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Dokumentenidentifikation DE102005001519A1 24.08.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Raumkühlung
Anmelder Baumgärtner, Ulrich, Dr.-Ing., 82237 Wörthsee, DE
Erfinder Baumgärtner, Ulrich, Dr.-Ing., 82237 Wörthsee, DE
DE-Anmeldedatum 13.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005001519
Offenlegungstag 24.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse F24F 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F24D 3/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F25B 29/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung In einem Verfahren zur Raumkühlung wird eine Wandheizung des zu kühlenden Raumes mit einem Regenwasserreservoir verbunden und der Raum mittels eines zwischen der Flächenheizung und der Wärmesenke umlaufenden Fluids gekühlt. Eine Vorrichtung zur Raumkühlung hat eine fluidbetriebene Flächenheizung (10) im zu kühlenden Raum, eine Umschalteinrichtung (13), mit der die Flächenheizung mit einer Wärmesenke (11) verbunden werden kann, und eine Umwälzpumpe (12) zum Fördern eines Fluids zwischen der Wärmesenke (11) und der Flächenheizung (10).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Raumkühlung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Räume werden in bekannten Verfahren dadurch gekühlt, dass ihnen in irgendeiner Weise gekühlte Luft zugeführt wird. Dies geschieht entweder über Luftschächte oder über – häufig nachträglich in einer Fensteröffnung eingebaute – Kleinklimaanlagen. Nachteil dieser Verfahren ist es, dass sie energie- und installationsaufwändig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Raumkühlung anzugeben, die weniger energie- und installationsaufwändig sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Abhängige Patentansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

In einem Verfahren zur Raumkühlung wird eine fluidbetriebene Flächenheizung des zu kühlenden Raumes mit einem als Wärmesenke dienenden Reservoir kalten Wassers thermisch verbunden und der Raum mittels eines zwischen der Flächenheizung und der Wärmesenke umlaufenden Fluids gekühlt. "Kalt" bedeutet in diesem Zusammenhang "kälter als die Temperatur des zu kühlenden Raums".

Dadurch, dass Heizungskomponenten zur Kühlung verwendet werden, sinkt der Installationsaufwand, denn es sind im Raum keine Kühlinstallationen vorzunehmen. Da als Wärmesenke Regenwasser verwendet werden kann, wird sowieso vorhandene "Kälte" zur Raumkühlung herangezogen, sie muß nicht energieträchtig erzeugt werden.

Eine Vorrichtung zur Raumkühlung hat eine fluidbetriebene Flächenheizung im zu kühlenden Raum, eine Umschalteinrichtung, mit der die Flächenheizung mit einer Wärmesenke verbunden werden kann, und eine Umwälzpumpe zum Fördern eines Fluids zwischen der Wärmesenke und der Flächenheizung.

Nachfolgend werden Bezug nehmend auf die Zeichnungen einzelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zeigen

1 das Blockschaltbild eines Gesamtsystems,

2 einen Aufbau einer Ausführungsform einer auch zu Kühlzwecken heranziehbaren Wandheizung, und

2 einen weiteren Aufbau einer Ausführungsform einer auch zu Kühlzwecken heranziehbaren Wandheizung.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Raumkühlung in Verbindung mit einem Heizsystem. 10 ist eine fluidbetriebene Flächenheizung im zu kühlenden Raum, 13 eine Umschalteinrichtung, mit der die Flächenheizung 10 mit einer Wärmesenke 11 verbunden werden kann, 12 eine Umwälzpumpe zum Fördern eines Fluids zwischen der Wärmesenke 11 und der Flächenheizung 10. 14 ist ein Temperatursensor in der Wärmesenke, 15 ein Temperatursensor im zu kühlenden Raum, 18 ein Außentemperatursensor, 16 eine vorzugsweise digitale Steuerung bzw. Regelung, die auch weitere, nicht gezeigte Größen verwerten kann.

Die Flächenheizung kann eine Boden- oder Wandheizung sein, in der unter dem Boden oder hinter der Wandfläche Röhren z.B. mäandernd verlaufen, die von einem geeignet temperierten Fluid durchflossen werden, wobei die Pumpe 12 das Fluid nach Bedarf im Umlauf hält. Mit Pfeilen sind die Flußrichtungen in den jeweiligen Rohrleitungen angedeutet.

Im Heizbetrieb ist die Flächenheizung mit einer Wärmequelle 19 verbunden, und Fluid, das wärmer als die Temperatur des zu heizenden Raums ist, fließt durch die Röhren und gibt seine Wärme/Temperatur an die Wand bzw. den Boden ab, über die dann der Raum geheizt wird.

Im Kühlbetrieb ist die Flächenheizung 10 mit einer Wärmesenke 11 verbunden, und Fluid, das zumindest eingangsseitig kälter als die Temperatur des zu kühlenden Raums ist, fließt durch die Röhren der Flächenheizung 11 und nimmt Wärme/Temperatur von der Wand an, die so abkühlt und auf diese Weise den Raum kühlt.

Das Umschalten zwischen Wärme- und Kühlbetrieb kann durch eine Umschalteinrichtung 13 bewirkt werden, die die Flächenheizung wahlweise mit der Wärmequelle 19 oder der Wärmesenke 11 verbindet. Die Umschaltung kann automatisch durch die Steuerung/Regelung 16 nach Massgabe von gemessenen Größen (Sensoren 14, 15, 18) veranlaßt werden. Die Steuerung/Regelung 16 kann auch die Pumpe 12 und die Wärmequelle 19 ansteuern.

