DE19902587A1

DE19902587A1 - Solarenergieversorgte Heiz- und Warmwasseranlage für Gebäude

Info

Publication number: DE19902587A1
Application number: DE19902587A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kopatschek; Norbert Lohrmann
Original assignee: KOPATSCHEK
Current assignee: LOHRMANN, NORBERT, 01454 RADEBERG, DE
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 1999-09-02
Also published as: ATE228228T1; EP0931986A2; EP0931986B1; DE59903438D1; DK0931986T3; EP0931986A3; DE29801126U1

Description

Die Erfindung betrifft eine solarenergieversorgte Heiz- und Warmwasseranlage für Gebäude, enthaltend mindestens einen So larkollektor mit einem hydraulischen, die Solarenergie in Wär metauscher transportierenden Solarverteiler, einen daran ange schlossenen Kombispeicher höchster Temperaturebene mit einem Warmwasserbereiter und mit einer Fußboden-/Innenwandheizung sowie mehrere im Gebäudebodenbereich befindliche, energieauf- und -ent ladbare Anlagenspeicher nachgestufter Temperaturebenen zum Eintrag, zur Speicherung und zum Austrag der Solarenergie, eine mit einem der Anlagenspeicher in Verbindung stehende Au ßenwandheizung, mindestens eine thermosensorengestützte Rege lungsanlage sowie eine zugeordnete Sicherheitstechnik.

Eine derartige Energieversorgungsanlage für Gebäude ist in der DE 195 33 475 A1 bzw. in der WO 97/10474 beschrieben. Dabei weist der dachinstallierte Solarkollektor Schläuche oder Rohre auf, die zwischen der Dachhaut und einer darunter angeordneten Dämmschicht mäanderförmig verlegt sind. Der Solarkollektor ist in wenigstens zwei Bereiche mit je einem Flüssigkeitskreislauf unterteilt. Im Gebäudebodenbereich ist ein Feststoff-Wärme speicher angeordnet, dem mittels eingebetteten Schläuchen oder Rohren Wärme zugeführt oder entnommen werden kann. Der Gesamt wärmespeicher enthält vier Anlagenspeicher, nämlich einen zen tralen, einen zentral äußeren und einen gebäudeseitlichen sowie einen peripheren Anlagenspeicher mit je einem eigenen Flüssig keitskreislauf. Im Wärmespeicherbetrieb wird über thermisch gesteuerte Ventile aus dem Flüssigkeitskreislauf jedes Be reichs des Solarkollektors primär dem Flüssigkeitskreislauf des zentralen Wärmespeichers und sekundär den Flüssigkeits kreisläufen der beiden äußeren Wärmespeicher Flüssigkeit zuge führt, wenn die Temperatur der Flüssigkeit aus dem Kreislauf der jeweiligen Anlagenspeicher wenigstens um einen Wert im Bereich von 2 bis 8°C, vorzugsweise 2°C, höher ist als die Temperatur des jeweiligen Feststoffspeichers. Im Wärmeentnah mebetrieb wird durch thermisch gesteuerte Ventile primär aus dem Flüssigkeitskreislauf der beiden äußeren Wärmespeicher und sekundär aus dem Flüssigkeitskreislauf des zentralen Wärme speichers Flüssigkeit über Kollektoren in eine Heizanlage (z. B. eine Außenwandheizung) des Gebäudes gepumpt. Sowohl die Solarkollektoren als auch die Anlagenspeicher sind mit den eigenen Vor- und Rückläufen dabei parallel zu Vorlauf und Rücklauf eines gebäudeinneren Verteilers (Kollektors) angeschlossen.

Aus den Anlagenspeichern verschiedener Temperaturebenen kann über Ventile in Außenwände eingebaute Rohrsysteme Wärme zur Heizung des Gebäudes zugeführt werden. Die Außenwandheizung enthält energiespeichernden Beton, darin befindliche mäander förmige Rohrsysteme und eine nach außen wärmeisolierende Dämmschicht. Alle thermisch steuerbaren Ventile können zentral über eine mit einem Rechner versehene Regelungsanlage nach einem vorgegebenen Programm über Relais oder Stellmotoren be dient werden.

Ein Problem besteht darin, daß zur Ausbildung eines kompakten Feststoffspeichers wegen der dabei verwendeten verschiedenen Materialien und von zusätzlich unterirdisch horizontal einge brachten Dämmschichten ein zu hoher Bearbeitungsaufwand erfor derlich ist. Montier- und materialaufwendig ist auch die zu sätzliche Ausbildung der Zwischenverteilungseinrichtungen (Kollektoren) für die Erdwärmespeicher. Durch die Kollektoran ordnungen sind die Erdwärmespeicher parallel zueinander in den Rücklauf der Solarkollektoren geschaltet, so daß zur Aufrecht erhaltung des Flüssigkeitskreislaufes der Solarkollektoren beispielsweise ein zusätzliches Ventil notwendig ist. Außerdem ist nach einmaliger Speicherung der Solarenergie in einem Speicher kein weiterer Energieeintrag durch die noch energie beladene Flüssigkeit in einem anderen der parallel angeordne ten Speicher vorgesehen. Bedingt durch die parallele Anbindung der Anlagenspeicher an den Verteiler wird ein Großteil der transportierten Solarenergie rücklaufseitig wieder den Solar kollektoren zugeführt, die dann überwiegend im Hochtemperatur bereich arbeiten.

Eine andere Anlage zur Versorgung von Verbrauchern von Wärme energie und eine Vorrichtung hierfür ist aus der EP 0 711 958 A1 bekannt. Die Ausgangsleitungen eines Solarkollektors sind an den Eingang einer den Solarkollektoren zugeordneten kompak ten Verteilereinrichtung gelegt, die mit einer Mehrzahl von Verteilerausgängen versehen ist, an die jeweils eine Vorlauf leitung zu Verbrauchern (Heizungen, Speicher) von Wärmeenergie mit unterschiedlichen abgestuften Temperaturebenen angeschlos sen sind, wobei durch die Verteilereinrichtung einer der Ver braucher auswählbar ist, dem die solarenergietragende Flüssig keit zuführbar ist. Dabei sind die Verbraucher an Wärmeenergiespeicher mit unterschiedlicher Temperaturebene in Serie geschaltet, wodurch sie nacheinander von der Flüssigkeit durchströmt werden können. Die Rücklaufleitungen der Verbrau cher mit niedriger Temperaturebene sind an die Eingänge einer Sammlereinrichtung gelegt, die mit einer Ausgangsleitung aus gebildet ist, welche an den Eingang einer Wärmepumpe legbar ist. Durch die Sammlereinrichtung ist z. B. derjenige Speicher auswählbar, der für die Energieverarbeitung der Wärmepumpe seine Energie bereitstellt.

Ein Problem besteht darin, daß alle Verbraucher, insbesondere Heizkörper, Fußbodenheizungen, Innenwandheizungen, Außenwand heizungen derart in Serie mit Erdspeichern geschaltet sind, daß zur geeigneten Ladung mit Wärmeenergie aus der Wärmepumpe zumindest ein zusätzlicher Vorlaufanschluß von der Verteiler einrichtung aus erforderlich ist. Sowohl der Einsatz von Ver teilereinrichtungen bzw. Sammlereinrichtungen für den defi nierten Eintrag von Solarenergie in einen ausgewählten Ver braucher als auch jeweils die hohe Anzahl von verteilenden Vorlaufsrohren und sammelnden Rücklaufrohren von den Verteiler- und Sammlereinrichtungen aus macht die bekannte Anlage sehr kostenaufwendig.

Es ist aus der DE 28 56 018 A1 eine Anordnung zur Regelung der Wärmeverteilung in einem Solarhaus mit einem dachinstallierten Solarkollektor bekannt. In der Anordnung sind an einem Solar verteiler mehrere Wärmetauscher mit angeschlossenen Speichern, insbesondere einem Warmwasserspeicher, einem Solarspeicher und einem Schwimmbad über Vorlauf und Rücklauf parallel zueinander angeschlossen. Es ist ein Rohrleitungssystem zum Verbinden der Energieerzeuger und Energieverbraucher vorhanden, in dem min destens eine Umwälzpumpe zum Transport des darin befindlichen Wärmeträgers eingebaut ist. Sowohl für Sommerbetrieb als auch für Winterbetrieb sind jeweils zugeordnete Regelkreise vorge sehen, die einen relativ hohen Bauelemente- und Platzaufwand sowie zusätzliche Einrichtungen für die jahreszeitliche Um schaltung der Regelkreise besitzen. Ein weiteres Problem be steht darin, daß durch die Außenwand hindurch Wärme verlorengeht.

Eine andere solarthermische Heiz- und Brauchwasserbereitungs anlage ist aus der DE 296 04 530 U1 bekannt. Die Anlage ent hält einen Solarkollektor, eine Wärmepumpe, isolierte Rohrlei tungen und einen Kombispeicher, Regler sowie Temperaturpro grammierer und Sicherheitstechnik. Der geschwärzte Solarabsor ber mit Solarwasser-Temperaturfühler wird vom Heizwasser ohne Gefrierschutzmittel durchflossen, liegt auf der Dachisolation getrennt durch eine Hitzeschutzfolie auf und kann von einer Isolationsplatte sowie nach außen von einer regendicht einge schindelten transparenten Wärmedämmung abgedeckt sein. Der Solarabsorber ist desweiteren mit einer darunter angeordneten Solarwasser-Umwälzpumpe mit nachgeschaltetem Rückschlagventil und Bypass-Magnetventil sowie dem isolierten Heizwasserspeicher mit innen befindlichen Brauchwasser-Wärmetauscher sowie einem Wärmepumpentauscher verbunden. Letzterer steht wiederum mit einer Wärmepumpe, mit nachgeschaltetem Erdwärme-Absorber sowie Heizwasser-Temperaturfühler und Wärmepumpenregler in Verbin dung. Der Erdwärme-Absorber kann neben der biegesteifen Haus fundamentplatte aus frostsicher horizontal verlegten PE-Schlauchbündeln oder vertikalen Erdsonden bestehen, welche in einem geschlossenen System mit Sole gefüllt sind. Zum Vermei den von Überhitzungen und zum Speicher solarer Überschußener gie besteht über das Dreiwegeventil eine Verbindung zum Erdwärme-Absorber.

Ein Nachteil besteht darin, daß die durch die Außenwand hin durchdringende Wärmetransmission nicht berücksichtigt wird.

