DE3312998A1 - Building facade for utilising solar energy - Google Patents
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Abstract
Description
Gebäudefassade zur Nutzung der Solarenergie.Building facade for the use of solar energy.
Die Erfindung betrifft eine Gebäudefassade zur passiven Nutzung der Solarenergie, wobei vor einem Speicherkern eine Glasfläche angeordnet ist, und wobei zur konvektiven Raumbeheizung erste Luftdurchlassöffnungen im Speicherkern vorhanden sind.The invention relates to a building facade for passive use of the Solar energy, wherein a glass surface is arranged in front of a storage core, and wherein There are first air passage openings in the storage core for convective room heating are.
Die Ausbildung einer Gebäudefassade gemäß dem Oberbegriff ist als Trombe-Wand bekannt, deren Effekt im wesentlichen darin beruht, daß der Speicherkem die während der Einstrahlungsdauer der Sonne aufgenommene Wärmemenge an das Rauminnere abgeben kann, wobei zur besseren Steuerbarkeit der Raumerwärning Luftdurchlassöftnungen im Speicherkern vorgesehen sind, die durch Ventilatoren steuerbar sind und die in dem von Speicherkern und Glasfläche gebildeten Luftkollektor erwärmte Luft direkt in das Rauminnere leiten.The formation of a building facade according to the generic term is as Trombe wall known, the effect of which is essentially based on the fact that the memory core the amount of heat absorbed into the interior of the room during the period of irradiation with the sun can deliver, with air passage openings for better controllability of the Raumerwärning are provided in the storage core, which can be controlled by fans and which are in The air is heated directly to the air collector formed by the storage core and the glass surface lead into the interior of the room.
Derartige Konstruktionen können einen Teil des im Winter benötigten Wärmebedarfs decken bzw. den Wärmebedarf reduzieren, fUhren im Somner aber zu einer starken Aufheizung des Speicherkerns.Such constructions can be part of what is needed in winter Covering the heat demand or reducing the heat demand, however, lead to one in summer excessive heating of the storage core.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad der bekannten Konstruktion zu verbessern.The object of the invention is to improve the efficiency of the known construction to improve.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Speicherkern und die Glasfläche im Abstand vor der Gebäudeaußenwand derart angeordnet sind, daß vertikale Zwischenräume zur Zwangsführung der durch die ersten Luftdurchlassöffnungen des Speicherkems einströmenden Luft gebildet sind, die über Querkanäle und steuerbare, zweite Luftdurchlassöffnungen dem Innenraum zuführbar ist.The object is achieved according to the invention in that the memory core and the glass surface are arranged at a distance in front of the building outer wall such that vertical spaces for the forced guidance of the through the first air passage openings the air flowing into the storage core is formed, which via transverse channels and controllable, second air passage openings can be fed to the interior space.
Im Unterschied zur bekannten Trombe-Wand bildet der Speicherkern nicht gleichzeitig die Gebäudeaußenwand, sondern ist der Gebäudeaußenwand als separates Bauteil im Abstand vorgesetzt. Dies bedeutet, daß die sich gegenseitig oft ausschließenden Anforderungen an diese beiden Bauteile voll erfüllt werden können: Der Speicherkern muß eine hohe Speicherfähigkeit und folglich eine hohe Masse aufweisen (was in der Regel eine schlechte Wärmedämmung mit sich bringt), die Gebäudeaußenwand kann so gestaltet sein, daß sie neben der ausreichenden statischen Belastbarkeit eine hohe Wånmedämmung aufweist (was in der Regel durch Baustoffe mit geringerer Wärmespeicherung erzielbar ist, beispielsweise Gasbeton).In contrast to the well-known Trombe wall, the storage core does not form at the same time the building's outer wall, but is the building's outer wall as a separate one Component set in front at a distance. This means that they are often mutually exclusive Requirements for these two components can be fully met: The memory core must have a high storage capacity and consequently a high mass (which is in the Usually brings poor thermal insulation), the building's outer wall can do so be designed so that they have a high static load capacity in addition to sufficient Wånmedämmung (which is usually due to building materials with lower heat storage is achievable, for example aerated concrete).
