EP4269890B1 - Verfahren und system zur temperierung eines gebäudes - Google Patents

Verfahren und system zur temperierung eines gebäudes

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EP4269890B1
EP4269890B1 EP23169921.6A EP23169921A EP4269890B1 EP 4269890 B1 EP4269890 B1 EP 4269890B1 EP 23169921 A EP23169921 A EP 23169921A EP 4269890 B1 EP4269890 B1 EP 4269890B1
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EP
European Patent Office
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storage element
circuit
balancing
medium
air
Prior art date
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EP23169921.6A
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EP4269890C0 (de
EP4269890A1 (de
Inventor
Klaus Volker Roschmann
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ERNE AG Holzbau
Original Assignee
ERNE AG Holzbau
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Publication date
Application filed by ERNE AG Holzbau filed Critical ERNE AG Holzbau
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Application granted granted Critical
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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 for an enclosed space or a plurality of spaces, for example, an office, 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 is known that can be installed in new or existing buildings to heat or cool rooms, thereby contributing to the efficient use of renewable energy sources by temporarily storing heat. Furthermore, the indoor climate can be adapted more efficiently and cost-effectively to individual needs.
  • the wall and ceiling element according to EP 1 470 372 B1 The device contains a closed box for the intermediate storage of heat as a latent heat storage system.
  • the box contains a phase change material based on normal paraffin or a salt hydrate, with the addition of thermally conductive fins or graphite to increase the thermal conductivity of the phase change material.
  • thermoactive building component systems are also used in which pipe registers are integrated into building components to supply water.
  • These systems incorporate heating or cooling components, known as thermoactive building component systems.
  • thermoactive building component systems are characterized by the ability to regulate surface temperature using water-filled pipe registers across a large surface area, such as a wall, ceiling, or floor. This surface temperature regulation is achieved by utilizing small temperature differences between the room temperature and the water temperature.
  • the heat storage capacity of concrete can be used for room temperature control.
  • the pipe registers are integrated into a concrete slab serving as a ceiling, wall, or floor element.
  • Such a pipe register typically consists of plastic pipes embedded in the concrete slab or capillary tube mats through which water flows as the heating or cooling medium.
  • the water temperature can typically range from 18 to 28 degrees Celsius.
  • the achievable room temperature can range from 21 to 24 degrees Celsius in winter and from 23 to 26 degrees Celsius in summer.
  • thermally activated building systems reaches its limits when cooling requirements increase due to rising temperatures caused by climate change, or when the building's use changes. These factors must therefore be considered during the building planning phase.
  • solar energy can be integrated into the heating concept, as shown in the document. KR102241214B1 is described.
  • a latent heat storage system is also required for the operation of this heating concept, so that the heat energy transferred by the sun can be stored for later use.
  • thermoactive wall elements As for example in the WO2009006343 A1
  • the wall element consists of two concrete slabs with an insulating layer between them.
  • One of the concrete slabs contains a coiled pipe for a heat transfer fluid.
  • the coiled pipe is connected to a hot water source for hot water and to a cold water source for cold water.
  • the coiled pipe can run through several concrete slabs, i.e., several wall elements arranged side by side.
  • thermoactive wall element cannot compensate for temperature differences between individual wall elements.
  • Temperature differences can arise from different heating or cooling of different rooms or from different exposure of the wall elements to solar radiation.
  • the humidity of the room air generally decreases during the heating season.
  • the heated air is extracted from the system and according to KR102241214B1
  • the warm air is supplied to the surrounding environment. Since the warm air can hold more moisture than the cold air supplied to the solar heating system during the heating season, this results in a gradual reduction in the humidity level of the room air.
  • a method for temperature control of a building by means of a system comprising a storage element, a circuit designed for conveying at least one heating medium or a coolant, wherein the storage element contains at least a part of the circuit, wherein the heating medium or coolant is conveyed in the circuit, and wherein the
  • the storage element contains a balancing circuit with a balancing fluid that circulates within the circuit.