Aus der DE 92 12 218 U1 ist eine Fassadenverkleidung für eine totale Wärmerückgewinnung mittels eines Außenwandspeichers bekannt, in der die vom Innenraum ausgehend erwärmten Außenwände an der Außenseite mit luftspaltbeabstandeten Dämm schichten versehen sind. Die zwischen Dämmschicht und Außen seite vorhandenen Luftkanäle dienen durch die eintretende Luftströmung über mehrere ins Innere des Gebäudes führende Luftkanäle zur Rückgewinnung von Wärme des Außenmauerwerks. Die Luftkanalausbildung an der Außenseite des Außenmauerwerks erfordert einen hohen Arbeitsaufwand.

Desweiteren sind Vorrichtungen zur Warmwasserbereitung mittels Solarenergie in der EP 0 006 210 A1 bzw. der EP 0 006 211 A1 be schrieben, die neben einem Solarkollektor drei auf verschiede ne Temperaturebenen arbeitende Wärmetauscher, welche brauch wasserseitig in Reihe geschaltet sind, einen Latentwärmespei cher mit vernetztem, teilkristallinem Kunststoff als spei cherndes Medium, diverse Leitungen, Ventile, eine Umwälzpumpe und eine elektrische Funktionsablaufsteuerung umfaßt, deren Eingangsgrößen Temperaturwerte sind, die von diversen Tempera turfühlern in den genannten Elementen erfaßt werden. Die bei den auf höheren Temperaturniveaus arbeitenden Wärmetauscher sind ferner brauchwasserseitig über je ein Mischventil byge passt. Je nach Sonneneinstrahlung bzw. Temperatur des zirkulie renden Mediums werden sukzessive die Wärmetauscher mit höherem oder tieferem Temperaturniveau oder Kombinationen davon in den Medium-Kreislauf eingeschaltet. Ferner ist ein Überhitzungs schutz vorgesehen, der das Zirkulations-Medium bei Überhit zungsgefahr sukzessive durch die Wärmetauscher mit den niedri geren Temperaturniveaus leitet.

Fremdheizungsladekreisläufe sollen die Vorrichtung für den Ganzjahresbetrieb ergänzen. Trotz der kombiniert umfangreichen Ausbildung der Anlage erhöht die nicht geringe Wärmetransmis sion durch die Außenwand hindurch den Energieaufwand und be einflußt somit die Größe und Ausdehnung der Anlage.

Aus der Druckschrift WO 96/09501 ist eine Solarenergiespei cheranlage mit einem Warmwasserbereitungssystem bekannt, das mehrere Speicherbehälter enthält, in denen die mittels einem Wärmeträger transportierte Solarenergie gespeichert werden soll.

In der Druckschrift DE 91 13 104 U1 ist eine weitere Solaran lage beschrieben, die aus Solarkollektoren, mindestens einem Feststoffspeicher und einer Wärmepumpe in einem geschlossenen Kreislauf besteht. Das Wärmeträgermedium ist Luft, die erhitzt zum Feststoffspeicher geführt ist und dort mittels eines Luft wärmetauschers den stark isolierten Feststoffspeicher auf heizt. Die anschließend austretende, abgekühlte Luft wird von einer Wärmepumpe in eine Kühlbox abgeleitet. Alle Wandungen, insbesondere Innen- und Außenwände sollen zusätzlich zum Mau erwerk mit Schwerbetonsteinen ausgebildet sein, die Luftkanäle sowie Reißlufteintrittsöffnungen sowie entsprechende Aus trittsöffnungen enthalten.

Ein Problem besteht darin, daß die Feststoffspeicher im Be reich der Innen- und Außenwände angebracht sind und im wesent lichen aus schwerem kostenaufwendigem Basaltsteinsplittbeton bestehen.

Aus der Druckschrift DE 291 07 774 A1 ist ein als Bodensaug speicher ausgebildetes Bodenvolumen unter den Gebäudekörpern bzw. dem Fundamentkörper bekannt. Der Bodensaugspeicher wird bei Überschuß von Solarenergie über Leiteinrichtungen (Rohre) mit Wärme aufgeladen, wobei wärmedämmende Schichten die einge lagerte Bodenwärme verlustarm speichern und der Bodensaugspei cher je nach Bedarf an Wärme an anderer Stelle wieder entladen werden kann. Die umfangreiche Bodenschichtwärmedämmung ist sehr bau- und kostenaufwendig.

Ein weiteres integriertes Wärmeverteil- und Speichersystem ist aus der DE 30 25 520 A1 bekannt, die für eine Niedrigtempera turheizung in Gebäuden aus einer Kombination von Langzeitwär mespeichern aus Erdschichten für die Speicherung von zeitweise nicht benötigter Energie von Wärmequellen, insbesondere von Solarkollektoren vorgesehen ist. Die zentralen oder dezentra len Wärmepumpen helfen bei ungenügender Vorlaufstemperatur das Gebäude zu heizen, wobei das Fernwärmenetz als Primärquelle genutzt wird. Die unterirdischen Langzeitwärmespeicher sind in einer feuchten Boden- und Gesteinsschicht mit einer Bodeniso lation in 15 bis 25 m Tiefe und einer Deckisolation unterhalb der Erdoberfläche mit Zwischenwänden zur getrennten Wärmespei cherung ausgebildet.

Ein Problem besteht darin, daß die Ausbildung der tiefener schlossenen Langzeitwärmespeicher für wesentlich größere Ge bäude, aber nicht für kleinere Gebäude, insbesondere für Wohn häuser vorgesehen ist, da sie für z. B. nur eine Familie bau technisch und und kostenmäßig sehr aufwendig ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Wärmetransmission im Außen wandbereich des Gebäudes hoch ist.

Alle bekannten Lösungen betreffen zwar umfangreiche ausgebil dete Einzellösungen und sind in sich logisch und geschlossen. Sie bieten aber keine ganzheitliche Lösung für eine mögliche Klimatisierung der Räume innerhalb eines Gebäudes, da die Wär metransmission durch die Außenwände hindurch einen zusätzli chen Energienachschub aus den aufladbaren Speichern erfordert, was für eine ganzjährige Heizung eines Gebäudes problematisch ist.

Außerdem sind die meisten der Solaranlagen ausschließlich auf eine optimal und wirtschaftlich arbeitende Brauchwasseranlage ausgelegt. Dabei sind die eingesetzten Solarkollektoren derart ausgebildet, daß die optimale Leistungsabgabe hochtemperatur orientiert von oberhalb 60 bis 80°C Kollektortemperatur liegt. Die Solarkollektoren haben in der Regel eine Still standstemperatur von zum Teil über 200°C.

In einigen der genannten Lösungen werden für die Sole-Wärmepumpe unterirdische Erdkollektoren benutzt. Die Rohrlei tungen sind dabei in einer Tiefe von ca. 1,0-1,5 m verlegt und entziehen der Erde Energie durch Auskühlung. Die Ausküh lung kann bis zum Frostboden führen. Die außerhalb des Gebäu des vorhandene Solarenergie kompensiert zwar oft diese Ausküh lung, da die Wärme durch den Regen in die ausgekühlten Erd schichten vordringt. Nachteilig wirkt sich die hohe Abkühlung aber auf das Pflanzenwachstum, insbesondere bei über dem Erd kollektor liegenden Nutzflächen, aus.

Durch die Nutzung eines bekannten Kombispeichers (im Puffer speicher liegender Warmwasserbereiter) ist es möglich, Solar energie in die Heizungsanlage zu führen und gleichzeitig darin zur Warmwasserbereitung zu nutzen. Die Anlage setzt aber eine entsprechende Niedertemperaturheizung (Flächenheizung) voraus, um längerfristig das niedrige Temperaturniveau zu Heizzwecken nutzen zu können.

Die Mehrzahl der sich z.Z. auf dem Markt befindlichen Solaran lagen haben in der Regel keinerlei hydraulische Verbindung zum Erdkollektor einer Wärmepumpe.

Desweiteren sind die bekannten Solaranlagen nicht in der Lage, die ganzjährig zur Verfügung stehende Solarenergie durch eine thermosolare Gebäudedämmung rationell einzusetzen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine solar energieversorgte Heiz- und Warmwasseranlage für Gebäude zu schaffen, die derart geeignet ausgebildet ist, daß die ganz heitliche Ausbildung der Anlagentechnik zur größtmöglichen Solarenergieabgabe und -aufnahme in die Speicher sowie zum optimalen ganzjährigen Einsatz von Solarenergie zugrunde ge legt werden kann. Dabei soll sichergestellt werden, daß ganz jährig die Solarenergie aktiv für Wärmeerzeugung genutzt wird und ein annehmbares Behaglichkeitsfeld im Gebäude erzeugt wer den kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 ge löst. In der solarenergieversorgten Heiz- und Warmwasseranlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bilden der Solar kollektor und der Solarverteiler mit vorlauf- und rücklaufsei tigen Verteilerrohren einen durchgängigen Flüssigkeitskreis lauf, an den der Kombispeicher mit der höchsten Temperaturebe ne und die Anlagenspeicher der nachgestuften Temperaturebenen über den jeweils eigenen Vor- und Rücklauf seriell hinterein ander eingeschaltet angeschlossen sind, wobei der Anlagenspei cher mit der höchsten nachgestuften Temperaturebene wärmeaus tragsseitig wahlweise indirekt mit den Kombispeicher und/oder mit der Fußboden-/Innenwandheizung verbunden ist, wobei der Anlagenspeicher mit einer der mittleren Temperaturebenen wär meaustragsseitig direkt mit der Außenwandheizung und wobei der Anlagenspeicher mit der niedrigsten Temperaturebene wärmeaus tragsseitig wahlweise direkt mit einer Wärmepumpe, die den Kombispeicher wärmeeintragend unterstützt, verbunden sind.

Erfindungsgemäß ist die Regelungsanlage mit den den Speichern zugeordneten Verteilern des Solarverteilers und den Pum pen-/Mischer-Baugruppen der Heizungen signaltechnisch derart ver bunden, daß ein rangvorgegebenes Zusammenspiel zwischen den Speichern bezogen auf die bereitgestellte Solarenergie und die abgeforderte Speicherenergie besteht, wobei die jeweils den vorhergehenden Speicher verlassende, in der Solarverteiler flüssigkeit verbleibende Solarenergie in mindestens einem der nachfolgenden Anlagenspeicher gleichzeitig oder zeitversetzt eingetragbar und je nach Bedarf wärmeaustragsseitig in die Speicher bzw. Heizungen übertragbar ist. Erfindungsgemäß ist die Außenwandheizung innerhalb einer wandzugehörigen verlore nen Schalung enthalten, in deren Kernbereich eine nach außen gerichtet wärmeisolierende, vertikale Dämmschicht, mindestens ein verlegtes, solarenergietransportierendes Rohrsystem sowie rohrsystemumgebend verfüllter Beton für gebäudetragende Außen wände vorhanden sind.