Vorzugsweise ist die Flächenheizung eine Wandheizung, so daß flächig über die Wand gekühlt wird.

Vorzugsweise ist die Wärmesenke 11 ein Wasserreservoir, bspw. ein in vielen Neubauten sowieso vorhandenes Regenwasserreservoir. Es kann auch ein Grundwasserreservoir sein. Im Reservoir befindet sich ein Wärmetauscher, der vom Fluid von der Flächenheizung durchlaufen wird. Solange das Wasser im Reservoir kälter ist als das vom zu kühlenden Raum kommende Fluid im Wärmetauscher, wird letzteres gekühlt und kann so den Raum kühlen. Das Fluid kann seinerseits Wasser sein.

Das Reservoir kann ein Volumen von mehr als 1 m3 haben. Typische Werte für Einfamilienhäuser sind 4 bis 15 m3.

Vorzugsweise ist das Reservoir im Erdboden eingelassen, weiter vorzugsweise temperaturleitend und insbesondere so, daß der Wärmeaustausch zwischen dem Wasser im Reservoir und dem umgebenden Boden/Erdreich optimiert ist, bspw. durch oberflächengroße Formgebung des Reservoirs (z. B. mehr als doppelt so hoch wie breit). Da das Erdreich schon wenige Dezimeter unter der Erdoberfläche eine vergleichsweise konstante Temperatur hat, die unter üblichen Raumtemperaturen liegt, ist so sichergestellt, daß ein Überwärmen des Wassers im Reservoir durch Abwärme vom zu kühlenden Raum unwahrscheinlich ist bzw. nur in Extremfällen vorkommt.

2 zeigt im Schnitt schematisch einen Aufbau einer Ausführungsform einer auch zu Kühlzwecken heranziehbaren Wandheizung. 21 sind geschnittene Rohrleitungen der Heizung. Bereiche 20a, 20b der Wand 20 können allgemein gesprochen ganz oder teilweise Lehm bzw. Lehmputz sein oder aufweisen. Lehm hat im Vergleich zu herkömmlichen Baumaterialien (Trockenbau, gebrannte Ziegel, Kalkputz) ein wesentlich höheres Sorptionsvermögen, so dass aufgrund der Kühlung kein Kondenswasser entstehen kann, da die Feuchtigkeit von der Wand absorbiert und allmählich wieder abgegeben wird.

Wie in 2 gezeigt, kann ein Unterbau 20b vorgesehen sein, in dem die Röhren 21 der Heizung gehalten und geführt sind und der deren thermische Kopplung mit der äußeren Schicht 20a bewirkt, wobei zumindest letztere Lehm bzw. Lehmputz ist oder aufweist. Der Unterbau 20b kann, muß aber nicht Lehm aufweisen.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform. Es kann für eine Wand 30 ein Unterbau 30a vorgesehen sein, der konventionell (z. B. mit Ziegeln oder Beton) oder mit Lehmsteinen gebaut sein kann. Auf diesem zunächst gefertigten Unterbau 30a werden dann die Röhren 21 der Heizung entsprechend dem gewünschten Muster angebracht und provisorisch fixiert. Dann wird eine Verputzschicht 30b aufgebracht, mit der die Röhren 21 eingeputzt werden. Die Verputzschicht kann aus Lehm bestehen oder Lehm aufweisen. Sie kann eine Dicke von mindestens 2 cm und/oder maximal 5 cm haben.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Raumkühlung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flächenheizung des zu kühlenden Raumes mit einer ein Kaltwasserreservoir aufweisenden Wärmesenke verbunden wird und der Raum mittels eines zwischen der Flächenheizung und der Wärmesenke umlaufenden Fluids gekühlt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wassers im Reservoir gemessen und die Raumkühlung nach Massgabe der gemessenen Temperatur betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Temperatur und Größen, insbesondere Raum- und/oder Außentemperatur, gemessen oder bestimmt werden, wobei die Raumkühlung nach Massgabe dieser Größen betrieben wird.
  4. Vorrichtung zur Raumkühlung,

    gekennzeichnet durch

    eine fluidbetriebene Flächenheizung (10) im zu kühlenden Raum,

    eine Umschalteinrichtung (13), mit der die Flächenheizung mit einer Wärmesenke (11) verbunden werden kann, und

    eine Umwälzpumpe (12) zum Fördern eines Fluids zwischen der Wärmesenke (11) und der Flächenheizung (10).
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke ein Wasser-Reservoir aufweist, insbesondere ein Regenwasser- oder Grundwasser-Reservoir.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser-Reservoir im Erdboden wärmeleitend mit diesem eingelassen ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenheizung eine Wandheizung ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (20, 30) der Wandheizung ein Baumaterial mit einem Sorptionsvermögen aufweist, das größer als das von gebrannten Ziegelsteinen oder von Kalkgipsputzen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandheizung zumindest an der Außenseite (20a, 30b) Lehm als Baumaterial aufweist oder ausschließlich daraus besteht.
  10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch einen Sensor (14) zur Erfassung einer die Wärmesenke charakterisierenden Temperatur, und eine Steuerung bzw. Regelung (16) zur Steuerung der Vorrichtung nach Massgabe der gemessenen Temperatur.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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