  • the storage element forms at least one boundary of a space within the building.
  • the balancing circuit is designed for temperature equalization.
  • the balancing circuit contains a balancing fluid that circulates within it, allowing the heating medium to transfer thermal energy to the balancing fluid via the storage element. This thermal energy is then supplied to the storage element to heat the space containing the storage element.
  • the coolant can extract thermal energy from the balancing fluid to cool the storage element, thereby extracting thermal energy from the space for cooling purposes.
  • thermoactive heating or cooling system 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 installed in the ceiling of the room.
  • the ceiling can be a concrete slab.
  • a thermoactive component system can be installed in the floor of the room, for example, in the flooring, particularly in a screed.
  • the ceiling can be a radiant heating or cooling ceiling with thermal coupling to the building, especially the building mass.
  • all rooms are interconnected by means of a balancing circuit.
  • the thermal energy of the rooms can equalize to an average value.
  • individual rooms that generate a surplus of thermal energy, and would therefore overheat can transfer thermal energy to rooms that have a thermal energy deficit, and would therefore cool down.
  • the storage element in a cool room absorbs heat via the equalization circuit.
  • the storage element in a warm room releases heat via the equalization circuit.
  • a passive house concept can be implemented using each of these embodiments.
  • the storage element comprises a first circuit in which the heating medium is circulated when a temperature increase is required, and a second circuit in which the coolant is circulated when a temperature reduction is required.
  • the first circuit is thus designed to circulate a heating medium.
  • the second circuit is designed to circulate a coolant.
  • the equalization circuit contains the equalization agent.
  • the equalization circuit includes a conveying means by which the equalization agent can be circulated within the equalization circuit. This variant allows for a further improvement in heat exchange or accelerated temperature equalization via the storage element(s).
  • the circuit to the storage element can contain at least one shut-off device, allowing a supply of heating medium or coolant to the storage element when a temperature control requirement is detected for the affected storage element that cannot be met by the compensating medium.
  • the shut-off device can, for example, be designed as a diverter valve.
  • a passive house concept can be implemented, which is extended with a system featuring active heating and cooling.
  • a two-pipe changeover system can be used, for example, which allows heating or cooling depending on the outside temperature.
  • a four-pipe system can also be used, which allows for both heating and cooling.
  • the circuit contains at least one shut-off device, so that a supply of at least one of the heating media or coolants to the storage element(s) only occurs when a temperature control requirement is detected for the storage element in question, which cannot be achieved by means of the balancing medium.
  • This method variant ensures that only a minimal energy input to or output from the system is required.
  • a building temperature control system comprises a storage element and a circuit designed to circulate a heating medium or a cooling medium within the storage element.
  • the storage element forms at least one boundary of a space within the building.
  • the storage element includes a balancing circuit designed for temperature equalization.
  • This balancing circuit circulates a balancing medium, and both the circuit and the balancing circuit are at least partially located within the storage element.
  • Thermal energy can be transferred from the heating medium to the balancing medium via the storage element, thus supplying thermal energy to the storage element to heat the space containing the storage element.
  • thermal energy can be extracted from the balancing medium via the cooling medium, allowing the storage element to be cooled and thermal energy to be extracted from the space for cooling purposes.
  • the system for temperature control of a building comprises a storage element, a first circuit designed to convey a heating medium, a second circuit designed to convey a coolant, and the equalization circuit containing an equalization medium, wherein the first and second circuits and the equalization circuit are at least partially arranged in the storage element.
  • the heating medium comprises a heating fluid which can be guided through the storage element in a fluid line, allowing it to flow through the fluid line 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 through the storage element in a fluid line, allowing it to flow through the fluid line arranged in the storage element.
  • the fluid line can be designed as a cooling line.
  • the fluid line is alternatively supplied with a heating fluid or a cooling fluid.
  • a heating line is provided for the heating fluid and a cooling line for the cooling fluid.
  • the heating line is designed only for the heating fluid and the cooling line only for the cooling fluid.
  • the equalization circuit is designed as a closed circuit.
  • the equalization circuit contains a conveying medium for the equalization medium.
  • the compensating medium comprises a temperature control fluid that can be guided through the storage element in a compensating line; in other words, the temperature control fluid can flow through the storage element in a compensating line.
  • the temperature control fluid can flow in the compensating line of the compensating circuit.
  • a conveying device such as a pump, can be connected to the compensating line for this purpose.
  • This embodiment has the advantage that the temperature control fluid can always circulate through the storage element(s), so that an average temperature can be set.
  • at least the circuit or the compensating circuit extends over a plurality of storage elements.
  • the first circuit, the second circuit, and the compensating circuit extend over a plurality of storage elements.
  • the equalization circuit can compensate for site-specific influences caused by the building's orientation. For example, the temperature is equalized between the south-facing and north-facing storage elements connected to the equalization circuit, resulting in a homogeneous core temperature for the thermal mass storage.
  • a shut-off device can be assigned to the storage element or each of the storage elements, such that a compensating agent can only be supplied to the storage element or each of the storage elements when the corresponding shut-off device is open.
  • the shut-off device can be designed as a valve if the compensating agent is designed as a temperature control fluid.
  • the shut-off device is only opened when a need for temperature control is detected for the storage element in question.
  • the circuit or the first and second circuits may contain at least a shut-off device to prevent the supply of at least one of the heating media 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 chamber, an air conveying element arranged in the ventilation chamber, an air transport duct, an air exchange duct, a A connecting element and a connection element for supplying or expelling ambient air.
  • the air conveying element is in fluid-conducting communication with the connection element and the air transport duct and can either convey air from the connection element into the air transport duct or convey air from the air transport duct into the connecting element.
  • the ventilation chamber is in fluid-conducting communication with the connecting element.
  • the connecting element is in fluid-conducting communication with the air transport duct via the air exchange duct.
  • the ventilation chamber shares a common surface with the storage element, allowing heat energy to be transferred from the storage element to the ventilation chamber or from the ventilation chamber to the storage element.
  • first operating mode When air is conveyed from the connection element into the ventilation space, this process is referred to below as the first operating mode.
  • second operating mode When air is conveyed from the ventilation space into the connection element, this process is referred to below as the first operating mode.
  • Each of the first and second operating modes constitutes a cycle.
  • the air conveying element is switchable, which means that the direction of airflow into the air transport duct, the air exchange duct, and the connecting element can be reversed.
  • the air conveying element operates by alternately supplying and extracting air from the ventilation space. Specifically, the air conveying element can be switched periodically.
  • the operating principle is modeled on the human breathing process.
  • the ventilation chamber corresponds to the lungs, except that instead of oxygen transfer, heat is transferred from the storage element to the air flowing in the ventilation chamber, or heat is released from the air flowing in the ventilation chamber to the storage element.
  • the airways correspond to the air transport duct, the air exchange duct, and the connecting element.
  • the diaphragm, responsible for air transport, corresponds to the air delivery element.
  • the nose for fresh air intake and stale air expulsion, corresponds to the connection element.
  • the connection element establishes the link to the environment; this is typically a facade opening. The connection element can therefore be in fluid-conducting contact with the building's surroundings.
  • the connecting element is designed either as a ventilation element or as a venting element.
  • the connecting element is designed either as an air inlet element or as an air outlet element.
  • the air conveying element includes a fan.
  • the fan can be used to generate the required volume of air for an enclosed space if the ventilation space does not contain or is not connected to other airflow sources.
  • the air exchange duct is designed as a slot between two wooden support elements.
  • a slot is only one embodiment of an exchange duct.
  • the air exchange duct can, for example, be tubular.
  • the air exchange duct can contain several sub-ducts.
  • the air exchange duct contains diverting or deflecting elements to increase the available heat exchange surface.