Die temperaturebenennachgestuften Anlagenspeicher sind unter irdisch angeordnet und stellen vorzugsweise einen Bodenplat tenspeicher mit höherer Temperaturebene, einen gebäudezentra len Erdwärmespeicher mit mittlerer Temperaturebene und einen gebäudeseitlichen Erdwärmespeicher mit niedrigster Temperatur ebene dar, wobei die Anlagenspeicher im wesentlichen als Kol lektoren für die jeweils wärmeaustragsseitig angeschlossenen Heizungen dienen.

Die Vorlaufabzweigungen der angeschlossenen Speicher weisen im Solarverteiler gesteuerte (offen/geschlossen) Verteilerausgän ge auf, die mit der Regelungsanlage bzw. mit zugehörigen Rege lungseinrichtungen verbunden sind, die in einer vorgegebenen Rangfolge die Verteilerausgänge für die jeweils von Speicher zu Speicher weniger Solarenergie enthaltende Flüssigkeitsströ mung derart öffnen, daß vorlaufseitig eine ständige Anströmung der Solarkollektoren mit der eine niedrige Temperatur zwischen 10 bis 30°C aufweisenden Flüssigkeit vorgesehen ist, wobei der Bodenplattenspeicher wahlweise indirekt mit dem Kombispeicher und/oder mit der Fußboden-/Innenwandheizung sowie der gebäude zentrale Erdwärmespeicher direkt mit der Außenwandheizung zur Übergabe der in ihm gespeicherten Solarenergie verbunden sind und der gebäudeseitliche Erdwärmespeicher direkt an die Wärme pumpe angeschlossen ist, die die dort gespeicherte Solarener gie je nach Bedarf direkt in den Kombispeicher führt.

Bei indirekter Kopplung sind ein wärmeeintragender Frost schutzmittelflüssigkeitskreislauf und ein davon getrennter wärmeaustragender Wasserkreislauf vorhanden sowie bei der di rekten Kopplung ist der wärmeeintragende und wärmeaustragende Frostschutzmittelflüssigkeitskreislauf in einem Rohrsystem enthalten.

Die steuerbaren Verteilerausgänge können mit Ventilen, insbe sondere mit Dreieckventilen versehen sein.

Den rücklaufseitigen Bereichen vor den Verteilerausgängen und den unmittelbaren Bereichen der Speicher sind jeweils Tempera turmeßstellen mit Thermosensoren zugeordnet, die die momenta nen Rücklauf- bzw. Speichertemperaturen messen und zu deren signaltechnischen Weiterleitung mit den zugehörigen Regelein richtungen bzw. der Regelungsanlage verbunden sind, die die den jeweiligen Speichern zuzuordnenden Temperaturdifferenzen derart auswerten, daß je nach Solarenergieangebot die zugehö rigen steuerbaren Verteilerausgängen im Solarverteiler umschalten.

In der Regelungsanlage sind vorzugsweise alle elektrotechni schen und elektronischen Regelungselemente zusammengefaßt un tergebracht, die folgende Vorgänge vorzugsweise programmtech nisch betreiben und schalten:

1. Einschalten der Sole-Wärmepumpe mit den zugehörigen Be triebspumpen zur Versorgung der Wärmepumpe mit Soleflüssigkeit und Heizungsflüssigkeit,
2. Einschalten der Umwälzpumpe für die Fußbodenheizung und/o der Innenwandheizung und Ausregeln des Mischers nach der Vor lauftemperatur am zugehörigen Sensor, der Außentemperatur am zugehörigen Sensor und einer Regelkurve,
3. Einschalten der Umwälzpumpe für die Außenwandheizungen in nerhalb der Außenwände nach der Außentemperatur am zugehörigen Sensor und Ausregeln des Mischers nach der Solltemperatur, der Vorlauftemperatur am zugehörigen Sensor und einer Regelkurve,
4. Einschalten der Umwälzpumpe des Solarverteilers bei Errei chen einer Differenztemperatur zwischen der Temperatur am zu gehörigen Sensor in den Rücklaufbereichen des Solarkollektors und der Temperatur am zugehörigen Sensor des gebäudeseitlichen Erdwärmespeichers,
5. Zuschalten der notwendigen Betriebspumpen der Sole-Wärme pumpe bei Wärmebedarf des Kombispeichers,
6. Einschalten der Umwälzpumpe für die Zirkulation des Brauch wassers entsprechend der Zeit,
7. Verarbeitung von vorzugsweise fünf Differenztemperaturen mit Einstellung einer Solltemperatur, einer MIN- und MAX-Temperatur und einer Sollwertabweichung,
8. Verarbeitung und Anzeige von mindestens einem Wärmemengen zähler.

Die Außenwandheizung ist vorzugsweise mit schalenden Mantel steinen aufgebaut, die derart übereinander verrastet sind, daß bausteinbenachbarte, mantelinnere horizontale und vertikale Kern- bzw. Einfüllkanäle zur Rohrsystemverlegung und Betonver füllung ausgebildet sind.

Die Mantelsteine sind dabei im Längs- und im Querschnitt vor zugsweise H-, doppel-H- oder mehrfach-H-förmig od. dgl. ausge bildet.

Die nach außen gerichteten schalenden Außenmäntel der Mantel steine sind mit der im Kernbereich befindlichen wärmeisolie renden Dämmschicht versehen, wobei die den Außen- und Innen mantel verbindenden H-Stege vorzugsweise vollkommen oder teil weise umgeben aus Dämmaterial bestehen.

Der Betrieb zur Durchführung der Solarenergiespeicherung und -entnahme erfolgt folgendermaßen:
Die vom Kombispeicher z. B. nicht mehr aufnehmbare, überschüs sige Solarenergie wird rangvorgegeben in mindestens einen der nachfolgenden wärmeungesättigten Speicher geladen. Dabei kön nen die teilweise oder vollkommen mit Wärme gefüllten Speicher zeitgleich oder zeitversetzt zum Solarenergieeintrag je nach Bedarf wieder entladen werden, indem die Speicherenergie aus dem Bodenplattenspeicher wahlweise an den Kombispeicher und dadurch wahlweise an die Fußboden-/Innenwandheizung, aus dem gebäudezentralen Erdwärmespeicher an die wärmedämmgeschützten Außenwandheizungen und aus den mit der Wärmepumpe verbundenen unterirdischen gebäudeseitlichen Erdwärmespeicher an den Kom bispeicher geliefert werden.

Die Rangvorgabe des Eintrags und des Austrags der Solarenergie ist dabei abhängig vom momentanen Wärmefüllstand der Anlagen speicher, der durch die Thermosensorensignalleitung an die Regelungseinrichtungen bzw. Regelungsanlage aktionsvorberei tend mitgeteilt und dort bewertet wird.

Die Erfindung eröffnet die Möglichkeit, eine umfassendere und verlustarme aktive Nutzung der Solarenergie in allen massiv errichteten Gebäudearten und in jeder Klimazone zu erreichen. Dabei soll eine maximale und damit wirtschaftlich günstige Ausnutzung der Solarenergie erst ermöglicht werden. Dazu sind alle Anlagenteile für eine solare Energienutzung in den vorge sehenen Gebäuden zu verwenden und einzusetzen. Aus der Erfin dung ergibt es sich, daß es mit der kombinierten Logik der solarenergieversorgten Anlage - Solarkollektor, thermosolarer Dämmung, solaren Speichern, Wärmepumpe sowie Flächenheizung - mög lich ist, die Heiz- und Warmwasseranlage eines Gebäudes ganzheitlich auf der Versorgung durch Solarenergie aufzubauen.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angeführt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung von Anla genteilen einer erfindungsgemäßen solarenergieversorgten Heiz- und Warmwasseranlage in einem Gebäude,

Fig. 2 ein hydraulisches und elektrotechnisches Schaltschema der erfindungsgemäßen Anlage für das Gebäude und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Außenwandheizung ei ner solarthermisch gedämmten Außenwand nach dem Prin zip der verlorenen Schalung mit Mantelsteinen.

In den Fig. 1 bis 3 werden für gleiche Anlagenteile und Ver bindungsleitungen mit gleichen Funktionen die gleichen Bezugs zeichen verwendet. Dabei werden die Fig. 1, 2 und 3 gemeinsam betrachtend erläutert.

In den Fig. 1, 2, 3 ist eine erfindungsgemäße solarener gieversorgte Heiz- und Warmwasseranlage 1 für ein Gebäude 2, insbesondere für ein Einfamilienhaus ohne Unterkellerung dar gestellt. Die Anlage 1 besitzt auf dem Gebäudedach ein, zwei oder mehrere Solarkollektoren 3, 4, die mit einem hydrauli schen, die Solarenergie in Wärmetauscher 50, 37, 41, 53 transpor tierenden Solarverteiler 5 verbunden sind. An den Solarvertei ler 5 sind ein Kombispeicher 6 mit der höchsten Temperaturebe ne für eine innenräumliche Fußboden-/Innenwandheizung 8,9 so wie drei im Gebäudebodenbereich befindliche, energieaufladbare und -entladbare Anlagenspeicher 12, 13, 23 verschiedener nachge stufter Temperaturebenen - ein Bodenplattenspeicher 12 sowie zwei unterirdische Erdwärmespeicher 13, 23 (gebäudezentraler, gebäudeseitlicher) - angeschlossen. Der gebäudezentrale Erd wärmespeicher 13 steht mit der Außenwandheizung 10, 11 in Ver bindung. Desweiteren sind eine thermosensorengestützte Rege lungsanlage 15 sowie eine zugeordnete Sicherheitstechnik 16 vorhanden.

Erfindungsgemäß bilden in Fig. 2 der Solarkollektor 3,4 und der Solarverteiler 5 mit vorlauf- und rücklaufseitigen Vertei lerrohren 17, 18 einen durchgängigen Flüssigkeitskreislauf, an dessen rücklaufseitiges Verteilerrohr 18 der Kombispeicher 6 und die Anlagenspeicher 12, 13, 23 der nachgestuften Temperatur ebenen über den jeweils eigenen Vor- und Rücklauf seriell hin tereinander eingeschaltet angeschlossen sind, wobei der Boden plattenspeicher 12 mit der höchsten nachgestuften Temperatur ebene wärmeaustragsseitig wahlweise indirekt mit dem Kombi speicher 6 und/oder mit der Fußboden-/Innenwandheizung 8, 9 verbunden ist, wobei der gebäudezentrale Erdwärmespeicher 13 mit der mittleren Temperaturebene wärmeaustragsseitig direkt mit der Außenwandheizung 10, 11 und wobei der Anlagenspeicher 23 mit der niedrigsten Temperaturebene wärmeaustragsseitig wahlweise direkt mit einer Wärmepumpe 14, die den Kombispei cher 6 wärmeeintragend unterstützt, verbunden sind.