Die räumliche Trennung dieser beiden Bauteile ermöglicht daher einerseits die optimale Dimensionierung dieser Bauteile für den von ihnen jeweils zu erfüllenden Zweck, andererseits aber auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Gebäudefassade an vorhandenen Gebäuden gewissermaßen nachzurusten, um nachträglich eine gewisse Energieeinsparung zu erzielen.The spatial separation of these two components is therefore possible on the one hand the optimal dimensioning of these components for each of them to be fulfilled Purpose, on the other hand, but also the possibility of the building facade according to the invention to retrofit existing buildings, so to speak, in order to add a certain Achieve energy savings.
Unabhängig von der Nutzung der Solarenergie ermöglicht der zweischalige Aufbau der Gebäudewandung, insbesondere auch durch die in den vertikalen Zwischenräumen eingeschlossenen Luftschichten, eine hohe Wånmedämmung im Winter.The double-shell enables the solar energy to be used independently Structure of the building wall, in particular also due to the vertical spaces enclosed layers of air, a high level of thermal insulation in winter.
Die erfindungsgemäß entstehenden vertikalen Zwischenräume können im Sommer auch zur Zufuhr von Kaltluft, also zur Klimatisierung des Hauses benutzt werden. Durch die Anordnung von Wärmetauschem in diesen Zwischenräumen, vorzugsweise im Dachbereich, kann zumindest im Sommer eine ausreichende Vorwäring des Brauchwassers erfolgen, so daß ein nachgeschalteter Wannasserspeicher in seinem Energiebedarf dadurch entlastet wird.The resulting vertical spaces according to the invention can in Summer also used to supply cold air, i.e. to air-condition the house will. By arranging heat exchangers in these spaces, preferably In the roof area, at least in summer, the domestic water can be adequately preheated take place, so that a downstream Wannasserspeicher in its energy requirements is thereby relieved.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention can be found in the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gebäudefassade wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen: Figur 1: Den Aufbau der erfinduugsgemäßen Gebäudefassade im Querschnitt, Figuren 2-6: die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Gebäudefassade unter verschiedenen klimatischen Außenverhältnissen.An embodiment of the building facade according to the invention is now explained in more detail with reference to drawings, they show: FIG. 1: The structure of the inventive Building facade in cross section, Figures 2-6: the mode of operation of the invention Building facade under different climatic external conditions.
Zusåmmen mit der erfindungsgemäßen Gebäudefassade ist die Außenwandung des dargestellten Gebäudes wie folgt aufgebaut (von außen nach innen): Eine Glasfläche 11, die durchlässig ur das Sonnenlichtspektrum ist, einen vertikal verlaufenden Zwischenraum 13, einen Speicherkern 10, einen ersten, inneren vertikalen Zwischenraum 14a, eine wärmedämmende Trennwand 18, einen zweiten, inneren vertikalen Zwischenraum 14b, und die Gebäudeaußenwand 30.Together with the building facade according to the invention is the outer wall of the building shown is structured as follows (from outside to inside): A glass surface 11, which is transparent to the sunlight spectrum, is a vertical one Gap 13, a storage core 10, a first, inner vertical gap 14a, a heat insulating partition wall 18, a second, inner vertical space 14b, and the building outer wall 30.
Die Zwischenräume 13,14a und 14b sind untereinander durch Kanäle und steuerbare Luftdurchl assöffnungen 12 und 16 miteinander verbunden, wobei zur Steuerung entsprechende Ventile vorgesehen sein können, die je nach Bedarf selbstständig (thermisch gesteuert) oder manuell öffnen oder schließen.The spaces 13, 14a and 14b are mutually through channels and controllable air passage openings 12 and 16 connected to one another, with the control Corresponding valves can be provided which, depending on requirements, automatically (thermally controlled) or manually open or close.
In die zweiten Luftdurchlassöffnungen 16, die die Verbindung zu den Räumen herstellen, sind Ventilatoren V eingesetzt, deren Antriebsenergie von Solarzellen 20 aufgebracht werden kann, die im ersten Zwischenraum 13 angeordnet sind. Diese Solarzellen liefern auch die gesamte Energie für die Ventilbetätigung und die Steuerung der Anlage. Sie laden Batterien auf, um das Funktionieren der Ventile, Ventilatoren und der gesamten Steuerung auch bei Nacht oder zu Zeiten zu gewährleisten, an denen keine Sonne scheint.In the second air passage openings 16, which connect to the Produce rooms, fans V are used, their drive energy from solar cells 20 can be applied, which are arranged in the first intermediate space 13. These Solar cells also provide all the energy for valve actuation and control the plant. They charge batteries to keep the valves and fans working and to ensure the entire control even at night or at times when no sun is shining.