  • the storage element comprises a concrete slab.
  • the heat storage function of a concrete slab such as one embedded in a floor slab, is not strictly necessary.
  • the storage element can include a thermal floor. This embodiment is particularly suitable for applications requiring only a smaller storage mass.
  • the thermal floor can contain multiple pipe elements for a heat transfer fluid.
  • the ventilation system according to the invention can be combined with other heating or cooling systems.
  • heating systems include radiant ceilings, underfloor heating, or wall heating panels.
  • cooling systems include chilled ceilings or wall cooling panels.
  • the storage element includes at least one pipe element for circulating a heat transfer fluid.
  • a heat transfer fluid for example water can be used as the heat transfer fluid.
  • the air conveying element is switchable to reverse the direction of airflow.
  • connection element is designed as a facade opening.
  • the facade opening can be equipped with weather protection to prevent moisture from penetrating the building.
  • the ventilation system comprises a control unit and/or a regulation unit.
  • the duration of a cycle can be set using the control unit and/or regulation unit.
  • the cycle can comprise a first operating mode or a second operating mode.
  • the cycle duration can be the same for both the first and second operating modes.
  • the air conveying element In the first operating mode, can be configured such that air can flow from the connection element into the ventilation space. In the second operating mode, the air conveying element can be configured such that air can flow from the ventilation space to the connection element.
  • the cycle duration can be shorter for the first operating mode than for the second if the flow velocity in the connection element is higher when entering the ventilation system than when exiting it. For example, if wind hits the connection element, the wind speed adds to the flow velocity that can be generated by the air conveying element, such as when the connection element is located on the upwind side.
  • the cycle duration can be longer for the first operating mode than for the second if the flow velocity in the connection element is lower when entering the ventilation system than when exiting it. If the connection element is located on the leeward side of the building, the air handling unit must also compensate for the resulting negative pressure. Therefore, any difference in air volume can be compensated for by extending the cycle duration of the first operating mode and correspondingly reducing the cycle duration 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 located on the upwind side, the cycle in the first operating mode can be adjusted accordingly.
  • the cycle might have a duration of 20 seconds in one operating mode and a duration of 40 seconds in the second.
  • the cycle in the first operating mode might have a duration of 35 seconds, and the cycle in the second operating mode might have a duration of 25 seconds.
  • 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. Furthermore, the duration of the cycle is limited by the development of unsteady flow.
  • the thermal efficiency of a storage element 100 mm thick can be equivalent to that of a storage element approximately 300 mm thick. Energy transfer is made possible by the storage element. Thermal energy can be transferred from the air to the storage element and stored there until it can be released back into the cooler air (for example, overnight).
  • the air transport duct can be designed as an air distribution duct or an air collection duct.
  • a non-steady-state airflow can be created by alternating ventilation and exhaust. It has been shown that a non-steady-state airflow results in outstanding comfort. In particular, heat recovery can exceed 90%. Humidity recovery can exceed 80%.
  • the use of the ventilation system according to the invention does not require central ventilation units.
  • the use of the ventilation system according to the invention does not require air distribution ducts for the horizontal or vertical distribution of air from central ventilation units to the rooms.
  • the inventive method and system mean that building heating is only necessary when heating the entire building is required. Similarly, building cooling is only necessary when cooling the entire building is required. Surprisingly, this results in a significant reduction in both the heating and cooling seasons. It is even possible that some buildings will not require any additional heating and/or cooling equipment.
  • the buffer storage tank should ideally be regenerated daily. Rooms can also be heated by supplied heat energy and cooled by released heat energy, with the buffer storage tank primarily used for cooling.
  • 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, whereby the lower room boundary has been omitted for the sake of simplicity. Only one of the ventilation systems 1 is labeled; the other three ventilation systems have the same structure. Therefore, for the description of the three further ventilation systems, reference is made to the following description of the ventilation system 1 on the right-hand side of the drawing.
  • the ventilation system 1 for ventilating a building 10 comprises a storage element 11, a ventilation chamber 2, an air conveying element 3 arranged in the ventilation chamber 2, an air transport duct 4, an air exchange duct 5, a connecting element 6 and a connection element 7 not visible in this illustration (see Fig. 3 ) for supplying or expelling ambient air.
  • the air conveying element 3 is in fluid-conducting communication with the connection element 7 and the air transport channel 4, so that either air can be conveyed from the connection element 7 into the air transport channel 4 or air can be conveyed from the air transport channel 4 into the connection element 7.
  • the ventilation systems shown depict a first operating mode, according to which air can be conveyed from the connection element 7 into the air transport duct 4 by means of the air conveying element 3, from there into the air exchange duct 5, flows through the air exchange duct 5 and then enters the ventilation room 2 via the connecting element 6.
  • the air flows through the ventilation room 2 in a non-steady flow and can leave it via the openings 8 located on its side to enter room 9 in order to temper room 9 as required.
  • the ventilation systems shown depict a second operating mode in which air is drawn from ventilation chamber 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, and is then conveyed beyond the system boundaries via the connection element 7 to the surrounding area of the building by means of the air conveying element 3.
  • the air flows in an unsteady flow from chamber 9 through the openings 8 into ventilation chamber 2 and can leave this chamber via the connecting element(s) 6 to be discharged from the ventilation system.
  • Ventilation system 1 can periodically switch between the first and second operating modes.
  • Each of the first or second operating modes can also be referred to as a cycle.
  • Moisture can be absorbed in air exchange duct 5 when air flows from connection element 7 into ventilation space 2 during the first operating mode. Moisture can be released from air exchange duct 5 when air is extracted from ventilation space 2 during the second operating mode. If the walls of air exchange duct 5 contain or are made of wood, the wood can absorb at least some of the moisture from the air in ventilation space 2. Warm air can The air exchange duct 5 is cooled. When the warm air from ventilation room 2 is cooled, it can hold less moisture, which is then absorbed by the wood.
  • cool ambient air which is blown into the building through the connection element 7
  • Ventilation room 2 shares a common surface with the storage element 11, allowing heat energy to be transferred from the air in ventilation room 2 to the storage element 11. The excess heat energy from the warm air can thus be absorbed by the storage element 11 and retained until the next cycle begins. Further heat energy and moisture are extracted from the air in the air exchange duct 5, making it available again for the next cycle.
  • the first operating mode corresponds to inhalation and is subsequently referred to as the inhalation period.
  • the second operating mode corresponds to exhalation and is subsequently referred to as the exhalation period.
  • FIG. 3 Figure 1 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 chamber 2, an air conveying element 3 arranged in the ventilation chamber 2, an air transport duct 4, an air exchange duct 5, a connecting element 6, and a connection element 7 for supplying or expelling ambient air.
  • the air conveying element 3 is in fluid-conducting communication with the connection element 7 and the air transport duct 4, so that air can either be conveyed from the connection element 7 into the air transport duct 4 or air can be conveyed from the air transport duct 4 into the connection element 7.
  • the ventilation chamber 2 is in fluid-conducting communication with the connecting element 6, the connecting element 6 being connected to
  • the air transport duct 4 is in fluid-conducting connection via the air exchange duct 5.
  • the ventilation chamber 2 has a common surface with the storage element 11, so that thermal energy can be transferred from the storage element 11 to the air in the ventilation chamber 2, or thermal energy can be transferred from the air in the ventilation chamber 2 to the storage element 11.
  • the air conveying element 3 may include a fan.
  • the connecting element 6 is according to Fig. 3
  • the connection element 7 is 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 can comprise a concrete slab.
  • the storage element 11 contains at least one pipe element 12 for the circulation of a heat transfer fluid, which is schematically shown in Fig. 2 This is indicated.
  • a plurality of pipe elements 12 can be provided.
  • An example of an arrangement of pipe elements 12 in a storage element is shown in Fig. 6 the EP 1 470 372 B1 As shown, these pipe elements are designed as capillary tubes embedded in a pipe mat. This solution improves controllability.
  • Fig. 4 shows a view from below of ventilation system 1 during the exhalation period. This representation differs from Fig. 3 in that the connecting element 6 is designed as a venting element. The connecting element 7 is designed as an air outlet element.
  • the ventilation system 1 according to Fig. 3 or Fig. 4
  • the system comprises a control unit and/or a regulation unit 13.
  • the control unit and/or regulation unit 13 can be used, for example, to define the duration of a cycle.
  • the cycle can include a first operating mode or a second operating mode. In the first operating mode, the air conveying element 3 can be configured so that air can flow from the connection element 7 into the ventilation space 2. In the second operating mode, the air conveying element 3 can be configured so that air can flow from the ventilation space 2 to the connection element 7.
  • the cycle can, in particular, have a duration of 10 seconds up 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 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 embodiment.
  • the air exchange duct is formed 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 by the first recess 17 and the second recess 18.
  • FIG. 5c Figure 1 shows a section through an air exchange duct 5 according to a third embodiment.
  • the air exchange duct 5 comprises a plurality of cavities 15.
  • the cavities 15 are designed as channels with a square cross-section.
  • FIG. 5d Figure 5 shows a section through an air exchange duct according to a fourth embodiment.
  • the air exchange duct 5 comprises a plurality of cavities 15.
  • the cavities 15 are designed as ducts with a rectangular cross-section.
  • FIG. 5e Figure 5 shows a cross-section through an air exchange duct according to a fifth embodiment.
  • the air exchange duct 5 comprises a plurality of cavities 15.
  • the cavities 15 are designed as channels with a circular cross-section.
  • An exemplary deflecting element 19 is also arranged in one of the cavities, which disrupts the airflow and thereby serves to improve heat exchange and/or the deposition or absorption of moisture.
  • Figs. 5a to 5e These are just a few examples of how to design an air exchange duct. These variations can be combined in any way to improve at least one of the effects: 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 chamber 2 (not shown here) via the air transport duct 4 into the connection element 7.
  • the air conveying element 3 contains a first
  • the air transport duct 4 is divided into a first section, a second section, and a third section. In the first section, the air transport duct 4 splits into a first sub-duct 24 and a second sub-duct 25.
  • a first flap 26 is located in the first sub-duct 24.
  • a second flap 27 is located in the second sub-duct 25.
  • a fan 30 is located in the second section, which connects to the first section.
  • a third section connects to the second section and contains a third sub-duct 28 and a fourth sub-duct 29.
  • a third flap 31 is located in the third sub-duct 28.
  • a fourth flap 32 is located in the fourth sub-duct 29.
  • connection element 7 If air from the ventilation chamber 3 is to pass into the connection element 7 and from there to the outside, air flows from the ventilation chamber into the air transport duct 4, as described, for example, in the previous embodiments.
  • the first flap 26 In the first section, the first flap 26 is closed and the second flap 27 is open, so that the air can only flow through the second sub-duct 25.
  • the air In the second section, the air is conveyed into the third section by means of the fan 30.
  • the third flap 31, which can close the third sub-duct 28, is open, and the fourth flap 32 is closed, thus closing the fourth sub-duct 29.
  • This operating mode corresponds to the exhalation process. The air therefore only enters the connection element 7 through the third sub-duct 28.
  • FIG. 6b The air conveying element 3 according to Fig. 6a
  • the diagram shows the system in the state where 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 preceding embodiments.
  • This process thus corresponds to the process of inhalation.
  • the third flap 31 is closed and the fourth flap 32 is open, so that the air can only flow through the fourth sub-duct 29.
  • the air is conveyed into the first section by means of the fan 30.
  • the first flap 27, which can close the first sub-duct 24, is open, and the second flap 27 is closed, thus closing the second sub-duct 25.