Erfindungsgemäß ist die Regelungsanlage 15 mit den den Spei chern 6, 12, 13, 23 zugeordneten Verteilern 46, 47, 48, 49 des So larverteilers 5 und den Pumpen-/Mischer-Baugruppen 76, 77 der Heizungen 8, 9, 10, 11 signaltechnisch derart verbunden, daß ein rangvorgegebenes Zusammenspiel zwischen den Speichern 6, 12, 13, 23 bezogen auf die bereitgestellte Solarenergie und die abgeforderte Speicherenergie besteht, wobei die jeweils den vorhergehenden Speicher (z. B. den Kombispeicher) 6 oder 12, 13 verlassende, in der Solarverteilerflüssigkeit verblei bende Solarenergie in mindestens einem der nachfolgenden Anla genspeicher 12, 13, 23 gleichzeitig oder zeitversetzt eintragbar und je nach Bedarf wärmeaustragsseitig in die Speicher 6 bzw. Heizungen 8, 9, 10, 11 übertragbar ist.

Erfindungsgemäß ist die Außenwandheizung 10, 11 in Fig. 3 in nerhalb der verlorenen Schalung enthalten, in deren Kernbe reich 73 zumindest eine nach außen gerichtet wärmeisolierende, vertikale Dämmschicht 65, 66, 67, mindestens ein verlegtes so larenergietransportierendes Rohrsystem 68, 69, 70; 115 sowie rohrsystemumgebend verfüllter Beton 67, 68 für gebäudestabili sierende bzw. -tragende Außenwände 35, 36 vorhanden sind.

Die temperaturebenennachgestuften Anlagenspeicher 12, 13, 23 sind unterirdisch angeordnet und stellen vorzugsweise einen Bodenplattenspeicher 12 mit höherer Temperaturebene, einen gebäudezentralen Erdwärmespeicher 13 mit mittlerer Temperatur ebene und einen gebäudeseitlichen Erdwärmespeicher 23 mit niedrigster Temperaturebene dar, wobei die Anlagenspeicher 12; 13; 23 als Kollektoren für die jeweils wärmeaustragsseitig angeschlossenen Heizungen 6, 8, 9; 10, 11; 14, 6 dienen können.

Die Rohrsysteme 69, 70, 71 der Außenwandheizungen 10, 11 können vorzugsweise mäanderförmig in die beispielsweise in vertikale Längsabschnitte unterteilten Außenwände 35, 36 eingebracht sein.

In Fig. 1 steht das Einfamilienhaus 2 auf einer Bodenplatte 31, kann aber auch auf entsprechenden Streifenfundamenten ste hen, wobei die entsprechend gedämmten Streifenfundamente im Bereich der unterirdischen Außenwände als Frostschürzen 33 ausgebaut sind.

Der Bodenplattenspeicher 12 hat wahlweise in der Bodenplatte 31 zwei im Raster von 100 mm verlegte Rohrsysteme 37, 38, die zwei Wärmetauscher darstellen, wobei das erste wärmeeintragen de Rohrsystem 37 an dem Solarverteiler 5 angeschlossen und wobei das zweite wärmeaustragene Rohrsystem 38 mit dem Kombi speicher 6 und/oder mit der Fußboden-/Innenwandheizung 8, 9 in genannter Reihenfolge kreislaufartig verbunden sein kann.

Der Bodenplattenspeicher 12 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, zwei hydraulisch getrennte Rohrsysteme 37, 38 besitzen. Durch das Rohrsystem 37 wird die Solarenergie in die Bodenplatte 31 eingetragen und gespeichert und vorzugsweise durch das andere Rohrsystem 38 ausgetragen. Die Bodenplatte 31 ist üblicherwei se als Betonplatte ausgebildet und kann sich im Lauf der jähr lichen Aufheizung auf die höhere Temperaturebene von ca. 50 bis 55°C erwärmen und bedarf deshalb einer entsprechenden Dämmschicht 32 nach oben. Durch die vorgegebene Betondicke (im Bereich zwischen 200 bis 300 mm) läßt sich der Bodenplatten speicher 12 relativ genau berechnen und in seiner Wirkung und Nutzungszeit einschätzen. Dabei ergibt sich beispielsweise bei einem Gebäude 2 mit einer Grundfläche von etwa 120 qm und ei ner Plattendicke von 20 cm eine nutzbare Speicherkapazität von ca. 500 kWh. Die im Bereich des Bodenplattenspeichers 12 auf tretenden Energieverluste können hauptsächlich vom Gebäude 2 selbst oder von den darunter und seitlich angelegten Erdwär mespeichern 13, 23 aufgenommen werden, so daß das zur Fußbo denheizung 8 führende Rohrsystem 38 nur wahlweise eingebracht ist.

Der gebäudezentrale Erdwärmespeicher 13 befindet sich unmit telbar unter der Bodenplatte 31 und dient dem Bodenplatten speicher 12 als wärmeaufnehmende und zugleich wärmeisolierende Dämmschicht nach unten. Erstellt werden kann der Erdwärmespei cher 13 nach dem Ausbaggern und vor dem Einbringen der Sauber keitsschicht. Das zugehörige Rohrsystem 72 ist im Raster von 100 mm verlegt und stellt im Speicherbereich einen Wärmetau scher 41 dar sowie ist auf eine Regelungseinrichtung 81 aufge schaltet. Die Speicherwirkung des Erdwärmespeichers 13 ist stark abhängig von der Höhe des Grundwasserspiegels und vom Charakter der Wasserschicht (stehend oder fließend), zumal der Wasserspiegel in der Regel im Jahresverlauf in seiner Höhe schwankt. Der Wärmeaustrag aus dem Erdwärmespeicher 13 kann über die Mischer-Baugruppe 103 auf eine mittlere Temperatur ebene zwischen 20 bis 40°C eingestellt werden. Falls sich der Erdwärmespeicher 13 auf etwa 1,5 bis 2,0 m Tiefe ausdehnen kann, steht eine Speicherleistung von ca. 1000 kWh zur Verfügung.

Der gebäudeseitliche Erdwärmespeicher 23 als dritter Solar energie aufnehmender und einlagernder Anlagenspeicher befindet sich in Fig. 1 neben dem Gebäude 2 in der Höhe des Fußpunktes 42 der oben erwähnten Frostschürzen 33. Beim Ausbaggern der Fundamente ist es dafür zweckmäßig, einen ca. 2,0 bis 2,5 m breiten Streifen 34, 44, mit einer Mindesttiefe (bei einer Bau weise ohne Keller) von 1,2 m zur Oberkante Erdreich 43 um das Gebäude 2 herum zusätzlich vorzusehen und freizulegen.

Der gebäudeseitliche, unterhalb der Streifen 34, 44 angelegte Erdwärmespeicher 23 ist in Fig. 1 vorzugsweise horizontal und vertikal aufgebaut und besteht aus einem gleichmäßig flach im Raster von vorzugsweise 150 mm verlegten PE-Rohrsystem 53. Die vertikalen Bohrungen (nicht eingezeichnet) können dabei bis zu 2,5 m tief sein und sind mit dem gleich ausgebildeten verleg ten Rohr vorzugsweise im Tauchsiederprinzip bestückt.

Der gebäudeseitliche Erdwärmespeicher 23 dient der Sole-Wärmepumpe 14 mit Hilfe der zugehörigen Regelungseinrichtung 74, insbesondere mittels eines Wärmepumpenreglers mit Pumpen logik als Erdkollektor und wird auf Grund der direkten Anbin dung an den hydraulischen Solarverteiler 5 und der anfallenden Wärmeverluste des gebäudezentralen Erdwärmespeichers 13 auf einer Speichertemperatur zwischen 10 bis 20°C (niedrigste Tem peraturebene) mittels des Differenztemperaturreglers 49 inklu sive der Regelungseinrichtung 82 gehalten. Die dabei vorhande ne durchschnittliche Soletemperatur von 15°C und die notwen dige, durch die Sole-Wärmepumpe 14 zu erzeugende Vorlauftempe ratur für die Fußboden-/Innenwandheizung 8,9 von 35°C, ermög lichen ein ständiges Arbeiten im Bereich von Leistungszahlen (LZ) in der Größe von 6-8, was gegenüber den üblichen Lei stungszahlen eine wesentliche Steigerung darstellt.

Die Differenztemperaturregler bestehen in der Regel aus einer Regelungseinrichtung, aus den zugehörigen Sensoren zur Tempe raturmessung im Bereich vor/an der Vorlaufsabzweigung und am/im Speicher sowie aus einem umschaltbaren Dreiwegeventil am Verteilerausgang.

Kann der gebäudeseitliche Erdwärmespeicher 23 ein nutzbares Erdvolumen von ca. 160 cbm aufweisen (2,0 m Tiefe und 2,0 m Breite um das ganze Gebäude 2), dann steht der Sole-Wärmepumpe 14 ein Erdkollektor mit einer Leistung von ca. 500 kWh zur Verfügung, ohne daß der Erdwärmespeicher 23 vereisen kann. Die hydraulische Anbindung an die Solarkollektoren 3, 4 ermöglicht durch die ständige Nachladung sogar eine Verdopplung der Speicherleistung.

Um den Wärmeverlust auch in Dachrichtung zu verringern, ist im Dachbereich gemäß der gültigen Wärmeschutzverordnung minde stens eine horizontale Dämmschicht 28 entsprechender Dicke angebracht.

Zum Aufbau des Einfamilienhauses 2 können einfach gehaltene, kostengünstige Solarkollektoren 3, 4 eingesetzt werden. Zweck mäßig ist es, daß die Solarkollektoren 3, 4 als Großflächenkol lektoren ausgebildet sind, die einen Großteil der Dachfläche bedecken können. Vorzugsweise sind bei dem aktiven Solargebau de 2 die Dächer mit den Kollektoren 3, 4 so optimal wie möglich nach Süden ausgerichtet und insbesondere die Kollektorneigung, z. B. bei Winkeln größer als 45°, dem Winterstand der Sonne angepaßt.

Zu den Solarkollektoren 3,4 gehört eine Pumpenbaugruppe 29, die mit ihrem Sicherheitsventil 16 die Solarkollektoren 3, 4 auf einen inneren Druck von 6,0 bar absichert, wobei die Pum penbaugruppe 29 vorzugsweise in das Rücklaufverteilerrohr 18 eingebunden ist. Die Ausbildung und Dimensionierung des zum Solarverteiler 5 gehörenden Ausdehnungsgefäßes 30 ist abhängig von der maximalem Betriebstemperatur, der Stillstandstempera tur, den jeweilig zugehörigen Glykolflüssigkeitsmengen sowie den Parametern der Sicherheitseinrichtung 16.

Der Kombispeicher 6 kann als ein Pufferspeicher herkömmlicher Bauart mit einem innenliegenden, nicht unbedingt notwendigen fremderhitzbaren Warmwasserbereiter 7 zum Einsatz kommen. Durch die Ablagerung von Solarenergie in den Kombispeicher 6 kann Brauchwasser erwärmt und die Solarenergie in die ihm an geschlossene Fußbodenheizung 8 bzw. Innenwandheizung 9 weiter geleitet werden. Der Warmwasserbereiter 7 mit einem Kaltwas serzufluß 110 und einem Warmwasserabgang 111 kann dabei als Edelstahlboiler oder als ein entsprechender Durchlauferhitzer im Kombispeicher 6 integriert eingebaut sein. Bei genügend großer Solarkollektorfläche können auch mehrere Kombispeicher 6 in die Anlage 1 eingesetzt sein. Der Wärmeeintrag in den Kombispeicher 6 zum Nachheizen kann gemeinsam mit der Wärme pumpe 14 oder anstelle zur Wärmepumpe 14 durch eine beliebige andere Wärmequelle (nicht eingezeichnet), insbesondere durch einen Elektroheizstab mit Nachtstrom oder mittels einer Gas brennwerttherme erfolgen. Die vorgesehene Funktion und Nutzung des gebäudezentralen Erdwärmespeichers 13 wird im zweiten Fall nicht berührt. Der gebäudeseitliche Erdwärmespeicher 23 iso liert dabei den gebäudezentralen Erdwärmespeicher 13 gegen Wärmeverluste und kann auch zur Raumklimatisierung in Hitzepe rioden dienen.

Die in der erfindungsgemäßen Anlage 1 vorhandene Sole-Wärmepumpe 14 in Fig. 2 ist derart dimensioniert ausgebildet, daß Soletemperaturen von etwa 15°C bis 25°C verarbeitet werden können. Die Größe der Sole-Wärmepumpe 14 richtet sich nach dem Wärmebedarf des Gebäudes 2, um bei einem Havariefall im Be reich der Solarkollektoren 3, 4 bzw. des Solarverteilers 5 oder bei längeren Mangel an Solarenergie maximal die gesamte not wendige Leistung abfordern zu können. Die Sole-Wärmepumpe 14 umfaßt im wesentlichen die Verdichteranlage mit den geräteei genen Wärmetauschern und der Regelungseinrichtung 74, die im wesentlichen die Sole- und die Heizungspumpe 91, 92, Sicher heitsbauteile sowie den elektrischen Regler 78 mit Pumpenlogik und einen außentemperaturgesteuerten Vorlauftemperaturregler 45 (geräteeigener primärer Temperaturschutz) schaltet, wobei die erforderlichen Signale von den zugehörigen Sensoren 112, 113, 114 übertragen werden.

Durch die Anbindung an den hydraulischen Solarverteiler 5 ist es zweckmäßig, bei der Ausbildung der Wärmepumpe 14 zu berück sichtigen, daß die Soleflüssigkeit unter einem Druck von etwa 6,0 bar stehen kann. Die Heizungsseite zum Kombispeicher 6 weist eine übliche Druckabsicherung von 2,5 bar auf.

Durch die Abgabe von Solarenergie in das solarkollektorrück laufseitige Verteilerrohr 18 für die seriell hintereinander eingeschalteten Wärmespeicher 6, 12, 13, 23 werden die Solarkol lektoren 3,4 vorlaufseitig ständig relativ kalt angeströmt und dadurch vorzugsweise mit einer maximalen Betriebstemperatur zwischen 50 bis 65°C betrieben. Auf Grund dessen, daß die Be triebstemperatur der Solarkollektoren 3, 4 in der Heizperiode bei 10 bis 35°C liegt, ist es zweckmäßig, den maximalen Wir kungsgrad ebenfalls in dieser Temperaturebene zu halten.

In Fig. 2 ist der hydraulische Solarverteiler 5 im Schaltsche ma der Anlage 1 enthalten. Um die Solarenergie entsprechend ihres anliegenden Temperaturniveaus effektiv ausnutzen zu kön nen, ist der einkreislaufartige, hydraulische Solarverteiler 5 ein notwendiger Teil der Anlage 1. Dem Solarverteiler 5 sind Temperaturmeßstellen mit Thermosensoren 83, 84, 85, 86 vorzugs weise im Bereich vor den zugehörigen Verteilerausgängen 24, 25, 26, 27 zugeordnet. Ebenso sind vorzugsweise innerhalb der unmittelbaren Bereiche der Speicher 6, 12, 13, 23 Thermosensoren 87, 88, 89, 90 angeordnet, die die momentanen Speichertemperatu ren messen und vorzugsweise an die Regelungseinrichtungen 79, 80, 81, 82 weiterleiten, die die den jeweiligen Speichern 6, 12, 13, 23 zuzuordnenden Temperaturdifferenzen derart auswer ten, daß je nach Energieangebot die zugehörigen Verteileraus gänge, insbesondere die Dreiwegeventile 24, 25, 26, 27 im Solar verteiler 5 umschalten.

Im Bereich der Vorlaufsabzweigungen 19, 20, 21, 22 der ange schlossenen Speicher 6, 12, 13, 23 sind die gesteuerten (offen, geschlossen) Verteilerausgänge 24, 25, 26, 27 vorzugsweise mit den Regelungseinrichtungen 79, 80, 81, 82 verbunden, die in einer vorgegebenen Rangfolge 6-12-13-23 die Verteilerausgänge 24, 25, 26, 27 für die jeweils von Speicher zu Speicher 6-12, 12-13, 13-23 weniger Solarenergie enthaltende Flüssig keitsströmung derart öffnen, daß vorlaufseitig eine ständige Anströmung der Solarkollektoren 3, 4 mit der eine Temperatur zwischen 10 bis 30°C aufweisenden Flüssigkeit gewährleistet ist, wobei der Bodenplattenspeicher 12 wahlweise indirekt mit dem Kombispeicher 6 und rücklaufseitig mit der Fußboden-/Innen wandheizung 8, 9 über den Wärmetauscher 38 sowie der ge bäudezentrale Erdwärmespeicher 13 direkt mit den Außenwandhei zungen 10, 11 über den Wärmetauscher 41 zur Übergabe der in ihm gespeicherten Solarenergie verbunden sind und der gebäudeseit liche Erdwärmespeicher 23 direkt über das wärmetauschende Rohrsystem 53 an die Wärmepumpe 14 angeschlossen ist, die die dort gespeicherte Solarenergie je nach Bedarf rücklaufseitig direkt den Kombispeicher 6 zuführt.

Als energietransportierende Flüssigkeit können Frostschutz mittel-Lösungen, insbesondere Glykol, Sole, oder Wasser od. dgl. dienen.

Bei indirekter Kopplung sind beispielsweise ein wärmeeintra gender Glykolflüssigkeitskreislauf 37 wegen des Anschlusses an den Glykolflüssigkeit enthaltenden Solarverteiler 5 und ein davon getrennter wärmeaustragender Wasserkreislauf 38 vorhan den sowie bei direkter Kopplung ist ein wärmeeintragender und wärmeaustragender Flüssigkeitskreislauf, insbesondere ein Gly kolflüssigkeitskreislauf jeweils in den Verbund-Rohrsystemen 72, 53 enthalten.

Der Solarenergieeintrag und -austrag in der erfindungsgemäßen solarenergieversorgten Heiz- und Warmwasseranlage 1 wird fol gendermaßen durchgeführt:
Die in den solarenergiegesättigten Kombispeicher 6 nicht mehr aufnehmbare, in der Solarverteilerflüssigkeit verbleibende Solarenergie wird rangvorgegeben in mindestens einem der nach folgenden seriellen Speicher 12, 13, 23 eingetragen. Dabei kön nen die teilweise oder vollkommen mit Wärme gefüllten Speicher 12, 13, 23 zeitgleich oder zeitversetzt je nach Heiz- und Warm wasserbedarf wieder entladen werden, indem die Speicherener gien aus dem Bodenplattenspeicher 12 wahlweise an den Kombis peicher 6, aus dem gebäudezentralen Erdwärmespeicher 13 an die nach außen wärmedämmgeschützten Außenwandheizungen 10, 11 und aus den mit der Wärmepumpe 14 verbundenen unterirdischen ge bäudeseitlichen Erdwärmespeicher 23 an den Kombispeicher 6 geliefert werden.

Die Rangvorgabe des Eintrags und des Austrags der Solarenergie ist dabei abhängig vom momentanen Wärmefüllstand der Anlagen speicher 12, 13, 23, der durch die Thermosensorensignalleitung an die Regelungseinrichtungen 79, 80, 81, 82 bzw. an die Rege lungsanlage 15 aktionsvorbereitend mitgeteilt und dort bewer tet wird.

Durch die nachfolgend beschriebene Regelung erfolgt eine ste tige Auswertung von allen den jeweiligen Speichern zuzuordnenden Temperaturdifferenzen, die je nach Bedarf eine gezielte Umschaltung der entsprechenden Verteilerausgänge 24, 25, 26, 27 in Solarverteiler 5 auslösen.

Wenn eine nutzbare Temperaturdifferenz zwischen der Rücklauftem peratur am Sensor 83 und der anliegenden Temperatur am Sensor 87 des Kombispeichers 6 besteht, schaltet der zugehörige Ver teilerausgang 24 vom Rücklauf des Verteilerrohres 18 auf den Vorlauf des Wärmetauschers 50 um und leitet die Solarenergie in den Wärmetauscher 50 des Kombispeichers 6. Nach dem Durch fließen des Wärmetauschers 50 wird in dessen Rücklauf die ab gekühlte Glykolflüssigkeit zum hydraulischen Solarverteiler 5 zurückgeleitet. Gleichzeitig und/oder nachfolgend erfolgt eine Rücklauftemperaturmessung durch Sensor 84 und ein Vergleich mit der Speichertemperatur des Bodenplattenspeichers 12 am Sensor 88. Beim Vorhandensein einer für den Bodenplattenspei cher 12 nutzbaren Temperaturdifferenz erfolgt eine durch die Umschaltung des Verteilerausgangs 25 ausgelöste Einleitung der Glykolflüssigkeit in den Vorlauf des Rohrsystems 37 des Boden plattenspeichers 12 mit anschließender Solarenergiespeiche rung. In der angegebenen Folge werden die solaren Anlagenspei cher 13, 23 mit ihren sich unterschiedlich einstellenden Tempe raturebenen nacheinander von der Regelungsanlage 15 bzw. von den Regelungseinrichtungen 81, 82 signaltechnisch über die Sen soren 85, 89 bzw. 86, 90 abgefragt bzw. angesprochen, vermessen und bei vorhandenem Wärmedefizit nach Umschaltung der Vertei lerausgänge 26, 27 nach Möglichkeit thermisch aufgeladen. Die Glykolflüssigkeit im Solarverteiler 5 erreicht nach dem gebäu deseitlichen Erdwärmespeicher 23 eine niedrige Temperatur. Dadurch ist eine ständige Anströmung der Solarkollektoren 3, 4 über das vorlaufseitige Verteilerrohr 17 mit im Temperaturbe reich von 10 bis 30°C kühler Glykolflüssigkeit ermöglicht.

Die Außenwandheizungen 10, 11 können sich in den Außenwänden bzw. in den Außenmauerwerken 35, 36 des gesamten Gebäudes 2 befinden. Dabei sind die Außenwände 35, 36 mit dem Rohrsystem 69, 70, 71 verrohrt, in dem die solar erwärmbare Flüssigkeit, vorzugsweise Glykolflüssigkeit transportierbar und die Trans mission durch die Außenwände 35, 36 hindurch nach außen zu ver nachlässigen ist.

Erfindungsgemäß sind in Fig. 3 für die Ausbildung der nach außen wärmedämmgeschützten Außenwandheizung 10 (11) wandinte grierte Schalelemente, vorzugsweise draufsichtig doppel-H-quer schnittsförmige Mantelsteine 54, 55, 56, 57, 58, 59 eingesetzt, in die schon während der Errichtung der Außenwand 35 (36) gleichzeitig oder unmittelbar nachfolgend horizontale Rohre 68, 69, 70 eingebracht sind, die über Vertikalrohre 115 (punkt gestrichelt) in steinbenachbarten vertikalen Einfüllkanälen 106 vorzugsweise mäanderförmig miteinander verbunden sind. Dabei bilden sich jeweils bausteinbenachbart infolge der über einandergesetzten, vorzugsweise mittels Nutrinnen 60 und Fe dereinfügungen 61 verrasteten Mantelsteine 56, 50-55, 58-54, 57 mantelinnere horizontale Kernkanäle 64, 63, 62, in denen die zwischen den Stegen 71, 75-104 (schematisch, gestrichelt), 104-105 (schematisch, gestrichelt), 105 usw. horizontal ver legten Rohre 68, 69, 70 gehaltert befestigt ist. Zwischen den Rohren 68, 69, 70 und den Außenmänteln der bausteinzugehörigen Schalung 54, 55, 56 sind in den Kernbereichen 73 jeweils verti kal gerichtete Dämmschichten 65, 66, 67, die vorzugsweise schon bei der Mantelsteinproduktion eingebracht worden sind, vorge sehen, die die Wärmetransmission nach außen blockieren.

Durch die Querstege 71, 75 der Mantelsteine 54 bis 59 sind die se wie in Fig. 3 draufsichtig doppel-H-förmig ausgebildet. Die vertikalen Dämmschichten 65, 66, 67 und H-Querstege 71, 75, 104, 105 können z. B. aus Polystyrol bestehen.

Zwischen den Doppelstegen 71, 75 und den Stegen benachbarter Mantelsteine 57 sind vertikale Einfüllkanäle 109, 106, 107 zur Einfüllung von flüssigem Beton vorhanden, der sowohl vertikal nach unten als auch in die horizontalen Kernkanäle fließt. Nach der Füllung mit Beton stellen die verbleibenden horizon talen Kernkanäle 63, 64, 65 energiespeichernde und außenwandsta bilisierende Betonkerne dar. Z.B. ist in Fig. 3 im vertikalen Einfüllkanal 106 der Betonfüllstand 108 während eines Füllvor gangs gezeigt. Die Rohrqualität entspricht vorzugsweise dem Rohr für die Fußbodenheizung (17×2, sauerstoffdicht) 8 und ist in der gesamten Anlage 1 gleichartig ausgebildet.

Es ist bekannt, daß die Auswahl des Materials für die Dämm schicht 65, 66, 67, deren Dicke in den Außenwänden 35, 36 bzw. der dadurch erreichte k-Wert, die zu erreichende Raumtempera tur, die vorhandenen inneren Energiegewinne und die anliegen den meteorologischen Daten den Wärmebedarf des Gebäudes 2 bestimmen.

Durch das in die Außenwand bzw. das Außenmauerwerk 35, 36 ein gebrachte Rohrsystem 69, 70, 71 zuzüglich des umgebenden Betons ist es möglich, die Solarenergie in das Außenmauerwerk 35, 36 einzubringen und dort gesteuert zu speichern. Durch das ge steuerte bzw. geregelte Aufheizen der Betonkerne 67, 68 im Au ßenmauerwerk 35, 36 auf Temperaturen von ca. 20 bis 25°C ist es möglich, eine noch vorhandene, geringfügige Wärmetransmis sion trotz Dämmschichten 65, 66, 67 durch das Außenmauerwerk 35, 36 des Gebäudes 2 hindurch auszugleichen.

Mit der thermosolaren Außenwanddammung im Bereich der Außen wandheizungen 10, 11 kann, wie in Fig. 3 gezeigt, eine beheizte Außenwand 35 als Dämmung gegen tiefere Außentemperaturen er reicht werden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Au ßenwandheizungen 10 (11) können diese gleichzeitig als Wärme speicher (Beton) und als Heizfläche für die innenliegenden Räume 51 (52) des Gebäudes 2 dienen.

Der gleiche Aufbau und dieselbe Wärmewirkung für die Räume 51, 52 können durch das gleiche Verrohren der statisch notwen digen Innenwände im Gebäude 2 erreicht werden. Die beschriebe ne Wandverrohrung vorzugsweise in der Innenwand mit verlorener Schalung ändert nichts am k-Wert der Wand, sondern nur den daraus resultierenden Wärmeverlust für die Räume 51, 52 bzw. das Gebäude 2.

Zur Außenwandheizung 10, 11 gehört mindestens eine Pum pen-/Mischer-Baugruppe 96, 76, mit der unter Einsatz einer Rege lungseinrichtung 102, des Mischers 103 und der Sensoren 97, 98 konstante Wandtemperaturen im Bereich von 20 bis 25°C einge stellt und abgesichert werden können.

Der nichtsolare Leistungsanteil an der Wärmegestaltung im Ge bäude 2 wird durch die konventionell raumgeregelte Fußboden heizung 8 aufgebracht. Die Fußbodenheizung 8 besitzt ebenfalls eine Pumpen-/Mischer-Baugruppe 77, arbeitet mit einer Vorlauf temperatur von 35°C und kann sich hydraulisch unter Einsatz einer Regelungseinrichtung 100, eines Mischers 101 und der Sensoren 94, 95 vorlaufseitig direkt aus dem Kombispeicher 6 versorgen. Bei vorhandenem Anschluß an den Bodenplattenspei cher 12 kann das Heizwasser rücklaufseitig zur Temperaturanhe bung durch das im Betonbodenplattenspeicher 12 befindliche Wärmetauscher-Rohrsystem 38 fließen. Der Heizwasser-Kreislauf enthält zumindest ein Ausdehnungsgefäß 39, für dessen Ausle gung die notwendige Wassermenge des Kombispeichers 6 zuzüglich der sich in der Fußboden-/Innenwandheizung 8, 9 befindlichen Wassermenge ausschlaggebend ist. Ist wahlweise kein Anschluß des Bodenplattenspeichers 12 zur Fußboden-/Innenwandheizung 8, 9 bzw. zum Kombispeicher 6 vorhanden, unterliegt der Boden plattenspeicher 12 nur der Speicherung und der Entnahme von Energie über die Verteilerrohre 17, 18 des Solarverteilers 5.

In der Regelungsanlage 15 sind alle elektrotechnischen und elektronischen Regelungselemente der erfindungsgemäßen Anlage 1 zusammengefaßt untergebracht. Die Regelungsanlage 15 kann dabei vorzugsweise eine zentrale Einrichtung sein. Um Kosten zu sparen, kann es aber auch zweckmäßig sein, den Speichern 6, 12, 13, 23 bzw. den Heizungen 6, 8, 9, 10, 11 sowie der Wärmepumpe 14 nur separat fungierende Regelungseinrichtungen 79, 80, 81, 82, 74 zuzuordnen, die entweder kommunizierend oder separat arbeiten.

Die Regelungsanlage 15 betreibt und schaltet im wesentlichen folgende Vorgänge, die vorzugsweise programmtechnisch durchge führt werden:

1. Einschalten der Sole-Wärmepumpe 14 mit den zugehörigen Be triebspumpen 91, 92 für die Versorgung der Wärmepumpe 14 mit Soleflüssigkeit und Heizungsflüssigkeit.
2. Einschalten der Umwälzpumpe 93 für die Fußbodenheizung 8 und/oder Innenwandheizung 9 und Ausregeln des Mischers 101 nach der Vorlauftemperatur am Sensor 94, der Außentempera tur am Sensor 95 und einer Regelkurve.
3. Einschalten der Umwälzpumpe 96 für die Außenwandheizungen 10, 11 innerhalb der Außenwände 35, 36 nach der Außentempe ratur am Sensor 97 und Ausregeln des Mischers 103 nach der Solltemperatur, der Vorlauftemperatur am Sensor 98 und ei ner Regelkurve.
4. Einschalten der Umwälzpumpe 29 im Solarverteiler 5 bei Er reichen einer Differenztemperatur zwischen der Temperatur am Sensor 99 in dem Rücklaufbereich des Solarkollektors 3, 4 und der Temperatur am Sensor 90 des gebäudeseitlichen Erd wärmespeichers 23.
5. Zuschalten der Sole-Wärmepumpe 14 mit allen notwendigen Be triebspumpen bei Wärmebedarf des Kombispeichers 6.
6. Einschalten der Umwälzpumpe 92 für die Zirkulation des Brauchwassers entsprechend der Zeit.
7. Verarbeitung von vorzugsweise fünf Differenztemperaturen mit Einstellung einer Solltemperatur, einer MIN- und MAX-Temperatur und einer Sollwertabweichung und
8. Verarbeitung und Anzeige von mindestens einem Wärmemengen zähler 40.

Durch das Vorhandensein eines RS-232-Anschlusses ist eine Ver bindung zu einer Rechenanlage, einem Drucker, einer übergeord neten zentralen Leittechnik oder einer weiteren Regelungsein heit möglich. Die Regelungsanlage 15 bzw. die Regelungsein richtungen 79, 80, 81, 82; 74 können in einem entsprechenden Schaltschrank bzw. einem Gehäuse untergebracht und neben der Sole-Wärmepumpe 14 und dem hydraulischen Solarverteiler 5 mon tiert sein. Der hydraulische Solarverteiler 5 kann dabei in kompakter Form gehäuseumgeben ausgebildet sein.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß von einer Errei chung von Hochtemperaturen in den Solarkollektoren 3,4 abgese hen wird, weil, wie vordem geschreiben, die Hochtemperaturen in der Anlage 1 nicht wirtschaftlich nutzbar sind. Sollten dennoch Hochtemperaturen (z. B. 80°C) anfallen, so können sie zur Warmwasserbereitung im Warmwasserbereiter 7 direkt genutzt werden. Sind andererseits alle Anlagenspeicher 12, 13, 23 mit Solarenergie gefüllt und nicht weiter aufnahmebereit, dann besteht die Gefahr, daß die Solarkollektoren 3, 4 durch die einstrahlende Solarenergie überhitzt werden. Dabei sichert das Sicherheitsventil 16, die Regelungsanlage 15 und das Ausdeh nungsgefäß 30 die Anlage 1 ab, was weitgehend auch für das Ausdehnungsgefäß 39 gilt.

Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß durch die wechselweise Nutzung der einzelnen verschiedene Temperaturebenen aufweisen den Speicher 6, 12, 13, 23 entsprechend ihrem aktuellen Energie füllstand eine annähernd vollkommene Ausnutzung der anliegen den Solarkollektortemperatur möglich ist. Auf Grund dessen, daß bei bestimmten Nutzungsregimen eine tiefere Temperatur als die Umgebungstemperatur genutzt wird, erfolgt eine Temperatur anhebung nicht nur durch die Globalstrahlung, sondern auch durch die Umgebungstemperatur.

Mit der Erfindung soll erreicht werden, einerseits mit Hilfe des Solarverteilers 5 als auch andererseits durch die Speicher-/Heizungskreisläufe 12/6, 8, 9; 13/10, 11; 23/14, 6 in und unterhalb des Gebäudes 2 eine ganzjährige solare Energiever sorgung des Gebäudes 2 zu ermöglichen.

Durch die erfindungsgemäße, in geeigneter Kombination von be kannten Anlagenteilen ausgebildete solarenergieversorgte Heiz- und Warmwasseranlage 1 und der erfindungsgemäßen Einbindung der Außenwandheizung 10, 11 mittels der horizontal heizrohr- und betongefüllten Außenwände können die geforderten Niedrig energiehaus-Kennwerte erreicht und überraschend positiv noch weit unterschritten werden.

Bezugszeichenliste

1

Heiz- und Warmwasseranlage

2

Gebäude

3

Solarkollektor

4

Solarkollektor

5

Solarverteiler

6

Kombispeicher

7

Warmwasserbereiter

8

Fußbodenheizung

9

Innenwandheizung

10

Außenwandheizung

11

Außenwandheizung

12

Bodenplattenspeicher

13

Erdwärmespeicher, gebäudezentraler

14

Wärmepumpe

15

Regelungsanlage

16

Sicherheitsventil

17

Verteilerrohr (Vorlauf)

18

Verteilerrohr (Rücklauf)

19

Vorlaufabzweigung

20

Vorlaufabzweigung

21

Vorlaufabzweigung

22

Vorlaufabzweigung

23

Erdwärmespeicher, gebäudeseitlicher

24

Verteilerausgang

25

Verteilerausgang

26

Verteilerausgang

27

Verteilerausgang

28

Dämmschicht

29

Pumpenbaugruppe

30

Ausdehnungsgefäß

31

Bodenplatte

32

Dämmschicht

33

Frostschürze

34

Streifen

35

Außenwand

36

Außenwand

37

Rohrsystem

38

Rohrsystem

39

Ausdehnungsgefäß

40

Wärmemengenzähler

41

Wärmetauscher

42

Fußpunkt

43

Oberkante Erdreich

44

Streifen

45

Temperaturschutz

46

Verteiler

47

Verteiler

48

Verteiler

49

Verteiler

50

Wärmetauscher

51

Raum

52

Raum

53

Rohrsystem

54

Mantelstein

55

Mantelstein

56

Mantelstein

57

Mantelstein

58

Mantelstein

59

Mantelbaustein

60

Nutrinne

61

Federeinfügung

62

Kernkanal, horizontal

63

Kernkanal, horizontal

64

Kernkanal, horizontal

65

Dämmschicht

66

Dämmschicht

67

Dämmschicht

68

Rohr

69

Rohr

70

Rohr

71

Steg

72

Rohrsystem

73

Kernbereich

74

Regelungseinrichtung

75

Steg

76

Pumpen-/Mischergruppe

77

Pumpen-/Mischergruppe

78

Regler mit Pumpenlogik

79

Regelungseinrichtung

80

Regelungseinrichtung

81

Regelungseinrichtung

82

Regelungseinrichtung

83

Sensor

84

Sensor

85

Sensor

86

Sensor

87

Sensor

88

Sensor

89

Sensor

90

Sensor

91

Pumpe

92

Pumpe

93

Pumpe

94

Sensor

95

Sensor

96

Pumpe

97

Sensor

98

Sensor

99

Sensor

100

Regelungseinrichtung

101

Mischer

102

Regelungseinrichtung

103

Mischer

104

Steg

105

Steg

106

Einfüllkanal, vertikal

107

Einfüllkanal, vertikal

108

Betonfüllhöhe

109

Einfüllkanal, vertikal

110

Kaltwasserzufluß

111

Warnwasserabgang

112

Sensor

113

Sensor

114

Sensor

115

Vertikalrohr, gebogen

Claims

1. Solarenergieversorgte Heiz- und Warmwasseranlage für Ge bäude, enthaltend mindestens einen Solarkollektor (3, 4) mit einem hydraulischen, die Solarenergie in Wärmetauscher transportierenden Solarverteiler (5), einen daran ange schlossenen Kombispeicher (6) höchster Temperaturebene mit einem Warmwasserbereiter (7) und mit einer Fußboden-/Innen wandheizung (8, 9) sowie mehrere im Gebäudebodenbe reich befindliche, energieauf- und -entladbare Anlagen speicher (12, 13, 23) nachgestufter Temperaturebenen zum Eintrag, zur Speicherung und zum Austrag der Solarenergie, eine mit einem der Anlagenspeicher in Verbindung stehende Außenwandheizung (10, 11), mindestens eine thermosensoren gestützte Regelungsanlage (15) sowie eine zugeordnete Si cherheitstechnik (16),
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Solarkollektor (3, 4) und der Solarverteiler (5) bilden mit vor lauf- und rücklaufseitigen Verteilerrohren (17, 18) einen durchgängigen Flüssigkeitskreislauf,
b) der Kombispeicher (6) und die Anlagenspeicher (12, 13, 23) der nachgestuften Temperaturebenen sind über den jeweils eigenen Vor- und Rücklauf an den Solarvertei ler (5) seriell hintereinander eingeschaltet angeschlos sen,
c) der Anlagenspeicher (12) mit der höchsten nachgestuften Temperaturebene ist wärmeaustragsseitig wahlweise indirekt mit dem Kombispeicher (6) und/oder mit der Fuß boden-/Innenwandheizung (8, 9) verbunden,
d) der Anlagenspeicher (13) mit einer der mittleren Tempe raturebenen ist wärmeaustragsseitig direkt mit der Außen wandheizung (10, 11) verbunden,
e) der Anlagenspeicher (23) mit der niedrigsten Tempera turebene ist wärmeaustragsseitig wahlweise direkt mit ei ner Wärmepumpe (14) verbunden, die den Kombispeicher (6) wärmeeintragend unterstützt,
f) die Regelungsanlage (15) ist mit den den Speichern (6, 12, 13, 23) zugeordneten Verteilern (46, 47, 48, 49) des Solarverteilers (5) und den Pumpen-/Mischer-Baugruppen (76, 77) der Heizungen (8, 9, 10, 11) signaltechnisch derart verbunden, daß ein rangvorgegebenes Zusammenspiel zwischen den Speichern (6, 12, 13, 23) bezogen auf die bereitgestellte Solarenergie und die abgeforderte Speicherenergie besteht, wobei die jeweils den vorhergehenden Speicher (6, 12, 13) verlassende, in der Solarverteilerflüssigkeit verbleibende Solarenergie in mindestens einem der nachfolgenden Anla genspeicher (12, 13, 23) gleichzeitig oder zeitversetzt ein tragbar und je nach Bedarf wärmeaustragsseitig in die Speicher (6) bzw. Heizungen (8, 9, 10, 11) übertragbar ist und
g) die Außenwandheizung (10, 11) ist innerhalb einer wand zugehörigen verlorenen Schalung enthalten, in deren Kern bereich (73) eine nach außen gerichtet wärmeisolierende, vertikale Dämmschicht (65, 66, 67), mindestens ein verleg tes, solarenergietransportierendes Rohrsystem (68, 69, 70; 115) sowie rohrsystemumgebend verfüllter Beton (67,68) für gebäudetragende Außenwände (35, 36) vorhanden sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturebenennachgestuften Anlagenspeicher (12, 13, 23) unterirdisch angeordnet sind und vorzugsweise einen Bodenplattenspeicher (12) mit höherer Temperaturebe ne, einen gebäudezentralen Erdwärmespeicher (13) mit mitt lerer Temperaturebene und einen gebäudeseitlichen Erdwär mespeicher (23) mit niedrigster Temperaturebene darstel len, wobei die Anlagenspeicher (12; 13; 23) als Kollektoren für die jeweils wärmeaustragsseitig angeschlossenen Hei zungen (6, 8, 9; 10, 11; 14, 6) dienen.

3. Anlage nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufabzweigungen (19, 20, 21, 22) der ange schlossenen Speicher (6, 12, 13, 23) im Solarverteiler (5) gesteuerte Verteilerausgänge (24, 25, 26, 27) aufweisen, die mit der Regelungsanlage (15) bzw. zugehörigen Regelungs einrichtungen (79, 80, 81, 82) verbunden sind, die in einer vorgegebenen Rangfolge (6-12-13-23) die Verteilerausgänge (24, 25, 26, 27) für die jeweils von Speicher zu Speicher (6-12, 12-13, 13-23) weniger Solarenergie enthaltende Flüs sigkeitsströmung derart öffnen, daß vorlaufseitig eine ständige Anströmung der Solarkollektoren (3, 4) mit der eine Temperatur zwischen 10 bis 30°C aufweisenden Flüssig keit vorgesehen ist, wobei der Bodenplattenspeicher (12) wahlweise indirekt mit dem Kombispeicher (6) und/oder mit der Fußboden-/Innenwandheizung (8, 9) sowie der gebäudezen trale Erdwärmespeicher (13) direkt mit der Außenwandhei zung (10, 11) zur Übergabe der in ihm gespeicherten Solare nergie verbunden sind und der gebäudeseitliche Erdwärme speicher (23) direkt an die Wärmepumpe (14) angeschlossen ist, die die dort gespeicherte Solarenergie je nach Bedarf direkt in den Kombispeicher (6) führt, wobei bei indirek ter Kopplung ein wärmeeintragender Frostschutzmittelflüs sigkeitskreislauf (37) und ein davon getrennter wärmeaus tragender Wasserkreislauf (38) vorhanden sind sowie bei direkter Kopplung der wärmeeintragende und wärmeaustragen de Frostschutzmittelflüssigkeitskreislauf in einem Rohrsy stem (72, 53) enthalten ist.

4. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Bereichen vor den Verteilerausgängen (24, 25, 26, 27) und den unmittelbaren Bereichen der Speicher (6, 12, 13, 23) jeweils Temperaturmeßstellen mit Thermosensoren (83, 84, 85, 86; 87, 88, 89, 90) zugeordnet sind, die die momentanen Rücklauf- bzw. Speichertemperaturen messen und zu deren signaltechnischen Weiterleitung mit den Regelein richtungen (79, 80, 81, 82) bzw. der Regelungsanlage (15) verbunden sind, die die den jeweiligen Speichern (6, 12, 13, 23) zuzuordnenden Temperaturdifferenzen derart auswerten, daß je nach Energieangebot die zugehörigen Ver teilerausgänge, insbesondere Dreiwegeventile (24, 25, 26, 27) im Solarverteiler (5) umschalten.

5. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenplattenspeicher (12) wahlweise zwei hydrau lisch getrennte Rohrsysteme (37, 38) besitzt, die im Raster von vorzugsweise 100 mm verlegt sind, wobei das erste Rohrsystem (37) die Solarenergie in die Bodenplatte (31) einträgt und speichert, wobei das andere wahlweise vorge sehene Rohrsystem (38) gesteuert die gespeicherte Wärme austrägt und wobei die Bodenplatte (31) vorzugsweise mit einer nach oben zum Gebäude (2) gerichteten wärmeisolie renden Dämmschicht (32) ausgebildet ist.

6. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenplattenspeicher (12) mit einem Verteiler (47) und dem wärmeeintragenden Rohrsystem (37) an dem Solarver teiler (5) angeschlossen ist und wahlweise mit dem anderen wärmeaustragenden Rohrsystem (38) mit dem Kombispeicher (6) und/oder der Fußboden-/Innenwandheizung (8,9) in ge nannter Reihe kreislaufartig verbunden ist.

7. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Solarkollektor (3, 4) vorzugsweise als Großflächen kollektor ausgebildet ist, der so optimal wie möglich nach Süden ausgerichtet und dessen Kollektorneigung, z. B. bei einem Winkel von größer als 45°, insbesondere dem Winter stand der Sonne angepaßt ist.

8. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (6, 12, 13, 23) mit dem jeweils speicherzu gehörigen Vorlauf und Rücklauf in dem rücklaufsseitigen Verteilerrohr (18) des Solarverteilers (5) hintereinander derart angeordnet eingeschaltet sind, daß nach beendetem Energieeintrag die Solarkollektoren (3, 4) vorlaufseitig ständig relativ kalt anströmbar und vorzugsweise mit einer maximalen Betriebstemperatur von zwischen 50 bis 65°C be treibbar sind.

9. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarkollektoren (3, 4) mindestens eine Pumpenbau gruppe (29) besitzen, die mit ihrer Sicherheitseinrichtung (16) die Solarkollektoren (3, 4) auf einen inneren Druck von 6,0 bar absichert, wobei vorzugsweise die Pumpenbau gruppe (29) in das Rücklaufverteilerrohr (18) eingebunden ist.

10. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kombispeicher (6) vorzugsweise als ein Pufferspei cher herkömmlicher Bauart mit mindestens einem innen lie genden fremderhitzbaren Warmwasserbereiter (7) ausgebildet ist und mit der Fußboden-/Innenwandheizung (8, 9) in Ver bindung steht, wobei durch den Eintrag von Solarenergie in den Kombispeicher (6) Brauchwasser im Warmwasserbereiter (7) erwärmbar und die Solarenergie in die angeschlossene Fußboden-/Innenwandheizung (8, 9) weiterleitbar ist.

11. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsam mit der Wärmepumpe (14) oder anstelle der Wärmepumpe (14) an den Kombispeicher (6) zum Nachheizen eine beliebige andere Wärmequelle, insbesondere ein Elek troheizstab mit Nachtstrom oder eine Gasbrennwerttherme angeschlossen ist.

12. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gebäudezentrale Erdwärmespeicher (13) sich unmit telbar unter der Bodenplatte (31) befindet und dem Boden plattenspeicher (12) als wärmeaufnehmende Dämmschicht nach unten dient.

13. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im gebäudezentralen Erdwärmespeicher (13) befind liche Rohrsystem (72) im Raster von vorzugsweise 100 mm verlegt und auf eine Regelungseinrichtung (81) aufgeschal tet ist, wobei sich die Temperaturen im Erdwärmespeicher (13) vorzugsweise auf eine mittlere Temperaturebene zwi schen 20 bis 40°C einstellen.

14. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gebäudeseitliche Erdwärmespeicher (23) vorzugswei se horizontal und vertikal aufgebaut ist und aus einem gleichmäßig flach im Raster verlegten PE-Rohrsystem (53) besteht, wobei die vertikalen Bohrungen vorzugsweise bis zu 2,5 m tief und mit gleich ausgebildetem verlegtem Rohr vorzugsweise im Tauchsiederprinzip bestückt sind.

15. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gebäudeseitliche Erdwärmespeicher (23) der Sole-Wärmepumpe (14) als Erdkollektor dient und auf Grund der Anbindung an den hydraulischen Solarverteiler (5) und der anfallenden Wärmeverluste des gebäudezentralen Erdwärme speichers (13) ständig auf der niedrigsten Temperaturebene vorzugsweise zwischen 10 bis 20°C mittels der Regelungs einrichtung (82) einstellbar ist.

16. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung von Größe und Leistung der Sole-Wärmepumpe (14) vom Wärmebedarf des Gebäudes (2) derart abhängig ist, daß die Wärmepumpe (14) bei Havarie im Be reich der Solarkollektoren (3, 4) maximal den gesamten Wär mebedarf des Gebäudes (2) leistet.

17. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sole-Wärmepumpe (14) im wesentlichen die Verdich teranlage mit den geräteinternen Wärmetauschern, eine Sole- und eine Heizungspumpe (91, 92), Sicherheitsbauteile und eine Regelungseinrichtung (74) umfaßt sowie über das wärmetauschende Rohrsystem (72, 53) wärmeaustragsseitig mit dem gebäudeseitlichen Erdwärmespeicher (23) verbunden ist.

18. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußboden-/Innenwandheizung (8, 9) mit einer Vor lauftemperatur von vorzugsweise 35°C arbeitet, sich hy draulisch direkt aus dem angeschlossenen Kombispeicher (6) versorgt und wahlweise rücklaufseitig durch das Rohrsystem (38) des Bodenplattenspeichers (12) führt.

19. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Außenwandheizungen (10,11) mindestens eine Pum pen-/Mischer-Baugruppe (96, 76) zugeordnet ist, mit der unter Einsatz einer Regelungseinrichtung (102), des Mischers (103) und der Sensoren (97, 98) eine vorzugsweise konstante in die Innenräume (51, 52) gerichtete Temperatur einstell bar ist.

20. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandheizung (10, 11) vorzugsweise mit Mantel steinen (54 bis 59) aufgebaut ist, die derart übereinander verrastet sind, daß steinbenachbarte, mantelinnere hori zontale und vertikale Kern-/Einfüllkanäle (62, 63, 64; 106, 107, 109) zur Rohrsystemverlegung und Betonverfül lung ausgebildet sind.

21. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Außenwandheizung (10, 11) gehörenden Mantel steine (54, 55, 56, 57, 58, 59) im Längs- und im Querschnitt vorzugsweise H-, doppel-H- oder mehrfach-H-förmig od. dgl. ausgebildet sind.

22. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichteten schalenden Außenmäntel der Mantelsteine (54, 55, 56, 57, 58, 59) mit der im Kernbereich (73) befindlichen wärmeisolierenden Dämmschicht (67, 65, 66) versehen sind, wobei die den Außen- und Innenmantel ver bindenden H-Stege (71, 75) vorzugsweise vollkommen oder teilweise umgeben aus Dämmaterial bestehen.

23. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung des Ausdehnungsgefäßes (30) des Solarverteilers (5) von der maximalem Betriebstemperatur, der Stillstandstemperatur, den jeweilig zugehörigen Frost schutzmittelflüssigkeitsmengen und den Parametern der Si cherheitseinrichtung (16) abhängig ist.

24. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regelungsanlage (15) vorzugsweise alle elektro technischen und elektronischen Regelungselemente zusammen gefaßt untergebracht sind, die folgende Vorgänge vorzugs weise programmtechnisch schalten:

1) Einschalten der Sole-Wärmepumpe (14) mit den zugehöri gen Betriebspumpen (91, 92) zur Versorgung der Wärmepumpe (14) mit Soleflüssigkeit und Heizungsflüssigkeit.
2) Einschalten der Umwälzpumpe (93) für die Fußbodenhei zung (8) und/oder Innenwandheizung (9) und Ausregeln des Mischers (101) nach der Vorlauftemperatur am Sensor (94), der Außentemperatur am Sensor (95) und einer Regelkurve.
3) Einschalten der Umwälzpumpe (96) für die Außenwandhei zungen (10, 11) innerhalb der Außenwände (35, 36) nach der Außentemperatur am Sensor (97) und Ausregeln des Mischers (103) nach der Solltemperatur, der Vorlauftemperatur am Sensor (98) und einer Regelkurve.
4) Einschalten der Umwälzpumpe (29) des Solarverteilers (5) bei Erreichen einer Differenztemperatur zwischen der Temperatur am Sensor (99) in den Rücklaufsbereichen des Solarkollektors (3, 4) und der Temperatur am Sensor (90) des gebäudeseitlichen Erdwärmespeichers (23).
5) Zuschalten der notwendigen Betriebspumpen der Sole-Wärmepumpe (14) bei Wärmebedarf des Kombispeichers (6).
6) Einschalten der Umwälzpumpe (92) für die Zirkulation des Brauchwassers entsprechend der Zeit.
7) Verarbeitung von vorzugsweise fünf Differenztemperatu ren mit Einstellung einer Solltemperatur, einer MIN- und MAX-Temperatur und einer Sollwertabweichung und
8) Verarbeitung und Anzeige von mindestens einem Wärmemen genzähler (40).

25. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsanlage (15) bzw. die Regelungseinrichtun gen (79, 80, 81, 82; 74) in einem entsprechenden Schaltschrank bzw. einem Gehäuse untergebracht sowie neben der Sole-Wärme pumpe (14) und dem vorzugsweise gehäuseumgebenen, kompakt ausgebildeten, hydraulischen Solarverteiler (5) montiert sind.