Anhand der Figuren 2-6 soll nun die Funktionsweise näher erläutert werden: Im Sommerbetrieb (tagsüber und nachts, Abbildung 2) wird die mittels des Speicherkems maximal aufgeheizte Luft als Zusatzenergie für die Warmwasserversorgung oder spezielle Heizzwecke ausgenutzt, zusätzlich kann kühlere Luft aus dem Erdbereich oder beispielsweise einem Schacht 40 direkt als Frischluft in die gewünschten Räume geleitet werden.The mode of operation will now be explained in more detail with reference to FIGS. 2-6 : In summer operation (day and night, Figure 2), the Speichererkems maximally heated air as additional energy for the hot water supply or special heating purposes are used, in addition, cooler air from the earth area can be used or for example a duct 40 directly as fresh air into the desired rooms be directed.
Es ist durch die getrennte Luftfuhung in den inneren Zwischenmen 14a und 14b ermöglicht.It is because of the separate air duct in the inner intermediate men 14a and 14b enables.
In Zeiten reduzierter Sonneneinstrahlung (Frühling, Herbst, Winter, tagsüber, Abbildung 3) wird die erzeugte Warmluft durch die Ventilatoren direkt in die entsprechenden Räume geleitet.In times of reduced solar radiation (spring, autumn, winter, during the day, Figure 3), the hot air generated is direct by the fans directed to the appropriate rooms.
Eine besondere Nutzung besteht darin, gleichzeitig in einem einzigen Gebäude Räume abzukühlen und andere Räume zu erwärmen (Abbildung 4), dies kann dann erreicht werden, wenn ein Teil des Speicherkerns 10 durch Verhinderung der Sonneneinstrahlung nicht erwknmt wird, andere Teile des Speicherkerns jedoch erwGnmt werden.A special use is to be used simultaneously in a single Buildings cool down rooms and heat other rooms (Figure 4), this can then can be achieved if a part of the memory core 10 by preventing solar radiation is not heated, but other parts of the memory core are heated.
Beim Fehlen jeglicher äußerer Energiezufuhr (Winter, nachts, Abbildung 5) werden die ersten Luftdurchlassöffnungen 12 geschlossen, so daß sich in den inneren Zwischenräumen 14a und 14b ruhende Luftschichten ausbilden, die bekanntlich einen wesentlichen Beitrag zur Wärmedämmung leisten. Insgesamt wird damit der höchste Wärmedämmwert des Gesamtsystems erreicht.In the absence of any external energy supply (winter, at night, illustration 5) the first air passage openings 12 are closed, so that in the inner Gaps 14a and 14b are static layers of air train that is known to make a significant contribution to thermal insulation. Overall will thus the highest thermal insulation value of the entire system is achieved.
Bei normaler Sonneneinstrahlung (tagsüber, Abbildung 6) kann das System auch dazu verwendet werden, die mittels des Speicherkerns 10 erwärmte Luft vollständig einem Wärmetauscher für Warmwasserversorgung oder einer konventionellen Heizung zuzufhren, um auf diese Art und Weise bereits vorhandene Heizungssysteme günstiger betreiben zu können.In normal sunlight (during the day, Figure 6) the system can also be used to completely remove the air heated by means of the storage core 10 a heat exchanger for hot water supply or a conventional heating system in order to make existing heating systems cheaper in this way to be able to operate.
Auf eine konvektive Beheizung der Innenräume wird hierbei verzichtet.There is no convective heating of the interior.
Die geschilderten Betriebsbedingungen zeigen, daß die erfindungsgemäße Gebäudefassade eine Vielzahl von Elnsatzrnöglichkeiten hat, um flexibel auf die jeweils vorherrschende Außenwitterung zu reagieren. Dabei ist besonders von Bedeutung, daß je nach äußerem §'Energieangebot" eine sozusagen "durchlässige" Gebäudewandung erreicht wird mit der Moglichkeit der unmittelbaren Warmluftbeheizung, oder aber bei fehlendem äußeren Energieangebot (Winter, nachts) eine Gebäudewandung mit sehr hoher Wärmedämmung gebildet wird.The operating conditions described show that the inventive Building facade has a variety of uses, in order to be flexible on the to react to the prevailing outside weather. It is particularly important that depending on the external §'energy supply "a so-to-speak" permeable "building wall is achieved with the option of direct warm air heating, or else if there is no external energy supply (winter, at night), a building wall with very high thermal insulation is formed.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |