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DE202008001537U1 - Niedrigenergiegebäude, insbesondere Treibhaus oder Stallung - Google Patents

Niedrigenergiegebäude, insbesondere Treibhaus oder Stallung Download PDF

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DE202008001537U1
DE202008001537U1 DE202008001537U DE202008001537U DE202008001537U1 DE 202008001537 U1 DE202008001537 U1 DE 202008001537U1 DE 202008001537 U DE202008001537 U DE 202008001537U DE 202008001537 U DE202008001537 U DE 202008001537U DE 202008001537 U1 DE202008001537 U1 DE 202008001537U1
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Krecke Edmond D Dipl-Ing
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Abstract

Gebäude, insbesondere Treibhaus, Stallung oder Fischzuchtanlage, umfassend zumindest abschnittsweise doppelte Wand- und/oder Dachfenster aus transparentem Material die einen Zwischenraum definieren, einen Wärmespeicher, vorzugsweise ausgebildet als unter dem Gebäude angeordneter Erdwärmespeicher, und zumindest eine Leitung, über die Luft vom Wärmespeicher in den Zwischenraum und/oder vom Zwischenraum in den Wärmespeicher leitbar ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Niedrigenergiegebäude, vorzugsweise ausgestaltet als Treibhaus oder Stall. Insbesondere betrifft die Erfindung ein als Nullenergiegebäude ausgestaltetes Treibhaus, eine Stallung oder eine Fischzuchtanlage.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Niedrigenergiehäuser und Nullenergiehäuser sind bekannt. Insbesondere sind Gebäude bekannt, welche Gebäudewandungen mit Fluiddurchführungen aufweisen, über welche eine Temperaturbarriere ausgebildet werden kann. Ein solches Niedrigenergiehaus zeigt beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift DE 298 04 095 A1 (Erfinder Edmond D. Krecke). Mittels eines Erdwärmespeichers welcher im Sommer aufgeladen und im Winter entladen wird, sowie mittels einer Temperaturbarriere durch in den Wänden angeordneten Fluidleitungen lassen sich Nullenergiehäuser selbst in nördlichen Breitengraden bereit stellen.
  • Nachteilig an dieser bekannten Technik ist, daß sie sich nicht oder nur unzureichend auf Nutzgebäude mit großen Glasflächen, wie Stallungen und Treibhäuser, übertragen läßt.
  • Trotz der in diese Gebäuden oft vorherrschenden niedrigen Temperaturen sind aufgrund der gerade bei Großgebäuden oft schlechten Wärmedämmung große Mengen Energie erforderlich, um den Innenraum des Gebäudes auf der gewünschten Temperatur zu halten. Dabei wird zumeist auf die Verwendung von fossilen Energieträgern zurück gegriffen.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu verringern.
  • Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, auch Großgebäude mit großen Glasflächen wie Stallungen und Treibhäuser mit einem System zu versehen, welches auf besonders einfache Weise Strahlungsenergie der Sonne nutzt um in Kälteperioden die Beheizung des Gebäudes zu ermöglichen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung wird bereits durch ein Gebäude, insbesondere ausgestaltet als Treibhaus oder Stall, nach Anspruch 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüche zu entnehmen.
  • Danach ist ein Gebäude vorgesehen, welches zumindest abschnittsweise doppelte Wand- oder Dachfenster aus einem transparenten Material umfaßt. Vorzugsweise ist das Gebäude beispielsweise als Treibhaus überwiegend aus transparentem Material wie Glas, Kunststoff, insbesondere Kunststoffolie, etc. ausgebildet. Durch die doppelten Fenster wird ein Zwischenraum definiert. Das Gebäude ist insbesondere zur Tier- und/oder Pflanzenproduktion ausgebildet und ist beispielsweise ein Treibhaus, eine Stallung, insbesondere zur Massentierhaltung, oder eine Fischzuchtanlage.
  • Weiter weist das Gebäude zumindest einen Wärmespeicher auf, welcher vorzugsweise als unter oder neben dem Gebäude angeordneter Erdwärmespeicher ausgebildet ist.
  • Des weiteren ist eine Leitung vorgesehen, über die Luft vom Wärmespeicher in den Zwischenraum und/oder vom Zwischenraum in den Wärmespeicher leitbar ist.
  • Bei Sonneneinstrahlung, insbesondere in der Sommerzeit, heizt sich die Luft zwischen den Fenstern auf, die entstehende Wärme kann in einem Erdwärmespeicher gespeichert werden. Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Kreislauf, bei dem sich die Luft im Wärmespeicher abkühlt und die dann kühlere Luft zurück in die Zwischenräume geleitet wird.
  • Alternativ kann je nach Bedarf zur Temperierung auch Frischluft von draußen eingespeist werden. Grundsätzlich wird aber bereits durch einen Kreislauf eine Temperaturstabilisierung geschaffen, da bei sich die Luft zwischen den Fenstern bei Sonneneinstrahlung stark aufheizt, so daß sie wesentlich warmer ist als die Temperatur im Wärmespeicher. Die warme Luft wird durch den Wärmespeicher geleitet, wobei es zu einem Wärmeaustausch kommt, der der Luft Wärme entzieht. Die so gekühlte Luft fließt wiederum in die Zwischenräume zurück und senkt die Temperatur zwischen den Fenster, wodurch eine Überhitzung des gesamten Gebäudes, insbesondere im Sommer, verhindert wird.
  • In Kälteperioden, insbesondere im Winter, ist hingegen die Temperatur in dem unter dem Haus angeordneten Wärmespeicher höher als die Temperatur in den Zwischenräumen, so daß sich die Luft beim Durchleiten durch den Wärmespeicher aufheizt und die Temperatur in den Zwischenräumen steigt.
  • Gegenüber dem Innenraum des Gebäudes bilden die Zwischenräume so eine Temperaturbarriere, die dafür sorgt, daß von Innen aus gesehen die Temperaturdifferenz zum Zwischenraum stabilisiert wird.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Gebäude zumindest eine weitere Leitung, um Frischluft über den Wärmespeicher in das Gebäude zu leiten. So kann je nach Temperatur des Wärmespeichers und Temperatur des Gebäudes der Wärmespeicher auch genutzt werden, um die Luft in dem Gebäude zu erwärmen oder zu kühlen.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann über eine weitere Leitung Brauchluft aus dem Gebäude über den Wärmespeicher ausgeleitet werden. Ist die Temperatur im Gebäude warmer als die Temperatur im Wärmespeicher kann die im Gebäude befindlich Wärme so genutzt werden, um den Wärmespeicher aufzuheizen.
  • Die Leitungen sind dabei vorzugsweise als Rohr-in-Rohr Wärmetauscher ausgebildet, wobei in der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Brauchluft über ein Innenrohr ausgeleitet wird, welches zumindest abschnittsweise durch ein Außenrohr geführt ist, über das die Frischluft in das Gebäude eingeleitet wird.
  • Die Leitungen zum Einleiten der Frischluft und Ausleiten der Brauchluft sind im Erdwärmespeicher vorzugsweise zumindest abschnittsweise über der Leitung angeordnet, welche mit den Zwischenräumen der Fenster verbunden ist, da hier die Temperatur im Wärmespeicher in der Regel höher ist.
  • Um sich Wärme- und Kälteperioden anpassen zu können, weist zumindest eine, vorzugsweise alle Leitungen Mittel auf, um die Luftströmung in den Leitungen umzukehren.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest in einem Zwischenraum eine Jalousie angeordnet. Über die Jalousie kann die Aufheizung im Innenraum des Gebäudes bei starker Sonneneinstrahlung reduziert werden. Gleichzeitig heizt sich durch Absorption des Sonnenlichtes an der Jalousie der Zwischenraum in dem mit der Jalousie ausgestaltetem Fenster besonders auf. Diese Wärme kann wiederum zur Aufheizung des Wärmespeichers genutzt werden.
  • Um insbesondere im Winter die Luftfeuchtigkeit zu regulieren, weist das Gebäude bei einer Weiterbildung der Erfindung eine Befeuchtungsanlage für Frischluft auf.
  • Die Temperatur im Wärmespeicher beträgt während des gesamten Jahres über 15°C, vorzugsweise über 18°C.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Wärmepumpe vorgesehen, die mit Luft, welche über den Wärmespeicher geführt wird, gespeist werden kann. Je nach Isolation des Gebäudes kann über eine derartige Wärmepumpe zumindest in extremen Kälteperioden die nötige Wärme zur Beheizung des Innenraumes bereit gestellt werden.
  • Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Ent- und Belüftung von Gebäuden, insbesondere von Gewächshäusern, wobei eine Temperaturbarriere in den lichtdurchlässigen Außenwänden von Wänden und Dach vorgesehen ist. Dabei ist ein separates Rohrleitungssystem vorgesehen, um in Zeiten von viel eingestrahlter Sonnenenergie überschüssige Wärme mit Hilfe von Luftleitungen abzuführen, und in einem Wärmespeicher, vorzugsweise einem Erdspeicher zu speichern. In kalten Perioden kann diese Energie zum Temperieren des Gebäudes verwendet werden, entweder durch Einleiten in die Zwischenräume oder zum Beheizen des Innenraumes.
  • So kann auch bei schlecht isolierten Bauten, wie Gewächshäusern und Stallungen, eine erhebliche Wärmeeinsparung erreicht werden. Je nach Klimazone können sogar Nullenergie-Gewächshäuser bereit gestellt werden.
  • Der Wärmespeicher ist dabei vorzugsweise als Erdwärmespeicher mit nach dem Gegenstromprinzip funktionierenden Rohr-in-Rohr Wärmetauschern ausgebildet. Der Erdspeicher ist vorzugsweise unter dem Gebäude in einer Tiefe zwischen 2 und 5 m angeordnet und zumindest nach oben und seitlich isoliert.
  • Die Doppelfenster können aus Glas, Noppenfolien oder einem anderen für Gewächshäuser geeigneten lichtdurchlässigen Material hergestellt sein und werden bei einer Weiterbildung der Erfindung in Abschnitten gefertigt und aneinander gesetzt, so daß sich Segmente bilden, von denen aus die Luft in kleineren Leitungen zu einer Luftsammelleitung geführt und von dort zum Erdwärmespeicher weiter geführt wird. Die Abschnitt sind vorzugsweise zwischen 50 cm und 1,50 m breit und zwischen 50 cm und 2 m hoch.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Luft in die Zwischenräume gefördert, insbesondere geblasen, so dass gegenüber der Umgebung in den Zwischenräumen ein Überdruck herrscht. So können beispielsweise doppelte Fenster aus Folien stabilisiert werden. Der Druck für das Einleiten der Luft ist recht niedrig und bleibt bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter 0,1 bar.
  • Alternativ kann die Luft auch aus den Zwischenräumen gesaugt werden. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Fenster aus Glas oder Plexiglas geeignet.
  • Die im Erdwärmespeicher verlegten Rohr-in-Rohr Wärmetauscher bestehen vorzugsweise aus flexiblen metallischen Rohren, welche sich leicht verlegen lassen und einen guten Wärmeaustausch gewährleisten.
  • Die Luftgeschwindigkeiten für Zu- und Abluft in den Rohr-in-Rohr Ent- und Belüftunganlagen, sowie für die Leitung zu den Zwischenräumen, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unabhängig von einander steuerbar. Bevorzugt erfolgt die Steuerung stufenlos.
  • Mit Hilfe von Gebläsen, Exhaustern, Ventilen und Verstelleinrichtungen, insbesondere für die Lamellen einer Jalousie, wird das System so geregelt, daß die Frischluftversorgung eines Gewächshauses bezüglich der für die Pflanzen erforderlichen Luftmengen und Temperaturverläufe optimal geregelt werden kann.
  • So wird in Zeiten hoher Wärmeeinstrahlung die Gefahr von Überhitzung für die Pflanzen abgefangen und die Wärme zum Erdspeicher transportiert. Bei Heizbedarf wird diese Wärme zurück geführt.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Erdwärmespeicher in verschiedene Temperaturzonen unterteilt. So kann beispielsweise Luft mit einer Temperatur von über 25°C in einen Kernspeicher geleitet werden, Luft über 20°C aber unter 25°C dagegen in eine Zone, welche sich um den Kernspeicher erstreckt, etc. Beispielsweise kann im Winter die äußere Zone mit einer geringeren Temperatur zur Temperierung der Zwischenräume verwendet werden, während die Kernzone zur Beheizung des Innenraumes des Gebäudes genutzt wird.
  • Vor allem in Gebieten mit hoher Sonnenstrahlung ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, mittels einer Berieselungsanlage Wasser auf den der Sonne zugewandten Seiten des Gewächshauses über Dach und Seitenwand laufen zu lassen und das gewärmte Wasser aufzufangen, in einen Erdwärmetauscher oder in den Erdwärmespeicher einzuleiten und das abgekühlte Wasser wieder auf die Berieselungsanlage zu leiten.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf die Zeichnungen 1 bis 5 näher erläutert werden.
  • 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebäudes
  • 2 zeigt schematisch ein Fensterelement in der
  • Seitenansicht
  • 3 zeigt Fensterelemente in der Draufsicht
  • 4 zeigt die Verlegung einer Rohrleitung
  • 5 zeigt die Verlegung des Wärmetauschers im Erdwärmespeicher
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch ein Gebäude 1, welches insbesondere als Gewächshaus ausgestaltet ist.
  • Das Gebäude 1 umfaßt einen Innenraum 2, welcher von im wesentlichen aus Fenstern bestehenden Wänden 3 und Dachflächen 4 umgeben ist. Die Wände 3 und die Dachflächen 4 sind dabei als Doppelfenster aus Kunststoff, Kunststoffolie oder Glas ausgebildet. Durch die doppelten Fenster werden Zwischenräume 5 definiert. Unter dem Gebäude befindet sich ein Erdwärmespeicher 6, der über eine Leitung 7 mit den Zwischenräumen 5 verbunden ist. Über die Leitung 7 wird Luft aus dem Erdwärmespeicher 6 in die Zwischenräume 5 gepumpt. In Zeiten niedriger Temperatur wird die Luft im Erdwärmespeicher 6 erwärmt und bildet in den Zwischenräumen 5 eine Temperaturbarriere. Wird beispielsweise 15°C warme Luft durch die Zwischenräume gepumpt, hat dies den Effekt, als wenn die Umgebungstemperatur des Gebäudes 1 lediglich 15°C betragen würde.
  • In Zeiten hoher Temperatur kann die Wärme dagegen aus den Zwischenräumen 5 abgeführt werden, wodurch das Gebäude gekühlt und gleichzeitig der Erdwärmespeicher 6 aufgeladen wird.
  • Zusätzlich zur Leitung 7 ist in dem Erdwärmespeicher 6 ein Rohr-in-Rohr Frisch- und Brauchluftsystem 8 vorgesehen, bei welchem über eine äußere Leitung 9 Frischluft in den Innenraum 2 des Gebäudes eingeleitet werden kann und über eine zumindest abschnittsweise in der äußeren Leitung geführte innere Leitung 10 Brauchluft aus dem Gebäude ausgeleitet werden kann. Innere 10 und äußere Leitung 9 bilden einen nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Rohr-in-Rohr Wärmetauscher. Luft, die durch die äußere Leitung eingesaugt wird, kann im Wärmespeicher 6 beispielsweise erwärmt werden und so zur Beheizung des Innenraumes 2 verwendet werden. Brauchluft, die aus dem Innenraum 2 abgeführt wird, kann in dem Rohr-in-Rohr-Wärmetauscher 8 ihre Wärme zumindest teilweise an die eingeführte Frischluft abgeben.
  • 2 zeigt schematische eine Schnittansicht eines Fensters 11. Das Fenster 11 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Noppenfolien 12. In dem Zwischenraum 5 zwischen den Noppenfolien 12 kann eine Jalousie 13 eingefahren werden, um das Gebäude (nicht dargestellt) vor Sonneneinstrahlung zu schützen. Sonnenstrahlung wird nunmehr an der Jalousie 13 absorbiert, wodurch sich der Zwischenraum 5 stark erwärmt. Über eine Zuleitung 14 wird kalte Luft in den Zwischenraum 5 eingeleitet und über eine Ableitung 15 abgeleitet werden und in den Erdwärmespeicher (nicht dargestellt) geführt werden.
  • Durch den Druck der eingeleitete Luft wird zugleich die Noppenfolie 12 stabilisiert.
  • 3 zeigt Fenster 11, beziehungsweise Fensterelemente, in der Draufsicht.
  • Die einzelnen Fenster 11 sind Segmente aneinander gereiht und auf eine Seite mit der Zuleitung 13 und auf der anderen Seite mit der Ableitung 14 verbunden.
  • Bezugnehmend auf 4 soll die Verlegung der Leitungen erläutert werden.
  • Der Leitungsabschnitt 15 ist unter dem Gebäude im Erdwärmespeicher verlegt und bildet einen Warmkreislauf mit relativ hohen Temperaturen. Beispielsweise Temperaturen in Höhe in etwa der gewünschten Raumtemperatur.
  • Neben dem Warmkreislauf, welcher eine Kernzone des Wärmespeichers bildet, ist ein weitere Leitungsabschnitt 16 vorgesehen, welcher einen Kaltkreislauf bildet, in welchem die Temperaturen geringer sind.
  • Im Winterbetrieb zum Wärmen des Gewächshauses läuft der Kreislauf in Richtung des Pfeils 17. Bei Kühlbetrieb im Sommer in Richtung des Pfeils 18.
  • 5 zeigt die Verlegung eines Rohr-in-Rohr-Wärmetauschers zur Ent- und Belüftung eines Gebäudes 1. Auch hier liegt ein Warmkreislauf unter dem Boden des Gebäudes 1, aber über der in 4 beschriebenen Rohrleitung, welche mit den Zwischenräumen der Fenster (nicht dargestellt) verbunden ist. Im Sommerbetrieb läuft der Luftkreislauf in Richtung des Pfeils 18 und im Winter in Richtung des Pfeils 19. So durchläuft im Sommerkreislauf die Warmluft zunächst die Kernzone des Wärmespeichers und dann die kältere Außenzone, wohingegen im Winterbetrieb kalte Luft zunächst im Kaltkreislauf ein wenig und später stärker erwärmt wird.
  • Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf eine Kombination vorstehend beschriebener Merkmale beschränkt ist, sondern das der Fachmann sämtliche Merkmale in beliebiger Kombination, soweit dies sinnvoll ist, kombinieren wird.
    • 1
    Gebäude
    2
    Innenraum
    3
    Wandfenster
    4
    Dachfenster
    5
    Zwischenraum
    6
    Erdwärmespeicher
    7
    Leitung
    8
    Rohr-in-Rohr Wärmetauscher
    9
    Äußere Leitung
    10
    Innere Leitung
    11
    Fenster
    12
    Noppenfolie
    13
    Zuleitung
    14
    Ableitung
    15
    Leitungsabschnitt
    16
    Leitungsabschnitt
    17
    Pfeil
    18
    Pfeil
    19
    Pfeil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 29804095 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Gebäude, insbesondere Treibhaus, Stallung oder Fischzuchtanlage, umfassend zumindest abschnittsweise doppelte Wand- und/oder Dachfenster aus transparentem Material die einen Zwischenraum definieren, einen Wärmespeicher, vorzugsweise ausgebildet als unter dem Gebäude angeordneter Erdwärmespeicher, und zumindest eine Leitung, über die Luft vom Wärmespeicher in den Zwischenraum und/oder vom Zwischenraum in den Wärmespeicher leitbar ist.
  2. Gebäude nach Anspruch 1, weiter umfassend Leitungen, um Frischluft über den Wärmespeicher in das Gebäude zu leiten.
  3. Gebäude nach Anspruch 2, weiter umfassend Leitungen, um Brauchluft über den Wärmespeicher aus dem Gebäude zu leiten.
  4. Gebäude nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen als Rohr- in Rohr Wärmeaustauscher ausgebildet sind.
  5. Gebäude nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen für Brauch und/oder Frischluft im Wärmespeicher über der zumindest einen Leitung, über die die Luft vom Erdwärmespeicher in den Zwischenraum und oder vom Zwischenraum in den Erdwärmespeicher leitbar ist, angeordnet ist.
  6. Gebäude nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel, um die Luftströmung in den Leitungen umzukehren.
  7. Gebäude nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fenster aus Glas, transparentem Kunststoff oder Kunststofffolie ausgebildet sind.
  8. Gebäude nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum eine Jalousie angeordnet ist.
  9. Gebäude nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Befeuchtungsanlage für Frischluft.
  10. Gebäude nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Wärmespeicher ganzjährig mehr als 18°C beträgt.
  11. Gebäude nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wärmepumpe, die mit Luft, welche über den Wärmespeicher geführt wird, gespeist wird.
  12. Gebäude nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Luft mit einem Druck von weniger als 0,3, vorzugsweise weniger als 0,2 und besonders bevorzugt weniger als 0,1 bar in die Zwischenräume gefördert, insbesondere geblasen, wird.
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