  • This operating mode corresponds to the inhalation process.
  • the air thus enters the ventilation space only through the fourth sub-duct 29 from the connection element 7 via the first sub-duct 24.
  • connection element 7 and ventilation space 2 can be interrupted by either keeping the first flap 26 and the second flap 27 in the closed position, or by keeping the third flap 31 and the fourth flap 32 closed. This operating state can also be referred to as the flow-free state or neutral operation.
  • FIG. 7a shows a view of a storage element 11, which can be used for a ventilation system 1 according to one of the preceding embodiments.
  • the storage element 11 contains a storage plate element 20, which rests on a supporting structure.
  • the supporting structure can comprise a plurality of load-bearing beams 21, which serve as supports for the storage element 11.
  • the load-bearing beams 21 can in turn be supported on crossbeams 22, which rest on wall elements 23. Between the load-bearing beams 21 and the crossbeams 22 (only a single crossbeam 22 is shown in the illustration according to Figure 1) Fig.
  • an intermediate space 24 is formed in which various pipe elements 12 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 pipe elements 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 cross-section through a storage disk element 20 according to Fig. 7a
  • the storage plate element 20 contains a conduit element 40, which is designed to hold a heat transfer fluid.
  • the conduit element 40 can be designed to hold hot or cold water.
  • the conduit element 40 can be designed, in particular, such that the heat transfer fluid can be distributed as evenly as possible over the surface of the storage plate element 20.
  • the conduit element 40 can be designed as a coiled pipe.
  • Fig. 7c shows a cross-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 conduit element 40, which is designed to hold a heat transfer fluid.
  • the conduit element 40 can be used to hold hot water or cold water.
  • the conductor element 40 can be designed in such a way that the heat transfer fluid can be distributed as evenly as possible over the surface of the storage plate element 20.
  • the conductor element 40 can be designed as a tube bundle.
  • a storage element 11 can also be designed as a suspended ceiling or be a component of a suspended ceiling.
  • a suspended ceiling can optionally be provided to improve room acoustics or may be advantageous for architectural reasons.
  • the suspended ceiling can contain a heating or cooling device.
  • a composite concrete element can be used in accordance with [reference to relevant document].
  • EP 3 128 244 B1 be provided for.
  • FIG. 8 Figure 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a system for temperature control of a building, which includes a heat exchange in a storage element 11.
  • the system for temperature control of a building comprises a storage element 11, a circuit 33 designed for conveying a heating medium or a coolant and a balancing circuit 34 containing a balancing medium, wherein the circuit 33 and the balancing circuit 34 are at least partially arranged in the storage element 11.
  • the heating medium comprises a heating fluid that 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 that can flow through the storage element in fluid lines.
  • the fluid lines can be designed as cooling lines.
  • the fluid lines are alternatively supplied with a heating fluid or a cooling fluid.
  • the compensating medium comprises a temperature control fluid that can flow in compensating lines.
  • the compensating circuit 34 is designed as a closed circuit. If the compensating medium is designed as a temperature control fluid, the temperature control fluid can flow in the compensating lines of the compensating circuit.
  • a conveying medium 38 for example a pump, can be connected to the compensating lines for this purpose.
  • This embodiment has the advantage that the temperature control fluid can always circulate through the storage element(s), so that A mean temperature value can be set.
  • the circuit 33 and the balancing circuit 34 extend over a plurality of storage elements 11.
  • each of the storage elements 11 can be assigned a shut-off device 39, such that a compensating agent is supplied to each of the storage elements 11 only when the corresponding shut-off device 39 is open.
  • the shut-off device 39 can be designed as a valve if the compensating agent is designed as a temperature control fluid.
  • the shut-off device 39 is only opened when a need for temperature control is detected for the storage element 11 in question.
  • the circuit 33 can contain at least one shut-off device 36, 37 to prevent the supply of at least one of the heating media or coolants to the storage element 11 or to the storage elements 11.
  • Fig. 9 This shows a schematic representation of a second embodiment of a system for temperature control in a building.
  • the system for temperature control of a building comprises a storage element 11, a first circuit 41 configured for conveying a heating medium, a second circuit 42 configured for conveying a coolant, and a balancing circuit 44 containing a balancing medium, wherein the first circuit 41, the second circuit 42, and the balancing circuit 44 are at least partially arranged within the storage element 11.
  • the first circuit 41, the second circuit 42, and the balancing circuit 44 can extend over a plurality of storage elements 11.
  • the system according to Fig. 9 It therefore contains three circuits, the first circuit 41 being designed for conveying a heating medium, the second circuit 42 for conveying a
  • the system is designed as a coolant and the compensating circuit 44 contains a compensating agent.
  • the heating medium is designed as a heating fluid
  • the heating fluid can flow in heating lines.
  • the coolant is designed as a cooling fluid
  • the cooling fluid can flow in cooling lines.
  • the heating lines are designed only to receive the heating fluid and the cooling lines only to receive the cooling fluid.
  • the compensating agent is designed as a temperature control fluid
  • the temperature control fluid can flow in compensating lines.
  • the heating lines, cooling lines, and compensating lines run at least partially within the storage element 11 or in the storage elements 11.
  • the first circuit 41 is in Fig. 9
  • the second circuit, 42 is shown with a dashed line.
  • the regression loop 44 is represented by a dashed line.
  • the balancing circuit 44 is represented by a solid line. It is designed as a closed circuit. If the balancing medium in the balancing circuit 44 is a balancing fluid, the balancing fluid can circulate through the balancing lines via a conveying medium 48, for example, a pump.
  • At least one of the heating fluids, cooling fluids or compensating fluids contains water.
  • Fig. 9 A system for three storage elements is shown, analogous to the one in Fig. 7a or Fig. 7b
  • the heating lines, cooling lines and compensating lines running in the storage element can contain pipe coils.
  • At least one of the first and second circuits 41, 42 can contain a shut-off device 46, 47 to prevent the supply of at least one of the heating media 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 device 46 when no heating fluid is required.
  • the supply of cooling fluid to the system can be interrupted by means of a shut-off device 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 device 49 when no compensating fluid is required for the storage element 11.
  • a method for temperature control of a building comprises the following steps: providing a storage element 11, wherein the storage element 11 contains a circuit 33, 41, 42 in which a heating medium or coolant is conveyed, and wherein the storage element 11 a balancing circuit 34, 44 containing a balancing medium which circulates in a closed circuit through the storage element 11.
  • the storage element includes a first circuit designed to convey a heating medium, a second circuit designed to convey a coolant, and the compensating circuit containing the compensating medium.
  • the storage element can contain a thermal floor or be designed as a thermal floor. This embodiment is particularly suitable for applications requiring only a smaller storage mass.
  • the thermal floor can contain multiple pipe elements for a heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid is, in particular, water, which can be used as a heating or cooling fluid as needed.

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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 mittels eines Systems 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 Rohrelemente 12 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. Eines dieser Rohrelemente 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 40, welches zur Aufnahme eines Wärmeträgerfluids ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Leitungselement 40 zur Aufnahme von Warmwasser oder Kaltwasser ausgebildet sein. Das Leitungselement 40 kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das Wärmeträgerfluid möglichst gleichmässig über die Oberfläche des Speicherplattenelements 20 verteilt werden kann. Beispielsweise kann das Leitungselement 40 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 40, welches zur Aufnahme eines Wärmeträgerfluids ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Leitungselement 40 zur Aufnahme von Warmwasser oder Kaltwasser ausgebildet sein. Das Leitungselement 40 kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das Wärmeträgerfluid möglichst gleichmässig über die Oberfläche des Speicherplattenelements 20 verteilt werden kann. Beispielsweise kann das Leitungselement 40 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 mittels eines Systems 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, wobei 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, wobei 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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