise kürzer als für die zweite Betriebsweise sein, wenn die Strömungsgeschwindigkeit im Anschlusselement beim Einströmen in das Lüftungssystem höher ist als beim Ausströmen aus dem Lüftungssystem. Wenn beispielsweise Wind auf das Anschlusselement auftrifft, addiert sich die Windgeschwindigkeit zur Strömungsgeschwindigkeit, die durch das Luftförderungselement erzeugbar ist, beispielsweise wenn das Anschlusselement luvseitig angeordnet ist.
  • Die Dauer des Zyklus kann für die erste Betriebsweise länger als für die zweite Betriebsweise sein, wenn die Strömungsgeschwindigkeit im Anschlusselement beim Einströmen in das Lüftungssystem geringer ist als beim Ausströmen aus dem Lüftungssystem. Wenn sich das Anschlusselement auf der Leeseite des Gebäudes befindet, muss das Luftförderungselement auch noch den entstehenden Unterdruck kompensieren, sodass durch eine Verlängerung des Zyklus der ersten Betriebsweise und eine entsprechende Reduktion der Dauer des Zyklus der zweiten Betriebsweise ein allfälliger Unterschied der Luftmengen kompensiert werden kann.
  • Wenn keine Windkräfte zu berücksichtigen sind, kann beispielsweise der Zyklus in der ersten Betriebsweise eine Dauer von 30 Sekunden aufweisen und der Zyklus in der zweiten Betriebsweise ebenfalls eine Dauer von 30 Sekunden aufweisen. Wenn das Anschlusselement luvseitig angeordnet ist, kann entsprechend der Zyklus in der ersten Betriebsweise beispielsweise eine Dauer von 20 Sekunden aufweisen und der Zyklus in der zweiten Betriebsweise ebenfalls eine Dauer von 40 Sekunden aufweisen. Wenn das Anschlusselement leeseitig angeordnet ist, kann entsprechend der Zyklus in der ersten Betriebsweise beispielsweise eine Dauer von 35 Sekunden aufweisen und der Zyklus in der zweiten Betriebsweise eine Dauer von 25 Sekunden aufweisen. Die Werte für die Dauer der Zyklen sind nur als Beispiele zu verstehen.
  • Ein Zyklus kann eine Dauer von 30 Sekunden bis maximal 20 Minuten aufweisen. Die obere Grenze für die Dauer ist abhängig vom Wärme- und Feuchteaustauschverhalten der Holzträgerelemente. Zudem wird die Dauer des Zyklus durch die Ausbildung der instationären Strömung begrenzt.
  • Insbesondere kann die thermische Wirksamkeit eines Speicherelements von 100 mm Dicke einem Speicherelement von ungefähr 300 mm Dicke entsprechen. Mittels des Speicherelements ist eine Energieverschiebung realisierbar. Wärmeenergie kann von der Luft auf das Speicherelement übertragen werden und wird im Speicherelement gespeichert, bis diese Wärmeenergie wieder an kältere Luft (beispielsweise über Nacht) wieder abgegeben werden kann.
  • Der Lufttransportkanal kann als Luftverteilungskanal oder Luftsammelkanal ausgebildet sein.
  • Im Lüftungsraum kann durch den Wechsel von Belüftung und Entlüftung ein instationärer Strömungszustand erzeugt werden. Es hat sich gezeigt, dass eine instationäre Raumluftströmung eine herausragende Behaglichkeit zur Folge hat. Insbesondere kann die Wärmerückgewinnung mehr als 90% betragen. Insbesondere kann die Feuchterückgewinnung mehr als 80% betragen. Die Verwendung des erfindungsgemässen Lüftungssystems erfordert keine Lüftungszentralen. Die Verwendung des erfindungsgemässen Lüftungssystems erfordert keine Luftverteilkanäle zur horizontalen oder vertikalen Verteilung der Luft von Lüftungszentralen bis zu den Räumen.
  • Insbesondere wird mittels des erfindungsgemässen Verfahrens und des erfindungsgemässen Systems eine Gebäudeheizung erst nötig, wenn eine Heizung des gesamten Gebäudes erforderlich ist. Insbesondere wird eine Gebäudekühlung erst nötig, wenn eine Kühlung des gesamten Gebäudes erforderlich ist. Dies hat überraschenderweise zur Folge, dass die Dauer der Heizperiode und die Dauer der Kühlperiode wesentlich verkürzt werden kann. Es ist sogar möglich, dass für einige Gebäude keine zusätzliche Vorrichtung zur Wärmeerzeugung und/oder keine zusätzliche Vorrichtung zur Kälteerzeugung erforderlich ist.
  • Somit kann die Gebäudemasse zur Wärmespeicherung als Pufferspeicher genutzt werden, ein thermoaktives Bauteilsystem mit direkt im Beton eingelegten Wärmetauscherrohren kann ebenfalls verwendet werden, um ein integriertes System auszubilden. Zudem können abgehängte Kühldecken oder Heizdecken mit Wärmekopplung an die Gebäudemasse eingesetzt werden, die ein aufgesetztes System ausbilden. Zudem kann die Gebäudemasse in der Nacht gekühlt werden, um einen Pufferspeicher zu regenerieren, wobei zur Erhöhung der Wärmekapazität der genutzten Bauteile teilweise Latentspeichermaterialien verwendet werden können.
  • Die durch diese Massnahmen eingespeicherte Wärmemenge ist geeignet, den Kühlbedarf um 10 % bis maximal 30 % zu reduzieren. Eine Regeneration eines Pufferspeichers muss vorteilhafterweise täglich erfolgen, um ausreichende Wirkung zu entfalten. Räume können zudem durch zugeführte Wärmeenergie beheizt und durch abgeführte Wärmeenergie gekühlt werden, wobei die Nutzung des Pufferspeichers vornehmlich im Kühlbetrieb erfolgt.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Verfahren, System zur Temperierung eines Gebäudes sowie optionale Lüftungssystem anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Anordnung eines erfindungsgemässen Lüftungssystems in einem Gebäude,
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung des Lüftungssystems in einem Raum des Gebäudes,
    • Fig. 3 eine Ansicht von unten auf das Lüftungssystem während einer Einatmungsperiode,
    • Fig. 4 eine Ansicht von unten auf das Lüftungssystem während einer Ausatmungsperiode,
    • Fig. 5a einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal gemäss eines ersten Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 5b einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal gemäss eines zweiten Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 5c einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal gemäss eines dritten Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 5d einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal gemäss eines vierten Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 5e einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal gemäss eines fünften Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 6a zeigt eine Ansicht eines Luftförderungselements gemäss eines Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 6b eine Ansicht des Luftförderungselements gemäss Fig. 6a in einem alternativen Betriebszustand,
    • Fig. 7a eine Ansicht eines Speicherelements gemäss eines Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 7b einen Schnitt durch das Speicherelement gemäss Fig. 7a gemäss einer ersten Variante,
    • Fig. 7c einen Schnitt durch das Speicherelement gemäss Fig. 7a gemäss einer zweiten Variante,
    • Fig. 8 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems zur Temperierung eines Gebäudes,
    • Fig. 9 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Systems zur Temperierung eines Gebäudes.
    Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 zeigt eine Anordnung eines erfindungsgemässen Lüftungssystems 1 in einem Gebäude 10. Das Gebäude 10 umfasst eine Mehrzahl von Räumen, deren Deckenbereich eine Mehrzahl von Lüftungssystemen 1 enthält.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines der Räume des Gebäudes 10 gemäss Fig. 1, in welchem exemplarisch vier Lüftungssysteme 1 dargestellt sind, wobei die untere Raumbegrenzung der Einfachheit halber weggelassen ist. Nur eines der Lüftungssysteme 1 ist bezeichnet, die anderen drei Lüftungssysteme haben denselben Aufbau, daher wird für die Beschreibung der drei weiteren Lüftungssysteme auf die nachfolgende Beschreibung des in der Zeichnung rechtsseitigen Lüftungssystems 1 verwiesen.
  • Das Lüftungssystem 1 zur Belüftung eines Gebäudes 10 umfasst ein Speicherelement 11, einen Lüftungsraum 2, ein im Lüftungsraum 2 angeordnetes Luftförderungselement 3, einen Lufttransportkanal 4, einen Luftaustauschkanal 5, ein Verbindungselement 6 und ein in dieser Darstellung nicht sichtbares Anschlusselement 7 (siehe Fig. 3) zur Versorgung mit Umgebungsluft oder zum Ausstoss von Umgebungsluft. Das Luftförderungselement 3 steht mit dem Anschlusselement 7 und dem Lufttransportkanal 4 in fluidleitender Verbindung, sodass entweder Luft vom Anschlusselement 7 in den Lufttransportkanal 4 förderbar oder Luft vom Lufttransportkanal 4 in das Anschlusselement 7 förderbar ist.
  • Zwei der in Fig. 2 gezeigten Lüftungssysteme zeigen eine erste Betriebsweise, gemäss welcher mittels des Luftförderungselements 3 Luft vom Anschlusselement 7 in den Lufttransportkanal 4 förderbar ist, von dort in den Luftaustauschkanal 5 gelangt, den Luftaustauschkanal 5 durchströmt und anschliessend über das Verbindungselement 6 in den Lüftungsraum 2 gelangt. Die Luft strömt in instationärer Strömung durch den Lüftungsraum 2 und kann diesen über die an dessen Raumseite befindlichen Öffnungen 8 verlassen, um in den Raum 9 zu gelangen, um den Raum 9 bedarfsgerecht zu temperieren.
  • Zwei der in Fig. 2 gezeigten Lüftungssysteme zeigen eine zweite Betriebsweise gemäss welcher Luft vom Lüftungsraum 2 in das Verbindungselement 6 gesaugt wird, anschliessend in den Luftaustauschkanal 5 gelangt, den Luftaustauschkanal 5 durchströmt, von dort in den Lufttransportkanal 4 gelangt, mittels des Luftförderungselements 3 anschliessend über in das Anschlusselement 7 über die Systemgrenzen gefördert wird, beispielsweise in die Umgebung des Gebäudes. Die Luft strömt in instationärer Strömung vom Raum 9 durch die Öffnungen 8 in den Lüftungsraum 2 und kann diesen über das oder die Verbindungselemente 6 verlassen, um aus dem Lüftungssystem ausgeschleust zu werden.
  • Das Lüftungssystem 1 kann periodisch zwischen der ersten und zweiten Betriebsweise wechseln. Jede der ersten oder zweiten Betriebsweisen kann auch als Zyklus bezeichnet werden.
  • Im Luftaustauschkanal 5 kann eine Aufnahme von Feuchtigkeit erfolgen, wenn die Luft vom Anschlusselement 7 in den Lüftungsraum 2 im Rahmen der ersten Betriebsweise einströmt. Im Luftaustauschkanal 5 kann eine Abgabe von Feuchtigkeit erfolgen, wenn Luft aus dem Lüftungsraum 2 im Rahmen der zweiten Betriebsweise abgesaugt wird. Wenn die Wände des Luftaustauschkanals 5 Holz enthalten oder aus Holz bestehen, kann das Holz zumindest einen Teil der Feuchtigkeit der Luft aus dem Lüftungsraum 2 aufnehmen. Warme Luft kann im Luftaustauschkanal 5 gekühlt werden. Wenn die warme Luft aus dem Lüftungsraum 2 abgekühlt wird, kann sie weniger Feuchtigkeit aufnehmen, die dann vom Holz aufgenommen wird.
  • Wenn das Lüftungssystem von der zweiten in die erste Betriebsweise wechselt, kann kühle Umgebungsluft, die durch das Anschlusselement 7 in das Gebäude eingeblasen wird, beim Durchströmen des Luftaustauschkanals 5 Wärme und Feuchtigkeit aufnehmen, sodass die Luft bereits in vorgewärmten Zustand mit erhöhter Feuchtigkeit in den Lüftungsraum 2 eintritt. Wenn die Luft im Lüftungsraum 2 weiter erwärmt werden soll, erfolgt im Lüftungsraum 2 ein Wärmeübergang vom Speicherelement 11 auf die an der Wand des Speicherelements 11 entlangströmende Luft. Die entsprechend vorgewärmte und befeuchtete Luft wird dann über die Öffnungen 8 dem Raum 9 zugeführt.
  • Wenn das Lüftungssystem von der ersten in die zweite Betriebsweise wechselt, kann warme Luft aus dem Raum 9 über die Öffnungen 8 in den Lüftungsraum 2 gelangen. Der Lüftungsraum 2 enthält eine gemeinsame Oberfläche mit dem Speicherelement 11, sodass Wärmeenergie von der im Lüftungsraum 2 befindlichen Luft auf das Speicherelement 11 übertragbar ist. Die überschüssige Wärmeenergie der warmen Luft kann somit vom Speicherelement 11 aufgenommen werden und bleibt erhalten, bis der nächste Zyklus einsetzt. Weitere Wärmeenergie und Feuchtigkeit wird der Luft im Luftaustauschkanal 5 entzogen, die entsprechend für den nächsten Zyklus wieder zur Verfügung steht.
  • Die erste Betriebsweise entspricht somit dem Einatmen und wird nachfolgend auch als Einatmungsperiode bezeichnet. Die zweite Betriebsweise entspricht somit dem Ausatmen und wird nachfolgend auch als Ausatmungsperiode bezeichnet.
  • Fig. 3 zeigt eine Ansicht von unten auf das Lüftungssystem während der Einatmungsperiode. Das Lüftungssystem 1 zur Belüftung eines Gebäudes 10 umfasst ein Speicherelement 11, einen Lüftungsraum 2, ein im Lüftungsraum 2 angeordnetes Luftförderungselement 3, einen Lufttransportkanal 4, einen Luftaustauschkanal 5, ein Verbindungselement 6 und ein Anschlusselement 7 zur Versorgung mit Umgebungsluft oder zum Ausstoss von Umgebungsluft. Das Luftförderungselement 3 steht mit dem Anschlusselement 7 und dem Lufttransportkanal 4 in fluidleitender Verbindung, sodass entweder Luft vom Anschlusselement 7 in den Lufttransportkanal 4 förderbar oder Luft vom Lufttransportkanal 4 in das Anschlusselement 7 förderbar ist. Der Lüftungsraum 2 steht mit dem Verbindungselement 6 in fluidleitender Verbindung, wobei das Verbindungselement 6 mit dem Lufttransportkanal 4 über den Luftaustauschkanal 5 in fluidleitender Verbindung steht. Der Lüftungsraum 2 enthält eine gemeinsame Oberfläche mit dem Speicherelement 11, sodass Wärmeenergie vom Speicherelement 11 an die im Lüftungsraum 2 befindliche Luft übertragbar ist oder Wärmeenergie von der im Lüftungsraum 2 befindlichen Luft auf das Speicherelement 11 übertragbar ist. Das Luftförderungselement 3 kann einen Ventilator umfassen.
  • Das Verbindungselement 6 ist gemäss Fig. 3 als ein Belüftungselement ausgebildet. Das Anschlusselement 7 ist als ein Lufteinlasselement ausgebildet.
  • Der Luftaustauschkanal 5 ist gemäss dieses Ausführungsbeispiels als ein Schlitz zwischen zwei Holzträgerelementen ausgebildet.
  • Das Speicherelement 11 kann eine Betonplatte umfassen. Das Speicherelement 11 mindestens ein Rohrelement 12 zur Zirkulation eines Wärmeträgerfluids enthalten, was schematisch in Fig. 2 angedeutet ist. Insbesondere kann eine Mehrzahl von Rohrelementen 12 vorgesehen sein. Ein Beispiel für eine Anordnung von Rohrelementen 12 in einem Speicherelement ist in Fig. 6 der EP 1 470 372 B1 gezeigt. Diese Rohrelemente sind als Kapillarrohre ausgebildet, die in einer Rohrmatte aufgenommen sind. Mittels dieser Lösung kann die Regelungsfähigkeit verbessert werden.
  • Fig. 4 zeigt eine Ansicht von unten auf das Lüftungssystem 1 während der Ausatmungsperiode. Diese Darstellung unterscheidet sich von Fig. 3 dahingehend, dass das Verbindungselement 6 als ein Entlüftungselement ausgebildet ist. Das Anschlusselement 7 ist als ein Luftauslasselement ausgebildet.
  • Das Lüftungssystem 1 gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 umfasst eine Steuerungseinheit und/oder eine Regelungseinheit 13. Mittels der Steuerungseinheit und/oder Regelungseinheit 13 ist beispielsweise eine Dauer eines Zyklus festlegbar. Der Zyklus kann eine erste Betriebsweise oder eine zweite Betriebsweise umfassen. In der ersten Betriebsweise kann das Luftförderungselement 3 derart geschaltet sein, dass Luft vom Anschlusselement 7 in den Lüftungsraum 2 einströmen kann. In der zweiten Betriebsweise kann das Luftförderungselement 3 derart geschaltet sein, dass Luft vom Lüftungsraum 2 zum Anschlusselement 7 strömen kann. Der Zyklus kann insbesondere eine Dauer von 10 Sekunden bis maximal einer Minute aufweisen.
  • Fig. 5a zeigt einen Schnitt durch ein Balkenelement 14, enthaltend einen Luftaustauschkanal 5 gemäss eines ersten Ausführungsbeispiels. Der Luftaustauschkanal 5 enthält einen Hohlraum 15, welcher als Schlitz ausgebildet ist.
  • Fig. 5b zeigt einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal 5 gemäss eines zweiten Ausführungsbeispiels. Der Luftaustauschkanal ist als eine erste Ausnehmung 17 in einem ersten Balkenelement 14 und eine zweite Ausnehmung 18 einem zweiten Balkenelement 16 ausgebildet. Wenn das erste Balkenelement 14 und das zweite Balkenelement 16 zusammengefügt werden, wird durch die erste Ausnehmung 17 und die zweite Ausnehmung 18 ein Hohlraum 15 ausgebildet.
  • Fig. 5c zeigt einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal 5 gemäss eines dritten Ausführungsbeispiels. Der Luftaustauschkanal 5 umfasst eine Mehrzahl von Hohlräumen 15. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels sind die Hohlräume 15 als Kanäle mit quadratischem Querschnitt ausgebildet.
  • Fig. 5d zeigt einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal gemäss eines vierten Ausführungsbeispiels. Der Luftaustauschkanal 5 umfasst eine Mehrzahl von Hohlräumen 15. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels sind die Hohlräume 15 als Kanäle mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet.
  • Fig. 5e zeigt einen Schnitt durch einen Luftaustauschkanal gemäss eines fünften Ausführungsbeispiels. Der Luftaustauschkanal 5 umfasst eine Mehrzahl von Hohlräumen 15. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels sind die Hohlräume 15 als Kanäle mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. In einem der Hohlräume ist zudem exemplarisch ein Umlenkelement 19 angeordnet, welches die Luftströmung stört und hierdurch zu einer Verbesserung des Wärmetauschs und/oder der Ablagerung oder Aufnahme von Feuchtigkeit dient.
  • Fig. 5a bis Fig. 5e zeigen nur einige exemplarische Varianten für die Ausgestaltung des Luftaustauschkanals. Diese Varianten können beliebig kombiniert werden, um zumindest eine der Wirkungen der Verbesserung des Wärmeaustauschs oder der Aufnahme oder Abgabe an Feuchtigkeit zu verbessern.
  • Fig. 6a zeigt eine Ansicht eines Luftförderungselements 3 gemäss eines Ausführungsbeispiels. Das Luftförderungselement 3 fördert Luft vom Lüftungsraum 2 (hier nicht dargestellt) über den Lufttransportkanal 4 in das Anschlusselement 7. Gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält das Luftförderungselement 3 einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt. Im ersten Abschnitt teilt sich der Lufttransportkanal 4 in einen ersten Teilkanal 24 und einen zweiten Teilkanal 25. Im ersten Teilkanal 24 ist eine erste Klappe 26 angeordnet. Im zweiten Teilkanal 25 ist eine zweite Klappe 27 angeordnet. Im zweiten Abschnitt, der an den ersten Abschnitt anschliesst, ist ein Ventilator 30 angeordnet. An den zweiten Abschnitt schliesst ein dritter Abschnitt an, der einen dritten Teilkanal 28 und einen vierten Teilkanal 29 enthält. Im dritten Teilkanal 28 ist eine dritte Klappe 31 angeordnet. Im vierten Teilkanal 29 ist eine vierte Klappe 32 angeordnet.
  • Wenn Luft aus dem Lüftungsraum 3 in das Anschlusselement 7 und von dort nach aussen gelangen soll, strömt Luft vom Lüftungsraum in den Lufttransportkanal 4, wie beispielsweise in den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben. Im ersten Abschnitt ist die erste Klappe 26 geschlossen und die zweite Klappe 27 geöffnet, sodass die Luft nur durch den zweiten Teilkanal 25 strömen kann. Die Luft wird im zweiten Abschnitt mittels des Ventilators 30 in den dritten Abschnitt gefördert. Im dritten Abschnitt ist die dritte Klappe 31, welche den dritten Teilkanal 28 verschliessen kann, geöffnet und die vierte Klappe 32 geschlossen, welche somit den vierten Teilkanal 29 verschliesst. Diese Betriebsweise entspricht dem Ausatmungsprozess. Die Luft gelangt somit nur durch den dritten Teilkanal 28 in das Anschlusselement 7.
  • In Fig. 6b ist das Luftförderungselement 3 gemäss Fig. 6a in dem Zustand gezeigt, in welchem Luft in den Lüftungsraum einströmt. Die Luft strömt vom Anschlusselement 7 durch das Luftförderungselement 3 in den Lufttransportkanal 4 und von dort in den Lüftungsraum, beispielsweise wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Dieser Vorgang entspricht somit dem Vorgang des Einatmens. Im dritten Abschnitt ist die dritte Klappe 31 geschlossen und die vierte Klappe 32 geöffnet, sodass die Luft nur durch den vierten Teilkanal 29 strömen kann. Die Luft wird im zweiten Abschnitt mittels des Ventilators 30 in den ersten Abschnitt gefördert. Im ersten Abschnitt ist die erste Klappe 27, welche den ersten Teilkanal 24 verschliessen kann, geöffnet und die zweite Klappe 27 geschlossen, welche somit den zweiten Teilkanal 25 verschliesst. Diese Betriebsweise entspricht dem Einatmungsprozess. Die Luft gelangt somit nur durch den vierten Teilkanal 29 vom Anschlusselement 7 über den ersten Teilkanal 24 in den Lüftungsraum.
  • Ein Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass der Ventilator 30 ortsfest bleiben kann und keine Umkehr der Strömungsrichtung durch den Ventilator erfolgen muss. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung kann darin zu sehen sein, dass bei Bedarf die Verbindung zwischen Anschlusselement 7 und Lüftungsraum 2 unterbrochen werden kann, indem entweder die erste Klappe 26 und die zweite Klappe 27 in geschlossener Position verbleiben oder die geschlossen hält oder die dritte Klappe 31 und die vierte Klappe 32 geschlossen bleiben. Dieser Betriebszustand kann auch als der strömungslose Zustand oder als Neutralbetrieb bezeichnet werden.
  • Fig. 7a zeigt eine Ansicht eines Speicherelements 11, welches für ein Lüftungssystem 1 gemäss eines der vorhergehenden Ausführungsbeispiele verwendet werden kann. Das Speicherelement 11 enthält ein Speicherplattenelement 20, welches auf einer Tragwerkskonstruktion aufliegt. Die Tragwerkskonstruktion kann eine Mehrzahl von Tragbalken 21 umfassen, die als Auflage für das Speicherelement 11 dienen. Die Tragbalken 21 können sich wiederum auf Querbalken 22 abstützen, die auf Wandelementen 23 aufliegen. Zwischen den Tragbalken 21 und den Querbalken 22 (nur ein einziger Querbalken 22 ist in der Darstellung gemäss Fig. 7a exemplarisch gezeigt) wird ein Zwischenraum 24 ausgebildet, in welchem verschiedenste Rohrleitungen 25 verlegt werden können, beispielsweise für die Versorgung des Gebäudes mit Warmwasser, Kaltwasser, Strom oder zum Transport von Wärmeträgermedien für die Beheizung oder Kühlung des Gebäudes. Eine dieser Rohrleitung kann Wasser zur Temperierung des Speicherplattenelements 20 enthalten, also entweder Warmwasser zur Erwärmung des Speicherplattenelements 20 oder Kaltwasser zur Kühlung des Speicherplattenelements 20.
  • Fig. 7b zeigt einen Schnitt durch ein Speicherplattenelement 20 gemäss Fig. 7a gemäss einer ersten Variante entlang der Schnittebene A-A. Das Speicherplattenelement 20 enthält ein Leitungselement 26, welches zur Aufnahme eines Wärmeträgerfluids ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Leitungselement 26 zur Aufnahme von Warmwasser oder Kaltwasser ausgebildet sein. Das Leitungselement 26 kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das Wärmeträgerfluid möglichst gleichmässig über die Oberfläche des Speicherplattenelements 20 verteilt werden kann. Beispielsweise kann das Leitungselement 26 als Rohrschlange ausgebildet sein.
  • Fig. 7c zeigt einen Schnitt durch ein Speicherplattenelement 20 gemäss Fig. 7a gemäss einer zweiten Variante entlang der Schnittebene A-A. Das Speicherplattenelement 20 enthält ein Leitungselement 26, welches zur Aufnahme eines Wärmeträgerfluids ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Leitungselement 26 zur Aufnahme von Warmwasser oder Kaltwasser ausgebildet sein. Das Leitungselement 26 kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das Wärmeträgerfluid möglichst gleichmässig über die Oberfläche des Speicherplattenelements 20 verteilt werden kann. Beispielsweise kann das Leitungselement 26 als Rohrbündel ausgebildet sein.
  • Ein Speicherelement 11 kann auch als eine abgehängte Decke ausgebildet sein oder Bestandteil einer abgehängten Decke sein. Eine abgehängte Decke kann optional zur Verbesserung der Raumakustik vorgesehen sein oder kann aus architektonischen Gründen vorteilhaft sein. Die abgehängte Decke kann eine Heizvorrichtung oder eine Kühlvorrichtung enthalten. Alternativ oder ergänzend hierzu kann ein Beton-Verbundelement gemäss EP 3 128 244 B1 vorgesehen werden.
  • Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems zur Temperierung eines Gebäudes, welches einen Wärmeaustausch in einem Speicherelement 11 umfasst.
  • Das System zur Temperierung eines Gebäudes umfasst ein Speicherelement 11, einen Kreislauf 33, der zur Förderung eines Heizmittels oder eines Kühlmittels ausgebildet ist und einen Ausgleichskreislauf 34, der ein Ausgleichsmittel enthält, wobei der Kreislauf 33 und der Ausgleichskreislauf 34 zumindest teilweise im Speicherelement 11 angeordnet sind.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das Heizmittel ein Heizfluid, welches in Fluidleitungen durch das Speicherelement 11 strömen kann. Insbesondere können die Fluidleitungen als Heizleitungen ausgebildet sein. Gemäss eines Ausführungsbeispiels umfasst das Kühlmittel ein Kühlfluid, welches in Fluidleitungen durch das Speicherelement strömen kann. Insbesondere können die Fluidleitungen als Kühlleitungen ausgebildet sein.
  • Gemäss des in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiels werden die Fluidleitungen alternativ von einem Heizfluid oder einem Kühlfluid durchströmt.
  • Gemäss dieses Ausführungsbeispiels umfasst das Ausgleichsmittel ein Temperierfluid, welches in Ausgleichsleitungen strömen kann. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels ist der Ausgleichskreislauf 34 als geschlossener Kreislauf ausgebildet. Wenn das Ausgleichsmittel als ein Temperierfluid ausgebildet ist, kann das Temperierfluid in den Ausgleichsleitungen des Ausgleichskreislaufs strömen. An die Ausgleichsleitungen kann hierzu ein Fördermittel 38 angeschlossen sein, beispielsweise eine Pumpe. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass das Temperierfluid immer durch das oder die Speicherelemente zirkulieren kann, sodass ein Temperaturmittelwert eingestellt werden kann. Gemäss dieses Ausführungsbeispiels erstrecken sich der Kreislauf 33 und der Ausgleichskreislauf 34 über eine Mehrzahl von Speicherelementen 11.
  • Wenn mehrere Speicherelemente 11 über den Ausgleichskreislauf 34 miteinander verbunden sind, erfolgt eine Einstellung eines Temperaturmittelwerts für alle Speicherelemente 11. Wenn somit in einem Gebäude mehrere Speicherelemente 11 vorgesehen sind, können standortbedingte Einflüsse, die durch die Ausrichtung des Gebäudes in verschiedene Himmelsrichtungen entstehen, durch den Ausgleichskreislauf 34 ausgeglichen werden. Beispielsweise erfolgt ein Temperaturausgleich zwischen den südseitig gelegenen und den nordseitig gelegenen Speicherelementen 11, die an den Ausgleichskreislauf 34 angeschlossen sind, sodass einen homogene Massenspeicher-Kerntemperatur erhältlich ist.
  • Insbesondere kann jedem der Speicherelemente 11 ein Absperrmittel 39 zugeordnet sein, sodass jedem der Speicherelemente 11 nur dann ein Ausgleichsmittel zugeführt wird, wenn das entsprechende Absperrmittel 39 geöffnet ist. Insbesondere kann das Absperrmittel 39 als Ventil ausgebildet sein, wenn das Ausgleichsmittel als Temperierfluid ausgebildet ist. Insbesondere wird das Absperrmittel 39 nur dann geöffnet, wenn für das betroffene Speicherelement 11 ein Bedarf einer Temperierung festgestellt wird.
  • Insbesondere kann der Kreislauf 33 zumindest ein Absperrmittel 36, 37 enthalten, um eine Zufuhr zumindest eines der Heizmittel oder Kühlmittel zum Speicherelement 11 oder zu den Speicherelementen 11 zu unterbinden.
  • Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Systems zur Temperierung eines Gebäudes. Gemäss des in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels umfasst das System zur Temperierung eines Gebäudes ein Speicherelement 11, einen ersten Kreislauf 41, der zur Förderung eines Heizmittels ausgebildet ist, einen zweiten Kreislauf 42, der zur Förderung eines Kühlmittels ausgebildet ist und einen Ausgleichskreislauf 44, der ein Ausgleichsmittel enthält, wobei der erste Kreislauf 41 und der zweite Kreislauf 42 und der Ausgleichskreislauf 44 zumindest teilweise im Speicherelement 11 angeordnet sind. Insbesondere können sich der erste Kreislauf 41, der zweite Kreislauf 42 und der Ausgleichskreislauf 44 über eine Mehrzahl von Speicherelementen 11 erstrecken.
  • Das System gemäss Fig. 9 enthält somit drei Kreisläufe, wobei der erste Kreislauf 41 zur Förderung eines Heizmittels ausgebildet ist, der zweite Kreislauf 42 zur Förderung eines Kühlmittels ausgebildet ist und der Ausgleichskreislauf 44 ein Ausgleichsmittel enthält. Wenn das Heizmittel als ein Heizfluid ausgebildet ist, kann das Heizfluid in Heizleitungen fliessen. Wenn das Kühlmittel als ein Kühlfluid ausgebildet ist, kann das Kühlfluid in Kühlleitungen fliessen. Insbesondere sind die Heizleitungen nur zur Aufnahme des Heizfluids und die Kühlleitungen nur zur Aufnahme des Kühlfluids ausgebildet. Wenn das Ausgleichsmittel als ein Temperierfluid ausgebildet ist, kann das Temperierfluid in Ausgleichsleitungen fliessen. Die Heizleitungen, Kühlleitungen und Ausgleichsleitungen verlaufen zumindest teilweise im Speicherelement 11 oder in den Speicherelementen 11.
  • Der erste Kreislauf 41 ist in Fig. 9 mit einer strichlierten Linie dargestellt. Der zweite Kreislauf 42 ist in Fig. 9 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt. Der Ausgleichskreislauf 44 ist in Fig. 9 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Der Ausgleichskreislauf 44 ist als geschlossener Kreislauf ausgebildet. Wenn das Ausgleichsmittel im Ausgleichskreislauf 44 als ein Ausgleichsfluid ausgebildet ist, kann das Ausgleichsfluid durch ein Fördermittel 48, beispielsweise eine Pumpe, durch die Ausgleichsleitungen zirkulieren.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels enthält zumindest eines der Heizfluide, Kühlfluide oder Ausgleichsfluide Wasser.
  • Das System gemäss Fig. 9 kann auch für eine Mehrzahl von Speicherelementen zum Einsatz kommen. In Fig. 9 ist ein System für drei Speicherelemente gezeigt. Analog zu dem in Fig. 7a oder Fig. 7b dargestellten Ausführungsbeispielen können die Heizleitungen, Kühlleitungen und Ausgleichsleitungen, die im Speicherelement verlaufen, Rohrschlangen enthalten.
  • Insbesondere kann zumindest einer der ersten und zweiten Kreisläufe 41, 42 ein Absperrmittel 46, 47 enthalten, um eine Zufuhr zumindest eines der Heizmittel oder Kühlmittel zum Speicherelement 11 oder zu den Speicherelementen 11 zu unterbinden. Die Zufuhr von Heizfluid zum System kann mittels eines Absperrmittels 46 unterbrochen werden, wenn kein Heizfluid benötigt wird. Die Zufuhr von Kühlfluid zum System kann mittels eines Absperrmittels 47 unterbrochen werden, wenn kein Kühlfluid benötigt wird. Die Zirkulation von Ausgleichsfluid in einem Speicherelement 11 kann mittels eines Absperrmittels 49 unterbrochen werden, wenn für das Speicherelement 11 kein Ausgleichsfluid benötigt wird.
  • Ein Verfahren zur Temperierung eines Gebäudes umfasst folgende Schritte: Bereitstellen eines Speicherelements 11, wobei das Speicherelement 11 einen Kreislauf 33, 41, 42 enthält, in welchem ein Heizmittel oder Kühlmittel gefördert wird und wobei das Speicherelement 11 einen Ausgleichskreislauf 34, 44 enthält, der ein Ausgleichsmittel enthält, welches in einem geschlossenen Kreislauf durch das Speicherelement 11 zirkuliert.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels enthält das Speicherelement einen ersten Kreislauf, der zur Förderung eines Heizmittels ausgebildet ist, einen zweiten Kreislauf, der zur Förderung eines Kühlmittels ausgebildet ist und den Ausgleichskreislauf, der das Ausgleichsmittel enthält.
  • Gemäss eines Ausführungsbeispiels kann das Speicherelement einen thermischen Fussboden enthalten oder als thermischer Fussboden ausgebildet sein. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich insbesondere für Anwendungen, für welche nur eine kleinere Speichermasse erforderlich ist. Beispielsweise kann der thermische Fussboden eine Mehrzahl von Rohrelementen für ein Wärmeträgerfluid enthalten. Das Wärmeträgerfluid ist insbesondere Wasser, welches je nach Bedarf als Heizfluid oder Kühlfluid einsetzbar ist.
  • Für den Fachmann ist offensichtlich, dass viele weitere Varianten zusätzlich zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne vom erfinderischen Konzept abzuweichen. Der Gegenstand der Erfindung wird somit durch die vorangehende Beschreibung nicht eingeschränkt und ist durch den Schutzbereich bestimmt, der durch die Ansprüche festgelegt ist. Für die Interpretation der Ansprüche oder der Beschreibung ist die breitest mögliche Lesart der Ansprüche massgeblich. Insbesondere sollen die Begriffe "enthalten" oder "beinhalten" derart interpretiert werden, dass sie sich auf Elemente, Komponenten oder Schritte in einer nicht-ausschliesslichen Bedeutung beziehen, wodurch angedeutet werden soll, dass die Elemente, Komponenten oder Schritte vorhanden sein können oder genutzt werden können, dass sie mit anderen Elementen, Komponenten oder Schritten kombiniert werden können, die nicht explizit erwähnt sind. Wenn die Ansprüche sich auf ein Element oder eine Komponente aus einer Gruppe beziehen, die aus A, B, C bis N Elementen oder Komponenten bestehen kann, soll diese Formulierung derart interpretiert werden, dass nur ein einziges Element dieser Gruppe erforderlich ist, und nicht eine Kombination von A und N, B und N oder irgendeiner anderen Kombination von zwei oder mehr Elementen oder Komponenten dieser Gruppe.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Temperierung eines Gebäudes umfassend ein System enthaltend ein Speicherelement (11) und einen Kreislauf (33, 41, 42) der zur Förderung zumindest eines Heizmittels oder eines Kühlmittels ausgebildet ist, wobei das Speicherelement (11) zumindest einen Teil des Kreislaufs (33, 41, 42) enthält, wobei durch das Speicherelement zumindest eine Begrenzung eines Raums des Gebäudes ausgebildet wird, wobei das Heizmittel oder Kühlmittel im Kreislauf (33, 41, 42) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (11) einen Ausgleichskreislauf (34, 44) enthält, der für einen Temperaturausgleich ausgebildet ist, wobei der Ausgleichskreislauf (34, 44) ein Ausgleichsmittel enthält, welches im Ausgleichskreislauf (34, 44) zirkuliert, sodass das Heizmittel über das Speicherelement Wärmeenergie auf das Ausgleichsmittel überträgt, sodass dem Speicherelement Wärmeenergie zugeführt wird, um den Wohnraum, der das Speicherelement enthält, zu beheizen oder dass das Kühlmittel dem Ausgleichsmittel Wärmeenergie entnimmt, sodass das Speicherelement gekühlt wird, wobei dem Raum Wärmeenergie zur Kühlung entzogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kreislauf einen ersten Kreislauf (41) enthält, in welchem das Heizmittel gefördert wird, wenn eine Temperaturerhöhung erforderlich ist und einen zweiten Kreislauf (42) enthält, in welchem das Kühlmittel gefördert wird, wenn eine Temperaturreduktion erforderlich ist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Ausgleichskreislauf (34, 44) ein Fördermittel (38, 48) enthält, mittels welchem das Ausgleichsmittel im Ausgleichskreislauf (34, 44) gefördert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kreislauf (33, 41, 42) zumindest ein Absperrmittel (36, 37, 46, 47) enthält, sodass eine Zufuhr von zumindest einem der Heizmittel oder Kühlmittel zum Speicherelement (11) oder zu den Speicherelementen nur erfolgt, wenn für das betroffene Speicherelement (11) ein Bedarf für eine Temperierung festgestellt wird, welche nicht mittels des Ausgleichsmittels erfolgen kann.
  5. System zur Temperierung eines Gebäudes umfassend ein Speicherelement (11), wobei das Speicherelement (11) einen Kreislauf (33, 41, 42) enthält, der zur Förderung zumindest eines Heizmittels oder eines Kühlmittels im Speicherelement (11) ausgebildet ist wobei durch das Speicherelement zumindest eine Begrenzung eines Raums des Gebäudes ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherelement (11) einen Ausgleichskreislauf (34, 44) enthält, wobei der Ausgleichskreislauf (34, 44) für einen Temperaturausgleich ausgebildet ist, wobei der Ausgleichskreislauf (34, 44) zur Zirkulation eines Ausgleichsmittels ausgebildet ist, wobei der Kreislauf (33, 41, 42) und der Ausgleichskreislauf (34, 44) zumindest teilweise im Speicherelement angeordnet sind, wobei vom Heizmittel über das Speicherelement Wärmeenergie auf das Ausgleichsmittel übertagbar ist, sodass dem Speicherelement Wärmeenergie zuführbar ist, um den Raum, der das Speicherelement enthält, zu beheizen oder wobei durch das Kühlmittel dem Ausgleichsmittel Wärmeenergie entnehmbar ist, sodass das Speicherelement kühlbar ist, wobei dem Raum Wärmeenergie zur Kühlung entziehbar ist.
  6. System nach Anspruch 5, wobei der Kreislauf einen ersten Kreislauf (41) umfasst, der zur Förderung eines Heizmittels ausgebildet ist und einen zweiten Kreislauf (42), der zur Förderung eines Kühlmittels ausgebildet ist, wobei der erste und der zweite Kreislauf (41, 42) und der Ausgleichskreislauf (44) zumindest teilweise im Speicherelement (11) angeordnet sind.
  7. System nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Heizmittel ein Heizfluid umfasst, welches in einer Fluidleitung durch das Speicherelement (11) führbar ist und/oder wobei das Kühlmittel ein Kühlfluid umfasst, welches in einer Fluidleitung durch das Speicherelement (11) führbar ist.
  8. System nach Anspruch 7, wobei die Fluidleitung alternativ von einem Heizfluid oder einem Kühlfluid durchströmt werden kann.
  9. System nach Anspruch 7, wobei für das Heizfluid eine eigene Heizleitung vorgesehen ist und für das Kühlfluid eine eigene Kühlleitung vorgesehen ist.
  10. System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Ausgleichsmittel ein Temperierfluid umfasst, welches in einer Ausgleichsleitung durch das Speicherelement (11) führbar ist.
  11. System nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei der Ausgleichskreislauf (34, 44) als geschlossener Kreislauf ausgebildet ist.
  12. System nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei der Ausgleichskreislauf (34, 44) ein Fördermittel (38, 48) für das Ausgleichsmittel enthält.
  13. System nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei sich zumindest der Kreislauf (33, 41, 42) oder der Ausgleichskreislauf (34, 44) über eine Mehrzahl von Speicherelementen erstrecken.
  14. System nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei dem Speicherelement (11) oder jedem der Speicherelemente ein Absperrmittel (39, 49) zugeordnet ist, sodass dem Speicherelement oder jedem der Speicherelemente nur dann ein Ausgleichsmittel zuführbar ist, wenn das entsprechende Absperrmittel (39, 49) geöffnet ist.
  15. System nach einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei der Kreislauf (33, 41, 42) zumindest ein Absperrmittel (36, 37, 46, 47) enthält, um eine Zufuhr zumindest eines der Heizmittel oder Kühlmittel zum Speicherelement (11) oder zu den Speicherelementen zu unterbinden.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20320859U1 (de) * 2002-07-01 2005-05-19 Schwab, Armin, Dr.-Ing. Raumelement zur Verbesserung der Wärmespeicherkapazität von Räumen
WO2009006343A1 (en) 2007-06-28 2009-01-08 Corvid Inc. Structural wall panels and methods and systems for controlling interior climates
DE102007063141A1 (de) 2007-12-26 2009-07-02 Schwieger Piper Wichmann GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: John Piper, 31311 Uetze Heizungsvorrichtung zum Beheizen eines Gebäudes mittels einer von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Wärmepumpe
EP1470372B1 (de) 2002-02-01 2010-04-07 Zent-Frenger Holding GmbH Thermoaktives wand- und deckenelement
EP3128244A1 (de) * 2015-08-03 2017-02-08 ERNE AG Holzbau Aktivierbares beton-verbundelement
KR102241214B1 (ko) 2019-11-01 2021-04-16 김용엽 태양열 축열고 실내난방 시스템

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1470372B1 (de) 2002-02-01 2010-04-07 Zent-Frenger Holding GmbH Thermoaktives wand- und deckenelement
DE20320859U1 (de) * 2002-07-01 2005-05-19 Schwab, Armin, Dr.-Ing. Raumelement zur Verbesserung der Wärmespeicherkapazität von Räumen
WO2009006343A1 (en) 2007-06-28 2009-01-08 Corvid Inc. Structural wall panels and methods and systems for controlling interior climates
DE102007063141A1 (de) 2007-12-26 2009-07-02 Schwieger Piper Wichmann GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: John Piper, 31311 Uetze Heizungsvorrichtung zum Beheizen eines Gebäudes mittels einer von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Wärmepumpe
EP3128244A1 (de) * 2015-08-03 2017-02-08 ERNE AG Holzbau Aktivierbares beton-verbundelement
EP3128244B1 (de) 2015-08-03 2020-11-18 ERNE AG Holzbau Aktivierbares beton-verbundelement
KR102241214B1 (ko) 2019-11-01 2021-04-16 김용엽 태양열 축열고 실내난방 시스템

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