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EP4437280A1 - System for the air conditioning of a building - Google Patents

System for the air conditioning of a building

Info

Publication number
EP4437280A1
EP4437280A1 EP22822017.4A EP22822017A EP4437280A1 EP 4437280 A1 EP4437280 A1 EP 4437280A1 EP 22822017 A EP22822017 A EP 22822017A EP 4437280 A1 EP4437280 A1 EP 4437280A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
heat exchanger
building
heat pump
surface element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22822017.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias Schweighart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Envola GmbH
Original Assignee
Envola GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Envola GmbH filed Critical Envola GmbH
Publication of EP4437280A1 publication Critical patent/EP4437280A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F24F5/001—Compression cycle type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/46—Component arrangements in separate outdoor units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/002—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an intermediate heat-transfer fluid
    • F24F12/003—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an intermediate heat-transfer fluid using a heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/0227—Ducting arrangements using parts of the building, e.g. air ducts inside the floor, walls or ceiling of a building
    • 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
    • F24F5/0046—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 using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • 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
    • F24F5/0075—Systems using thermal walls, e.g. double window
    • 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
    • F24F5/0075—Systems using thermal walls, e.g. double window
    • F24F2005/0082—Facades

Definitions

  • the invention relates to a system for air conditioning a building.
  • Modern systems are used as so-called ventilation and air conditioning systems, in which the outside air can be fed into the interior of the building as supply air via a heat exchanger using a radial fan. Exhaust air is often fed to the heat exchanger by means of an evaporative cooler, with the air sucked in by another radial fan leaving the building as exhaust air. In addition to various filters for cleaning the air, additional heaters can also be used so that interior ventilation is possible.
  • an air conditioner with a device housing with an exhaust air opening, supply air opening, exhaust air opening and outside air opening, a supply air and exhaust air fan, in circulating air operation of an outside air exhaust air flow and exhaust air supply air flow one behind the other and in outside air operation of the exhaust air exhaust air flow and outside air supply air flow one above the other is arranged cross-flow heat exchangers with heat exchanger bypass flaps arranged in the flow paths of the outside air supply air flow and the exhaust air flow of exhaust air for the transfer of thermal energy between the air flows men, a hybrid refrigeration system with a compressor, an evaporator and a condenser as well as a water/water glycol refrigerant heat exchanger as an additional condenser, a reheating device, a device for adiabatic spray humidification, flaps for controlling the air flows and a device for regulating the humidity and Temperature at least a part of the air flows described.
  • DE 29 26 610 A1 discloses a memory for providing the input heat energy at a low temperature level for heat pump systems, which absorb this energy and release it again at a higher temperature level.
  • a pool of water is designed in such a way that its water content can freeze without damaging the pool and that a heat exchanger system located on the pool floor or embedded in the pool floor allows the cooling and freezing heat of this pool to be fed to the cold side of a heat pump.
  • An energy store is known from DE 10 2015 104 909 A1, which has a heat exchanger which is floating on a lower basin designed as a lake and which can preferably be filled with water via a first supply line. is arranged, with water from the lower reservoir being supplied via a second feed line and coolant penetrating the heat exchanger being fed via a third feed line to a heat pump in separate circuits, so that energy is released via the heat exchanger with the water in the lower reservoir icing up or in the form of sensible heat from the water of the lower basin can be removed and passed on to a consumer for heat dissipation and/or cold dissipation.
  • DE 10 2015 121 177 A1 discloses a floating device for introducing thermal energy into a body of water and for extracting thermal energy from the body of water, which has a water heat exchanger that is immersed in the body of water after the device has been inserted and a Has an inlet and an outlet for a heat transfer fluid that can deliver thermal energy to the water body or withdraw heat energy from the body of water.
  • the device also has an air heat exchanger, which can be penetrated by ambient air and also has an inlet for water originating from the body of water with a corresponding outlet, so that water can flow from the body of water through the air heat exchanger, with thermal energy between the air heat exchanger ambient air flowing through and the water flowing through the air heat exchanger.
  • the devices described above usually interact with a heat pump installed in a building. This can be supplied with electrical energy, for example, via the power grid or your own power storage unit.
  • a system for air conditioning a building which has a rear-ventilated surface element which is connected to at least one exhaust air duct for removing the air from the rear ventilation, and which is provided with an air conditioning device which is connected to a fluid circuit of a heat pump, wherein the exhaust air duct and a further fluid circuit of the heat pump are connected to an energy store arranged outside the building, wherein the energy store is designed for energy transmission and energy storage with a heat exchanger in a liquid reservoir, which is connected via the heat exchanger to the further fluid circuit of the heat pump, the air from the exhaust air duct being fed into the liquid reservoir via a heat exchanger.
  • the air conditioner in the indoor air conditioning system, is used for heating and cooling the outside air by means of the heat pump.
  • the space heaters that are often present in regions with a heating requirement can be omitted.
  • the air from the rear ventilation of the building's surface element is routed via the energy store and blown off as exhaust air. A large part of the energy is recovered with the heat pump via the further fluid circuit.
  • installation costs are significantly reduced.
  • Air conditioners are in regions with a heating requirement, for example in winter, often without a function, since underfloor heating is used as room heating for reasons of comfort.
  • the inventive concept is expanded such that after flowing through the heat exchanger in the liquid reservoir, the exhaust air now leaving the system is fed to an air heat exchanger, with the air from the rear ventilation of the surface element being able to mix with outside air in front of the air heat exchanger.
  • the energy still contained in the air from the rear ventilation of the surface element can now also be used via the air heat exchanger, whereby it has proven to be advantageous to first feed the air from the rear ventilation of the surface element to a heat exchanger with a liquid reservoir and not to mix it immediately with the outside air , since in this way possibly large temperature differences can be avoided.
  • the combination of the first heat exchanger in the liquid reservoir and the second heat exchanger as an air heat exchanger in combination tion with the supply of outside air allows a very efficient operation of the system according to the invention.
  • the air heat exchanger is arranged above the liquid reservoir in such a way that a radially inwardly directed air flow from exhaust air and outside air can be generated through the air heat exchanger by means of a fan arranged inside, with the air flow leaving the system in a central area.
  • the air flow of the air from the rear ventilation of the surface element leaves the liquid reservoir along an outer circumference of the liquid reservoir, so that the air heat exchanger then advantageously flows radially inward again, so that the air flow can leave the system in a central area.
  • an air flow is made possible, which follows the arrangement of the individual components without major deflections around obstacles, so that overall a simple construction of the energy store is possible.
  • an air inlet for outside air is embodied in the form of a slot along an outer circumference of a cover and an air outlet for outside air and air from the rear ventilation of the planar element is preferably formed centrally on the cover.
  • the flow of outside air through the air heat exchanger can be easily achieved in this way, so that a compact design of the energy storage device contributes to overall reduced installation costs of the system for air conditioning of interior spaces.
  • the surface element is a photovoltaic system with rear ventilation. According to a further embodiment of the invention, the surface element is a facade element with rear ventilation.
  • further exhaust air is supplied to the air from the rear ventilation of the planar element.
  • the energy store is connected via a further heat pump to an air-conditioning device for air-conditioning the interior of the building.
  • an air conditioner is arranged on a ceiling, on a wall or in a parapet of the interior.
  • the refrigeration device can be arranged at different locations, with different configurations of the refrigeration device being able to be selected here if it is to be used in a residential building or in an office building.
  • a connection to the exhaust air duct must also be created for the cooling unit.
  • the energy stored in the liquid reservoir of the energy storage device can be used to heat the outside air via the heat pump using the fluid circuit, so that there is a pleasant indoor climate when heating is required.
  • the discharged exhaust air is in turn fed to the energy store so that the energy contained therein can be extracted.
  • the air conditioning unit cools the outside air before it is released as supply air into the interior using the fluid circuit of the heat pump.
  • the system according to the invention can also be used for air conditioning of interior spaces.
  • the air conditioner often works in recirculation mode. If neither heating nor cooling of the room air is desired, the air conditioner can work in a recirculation mode to exchange used room air, so that staying in the interior is possible under improved conditions.
  • Figure 1 is a side view of a system according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 2 shows a sectional view through an energy store for use in a system according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a plan view of the energy store from FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a further schematic illustration of a surface element for use in a system according to FIG. 1, and
  • FIG. 6 shows a further schematic representation of a surface element for use in a system according to FIG.
  • FIG. 1 shows a system 2 according to the invention for air conditioning a building 6 in one embodiment.
  • the building 6 can be a residential building or an office building, for example.
  • the invention can be applied to different types of buildings, the example shown should therefore be considered non-limiting.
  • the building 6 has, for example, a facade cladding attached to a side wall as a surface element 4 .
  • the planar element 4 is equipped with rear ventilation, from which air that rises and is being heated from the rear ventilation of the planar element 4 is supplied to an exhaust air duct 10 .
  • the surface element 4 is attached to a side wall of the building 6 .
  • the surface element 4 can also be spaced apart from it, for example on a carport or the like.
  • the exhaust air duct 10 is connected via a supply line 12 to an energy store 14 which has a liquid reservoir 16 in a lower part, in which a heat exchanger 18 is located.
  • the energy store 14, which will be explained in detail in FIG. 2, is arranged outside the building 6 and will typically be buried in the ground.
  • An air heat exchanger 22 is located above the liquid reservoir 16 over an insulating layer 20.
  • the air heat exchanger 22 is arranged in several segments around a central area 24 of the energy store 14 .
  • the exhaust air supplied via the supply line 12 is first routed via a heat exchanger, not shown in Figure 1, which lies below the insulation layer 20 and is marked in Figure 1 with the reference number 26, so that the energy contained in the exhaust air is first supplied to the liquid reservoir 16 .
  • the air After passing through the heat exchanger 26, the air is guided radially from the outside through the air heat exchanger 22 and leaves the system 2 in the central area 24.
  • a fluid circuit 28 is provided for the operation of the heat exchanger 18, which connects the heat exchanger 18 with a preferably inside the building 6
  • Heat pump 30 connects.
  • the heat pump 30 can also be connected to other components, such as a hot water tank 40 which is connected to a heater 42 . However, these components do not form part of the invention, so that a detailed description thereof can be omitted.
  • the energy store 14 is shown again in a cross-sectional view.
  • the energy store 14 has a multiplicity of pipes which are connected to the heat pump 30 via the fluid circuit 28 .
  • the liquid reservoir 16 will be filled with water or a paraffin compound.
  • the heat exchanger 26 through which the heated air from the rear ventilation of the surface element 4 flows radially outwards, so that the air now exits as exhaust air 44 in the area of a gap between the insulation layer 20 and an outer shell 46.
  • a fan 48 which draws in the exhaust air 44 together with outside air 50, which can flow in radially from the outside between the sleeve 26 and a cover 52, in the direction of the central area 24, where the air then leaves the system 2.
  • the air heat exchanger 22 is above the liquid reservoir 16 above the insulation layer 20.
  • the air supplied via the supply line 12 from the rear ventilation of the planar element 4 is first conducted via the heat exchanger 26, so that the energy contained in the air is first fed to the liquid reservoir 16.
  • the air After passing through the heat exchanger 26, the air is guided radially from the outside through the air heat exchanger 22 and leaves the system 2 in the central area 24.
  • the fluid circuit 28 which connects the heat exchanger 18 to a heat pump 30 preferably located inside building 6
  • Heat exchanger 26 can be made of metal with a large number of lamellae, in particular radially aligned lamellae, which guide the air flow as shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the planar element 4 in a schematic sectional view.
  • surface element 4 is solar cells 60 in the form of roof tiles.
  • the roof tiles 60 are fastened to a substructure and are separated from one another by means of cross braces 64 and overlap like the conventional structure of a roof.
  • Incoming air 66 flows through the surface element 4 on the underside of the solar cells 60 and ensures the desired rear ventilation.
  • the exiting air 68 which leaves the planar element 4 as air from the rear ventilation in the supply to the exhaust air duct 10 already described in connection with FIG.
  • a photovoltaic system can also be used as the surface element 4 .
  • FIG. 1 A further embodiment of the surface element 4 is shown in FIG. 1
  • the surface element 4 is here a facade element, which is shown in Figure 5 in a sectional view.
  • the facade element 70 is on the building spaced from an insulation 72 so that air can enter behind the facade element 70 from below and is guided upwards, where it is supplied to the exhaust air duct 10 as air from the rear ventilation of the surface element 4, as indicated by the arrows 74.
  • the insulating layer 72 is arranged directly on a masonry 76 .
  • an unillustrated air conditioner is used for heating and cooling the outside air by means of the heat pump 30 .
  • the space heaters that are often present in regions with a heating requirement can be omitted.
  • the heated air from the rear ventilation of the planar element 4 of the building 6 is passed over the energy store 14 and then blown off.
  • the air from the rear ventilation of the surface element 4 can be supplied with a ventilator or a fan.
  • a large part of the energy is recovered with the heat pump 30 via the further fluid circuit 28 .

Landscapes

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  • Building Environments (AREA)

Abstract

The invention relates to a system for the air conditioning of a building which has a back-ventilated planar element that is connected to at least one exhaust duct for the removal of air from the back ventilation, and which is provided with an air-conditioning unit that is connected to a fluid circuit of a heat pump, wherein: the exhaust duct and an additional fluid circuit of the heat pump are connected to an energy accumulator located outside of the building; the energy accumulator, for the transfer of energy and for the storage of energy, comprises a heat exchanger in a liquid reservoir that is connected to the additional fluid circuit of the heat pump via the heat exchanger; and the air is guided out of the exhaust duct into the liquid reservoir via a heat transfer element.

Description

SYSTEM ZUR KLIMATISIERUNG EINES GEBÄUDES SYSTEM FOR AIR CONDITIONING OF A BUILDING
Die Erfindung betrifft ein System zur Klimatisierung eines Gebäudes. The invention relates to a system for air conditioning a building.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, im Wechsel der Jahreszeiten entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um Temperaturen in Innenräumen in einem für die Nutzer angenehmen Temperaturbereich zu halten. Zur Erhöhung der Temperatur kommen dabei unterschiedliche Ausführungsformen von Heizungen zum Einsatz, während eine Absenkung der Temperatur oftmals durch Klimageräte geschaffen wird, welche Außenluft über einen Kühlkompressor entsprechend heruntergekühlt in den Innenraum führen. It is known from the general state of the art to take appropriate precautions during the change of seasons in order to keep indoor temperatures in a temperature range that is comfortable for the users. Different types of heaters are used to increase the temperature, while the temperature is often lowered by air conditioning units, which feed outside air into the interior after it has been cooled down accordingly via a cooling compressor.
Moderne Systeme werden dabei als sogenannte raumlufttechnische Anlagen eingesetzt, bei denen die Außenluft über einen Wärmetauscher mittels eines Radiallüfters als Zuluft in den Innenraum des Gebäudes geführt werden kann. Abluft wird dabei oftmals mittels eines Verdunstungskühlers dem Wärmetauscher zugeführt, wobei die von einem weiteren Radiallüfter angesaugte Luft als Fortluft das Gebäude verlässt. Neben diversen Filtern zur Säuberung der Luft können auch Zusatzheizungen zum Einsatz kommen, so dass eine Innenraumlüftung ermöglicht wird. Modern systems are used as so-called ventilation and air conditioning systems, in which the outside air can be fed into the interior of the building as supply air via a heat exchanger using a radial fan. Exhaust air is often fed to the heat exchanger by means of an evaporative cooler, with the air sucked in by another radial fan leaving the building as exhaust air. In addition to various filters for cleaning the air, additional heaters can also be used so that interior ventilation is possible.
Aus der DE 10 2018 213274 A1 ist ein Beispiel einer derartigen raumlufttechnischen Anlage bekannt. In dieser Schrift wird ein Klimagerät mit einem Gerätegehäuse mit einer Abluftöffnung, Zuluftöffnung, Fortluftöffnung und Außenluftöffnung, einem Zuluft- und Fortluftventilator, im Umluftbetrieb eines Außenluft- Fortluftstromes und Abluft-Zuluftstromes hintereinander und im Außenluftbetrieb des Abluft-Fortluftstromes und Außenluft-Zuluftstromes übereinander angeordneten Kreuzstromwärmetauschern mit in den Strömungswegen des Außenluft- Zuluftstromes und des Abluft-Fortluftstromes angeordneten Wärmetauscher- Bypassklappen zur Übertragung thermischer Energie zwischen den Luftströ- men, einer Hybrid-Kälteanlage mit einem Kompressor, einem Verdampfer und einem Kondensator sowie einem Wasser/Wasserglykol-Kältemittelwärme- tauscher als weiteren Kondensator, einer Nacherwärmungseinrichtung, einer Einrichtung zur adiabaten Sprühbefeuchtung, Klappen zur Steuerung der Luftströme und einer Einrichtung zur Regelung der Feuchte und Temperatur zumindest eines Teils der Luftströme beschrieben. An example of such a ventilation and air conditioning system is known from DE 10 2018 213274 A1. In this document, an air conditioner with a device housing with an exhaust air opening, supply air opening, exhaust air opening and outside air opening, a supply air and exhaust air fan, in circulating air operation of an outside air exhaust air flow and exhaust air supply air flow one behind the other and in outside air operation of the exhaust air exhaust air flow and outside air supply air flow one above the other is arranged cross-flow heat exchangers with heat exchanger bypass flaps arranged in the flow paths of the outside air supply air flow and the exhaust air flow of exhaust air for the transfer of thermal energy between the air flows men, a hybrid refrigeration system with a compressor, an evaporator and a condenser as well as a water/water glycol refrigerant heat exchanger as an additional condenser, a reheating device, a device for adiabatic spray humidification, flaps for controlling the air flows and a device for regulating the humidity and Temperature at least a part of the air flows described.
Desweiteren ist es bekannt, Außenluft einem Innenraum zuzuführen, wobei sämtliche Innenräume eines Gebäudes über einen gemeinsamen Abluftkanal verbunden sind, über die die Abluft einer Wärmepumpe zugeführt werden kann, so dass die in der Abluft enthaltene Energie vor dem Verlassen des Gebäudes als Fortluft, beispielsweise einem Warmwasserspeicher, über die Wärmepumpe zugeführt werden kann. Derartige Abluftwärmepumpen tragen zur Energieeffizienz eines Gebäudes bei. It is also known to supply outside air to an interior space, with all the interior spaces of a building being connected via a common exhaust air duct, via which the exhaust air can be supplied to a heat pump, so that the energy contained in the exhaust air can be used before leaving the building as exhaust air, for example a Hot water tank that can be supplied via the heat pump. Such exhaust air heat pumps contribute to the energy efficiency of a building.
Aus der DE 29 26 610 A1 ist ein Speicher zur Bereitstellung der Eingangswärmeenergie auf niederem Temperaturniveau für Wärmepumpenanlagen bekannt, die diese Energie aufnehmen und auf höherem Temperaturniveau wieder abgeben. Dabei ist ein Wasserbecken so gestaltet, dass sein Wasserinhalt ohne Beckenbeschädigung einfrieren kann und dass ein am Beckenboden befindliches oder in den Beckenboden eingelassenes Wärmetauschersystem erlaubt, die Abkühlungs- und Gefrierwärme dieses Beckens der Kaltseite einer Wärmepumpe zuzuführen. DE 29 26 610 A1 discloses a memory for providing the input heat energy at a low temperature level for heat pump systems, which absorb this energy and release it again at a higher temperature level. A pool of water is designed in such a way that its water content can freeze without damaging the pool and that a heat exchanger system located on the pool floor or embedded in the pool floor allows the cooling and freezing heat of this pool to be fed to the cold side of a heat pump.
Neben der Verwendung eines künstlichen Wasserbeckens ist es auch bekannt, natürliche Gewässer als Speichermedium zu nutzen. In addition to using an artificial water basin, it is also known to use natural bodies of water as a storage medium.
So ist aus der DE 10 2015 104 909 A1 ein Energiespeicher bekannt, der einen Wärmetauscher aufweist, der auf einem vorzugweise über eine erste Zuleitung mit Wasser befüllbarem, als See ausgebildetem Unterbecken schwimmend an- geordnet ist, wobei über eine zweite Zuleitung Wasser aus dem Unterbecken und über eine dritte Zuleitung den Wärmetauscher durchdringendes Kühlmittel einer Wärmepumpe in getrennten Kreisläufen zuführbar ist, so dass Energie über den Wärmetauscher unter Vereisung des Wassers des Unterbeckens oder in Form von sensibler Wärme aus dem Wasser des Unterbeckens entnehmbar und an einen Verbraucher zur Wärmeabgabe und/oder zur Kälteabgabe weiterleitbar ist. An energy store is known from DE 10 2015 104 909 A1, which has a heat exchanger which is floating on a lower basin designed as a lake and which can preferably be filled with water via a first supply line. is arranged, with water from the lower reservoir being supplied via a second feed line and coolant penetrating the heat exchanger being fed via a third feed line to a heat pump in separate circuits, so that energy is released via the heat exchanger with the water in the lower reservoir icing up or in the form of sensible heat from the water of the lower basin can be removed and passed on to a consumer for heat dissipation and/or cold dissipation.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2015 121 177 A1 eine schwimmende Vorrichtung zum Einbringen von Wärmeenergie in ein Gewässer sowie zum Entziehen von Wärmeenergie aus dem Gewässer bekannt, die einen Wasserwärmetauscher aufweist, der nach dem Einsetzen der Vorrichtung in das Gewässer in dieses eintaucht und einen Zulauf und einen Ablauf für eine Wärmeträgerflüssigkeit aufweist, die Wärmeenergie an das Gewässer abgeben oder dem Gewässer Wärmeenergie entziehen kann. Die Vorrichtung weist darüber hinaus einen Luftwärmetauscher auf, der von Umgebungsluft durchdrungen werden kann und darüber hinaus einen Einlass für aus dem Gewässer stammendes Wasser mit einem entsprechenden Auslass aufweist, so dass Wasser aus dem Gewässer durch den Luftwärmetauscher strömen kann, wobei Wärmeenergie zwischen der dem Luftwärmetauscher durchströmenden Umgebungsluft und dem den Luftwärmetauscher durchströmenden Wasser übertragbar ist. Furthermore, DE 10 2015 121 177 A1 discloses a floating device for introducing thermal energy into a body of water and for extracting thermal energy from the body of water, which has a water heat exchanger that is immersed in the body of water after the device has been inserted and a Has an inlet and an outlet for a heat transfer fluid that can deliver thermal energy to the water body or withdraw heat energy from the body of water. The device also has an air heat exchanger, which can be penetrated by ambient air and also has an inlet for water originating from the body of water with a corresponding outlet, so that water can flow from the body of water through the air heat exchanger, with thermal energy between the air heat exchanger ambient air flowing through and the water flowing through the air heat exchanger.
Die oben beschriebenen Vorrichtungen wirken üblicherweise mit einer in einem Gebäude installierten Wärmepumpe zusammen. Diese kann beispielsweise über das Stromnetz oder einen eigenen Stromspeicher mit elektrischer Energie versorgt werden. The devices described above usually interact with a heat pump installed in a building. This can be supplied with electrical energy, for example, via the power grid or your own power storage unit.
Vor diesem Hintergrund stellt sich nun die Aufgabe, ein System zur Klimatisierung von Innenräumen zu schaffen, welches im Vergleich zu bisherigen Syste- men einen ganzjährigen Einsatz ermöglicht und bei höherer Energieeffizienz geringere Installationskosten aufweist. Against this background, the task now arises of creating a system for air conditioning of interior spaces which, in comparison to previous systems, enables year-round use and has lower installation costs with higher energy efficiency.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich. This object is solved by the features of patent claim 1. Further advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims. These can be combined with one another in a technologically sensible manner. The description, in particular in connection with the drawing, additionally characterizes and specifies the invention.
Gemäß der Erfindung wird ein System zur Klimatisierung eines Gebäudes angegeben, welches ein hinterlüftetes Flächenelement aufweist, das mit wenigstens einem Abluftkanal zur Abfuhr der Luft aus der Hinterlüftung verbunden ist, und welches mit einen Klimagerät versehen ist, das mit einem Fluidkreislauf einer Wärmepumpe verbunden ist, wobei der Abluftkanal und ein weiterer Fluidkreislauf der Wärmepumpe mit einem außerhalb des Gebäudes angeordneten Energiespeicher verbunden sind, wobei der Energiespeicher zur Energieübertragung und zur Energiespeicherung mit einem Wärmetauscher in einem Flüssigkeitsreservoir, das über den Wärmetauscher mit dem weiteren Fluidkreislauf der Wärmepumpe verbunden ist, ausgebildet ist, wobei die Luft aus dem Abluftkanal über einen Wärmeübertrager in das Flüssigkeitsreservoir geführt ist. According to the invention, a system for air conditioning a building is specified, which has a rear-ventilated surface element which is connected to at least one exhaust air duct for removing the air from the rear ventilation, and which is provided with an air conditioning device which is connected to a fluid circuit of a heat pump, wherein the exhaust air duct and a further fluid circuit of the heat pump are connected to an energy store arranged outside the building, wherein the energy store is designed for energy transmission and energy storage with a heat exchanger in a liquid reservoir, which is connected via the heat exchanger to the further fluid circuit of the heat pump, the air from the exhaust air duct being fed into the liquid reservoir via a heat exchanger.
Demnach wird erfindungsgemäß bei dem System zur Klimatisierung von Innenräumen das Klimagerät für die Aufwärmung und das Abkühlen der Außenluft mittels der Wärmepumpe verwendet. Die oftmals in Regionen mit Heizungsbedarf vorhandenen Raumheizungen können entfallen. Die Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements des Gebäudes wird über den Energiespeicher geführt und als Fortluft abgeblasen. Ein großer Teil der Energie wird dabei mit der Wärmepumpe über den weiteren Fluidkreislauf zurückgewonnen. Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Raumheizungen in der Kombination mit Klimageräten werden Installationskosten deutlich reduziert. Klimageräte sind in Regionen mit Heizungsbedarf beispielsweise im Winter oft ohne Funktion, da aus Komfortgründen eine Fußbodenheizung als Raumheizung verwendet wird. Bekannte Klimageräte weisen zwar ebenfalls einen Anschluss für die Zuführung von Außenluft als Zuluft auf, welche jedoch der Zuluft nur in Verbindung einer Umluftfunktion in einem vorgegebenen Verhältnis beigemischt wird und welche oftmals vorgewärmt als sogenannte Primärluft bereitgestellt werden muss. Insgesamt ist die Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Systems zur Klimatisierung von Innenräumen höher als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen, da die energieintensive Luftventilation zu einem großen Teil entfällt. Therefore, according to the present invention, in the indoor air conditioning system, the air conditioner is used for heating and cooling the outside air by means of the heat pump. The space heaters that are often present in regions with a heating requirement can be omitted. The air from the rear ventilation of the building's surface element is routed via the energy store and blown off as exhaust air. A large part of the energy is recovered with the heat pump via the further fluid circuit. In contrast to the previously used space heaters in combination with air conditioning units, installation costs are significantly reduced. Air conditioners are in regions with a heating requirement, for example in winter, often without a function, since underfloor heating is used as room heating for reasons of comfort. Known air conditioners also have a connection for supplying outside air as supply air, but this is added to the supply air only in connection with a recirculation function in a predetermined ratio and which often has to be provided preheated as so-called primary air. Overall, the energy efficiency of the system according to the invention for air conditioning interior spaces is higher than in the systems known from the prior art, since the energy-intensive air ventilation is largely eliminated.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements nach Verlassen des Wärmetauschers im Flüssigkeitsreservoir zu einem ebenfalls mit der Wärmepumpe verbundenen Luftwärmetauscher geführt. Dabei kann sich die Luft vor dem Luftwärmetauscher mit Außenluft mischen. According to one embodiment of the invention, the air from the rear ventilation of the surface element, after leaving the heat exchanger in the liquid reservoir, is routed to an air heat exchanger that is also connected to the heat pump. The air can mix with outside air before the air heat exchanger.
Demnach wird das erfindungsgemäße Konzept dahingehend erweitert, dass nach Durchströmen des Wärmeübertragers im Flüssigkeitsreservoir die nun das System verlassende Fortluft einem Luftwärmetauscher zugeführt wird, wobei sich die Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements vor dem Luftwärmetauscher mit Außenluft mischen kann. Die somit noch enthaltene Energie der Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements kann nun über den Luftwärmetauscher ebenfalls genutzt werden, wobei es sich als vorteilhaft herausgestellt hat, die Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements zunächst einem Wärmetauscher mit Flüssigkeitsreservoir zuzuführen und nicht sofort mit der Außenluft zu mischen, da auf diese Weise eventuell große Temperaturunterschiede vermieden werden können. Die Kombination aus erstem Wärmetauscher im Flüssigkeitsreservoir und zweitem Wärmetauscher als Luftwärmetauscher in Kombina- tion mit der Zuführung von Außenluft ermöglicht ein sehr effizientes Betreiben des erfindungsgemäßen Systems. Accordingly, the inventive concept is expanded such that after flowing through the heat exchanger in the liquid reservoir, the exhaust air now leaving the system is fed to an air heat exchanger, with the air from the rear ventilation of the surface element being able to mix with outside air in front of the air heat exchanger. The energy still contained in the air from the rear ventilation of the surface element can now also be used via the air heat exchanger, whereby it has proven to be advantageous to first feed the air from the rear ventilation of the surface element to a heat exchanger with a liquid reservoir and not to mix it immediately with the outside air , since in this way possibly large temperature differences can be avoided. The combination of the first heat exchanger in the liquid reservoir and the second heat exchanger as an air heat exchanger in combination tion with the supply of outside air allows a very efficient operation of the system according to the invention.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Luftwärmetauscher so über dem Flüssigkeitsreservoir angeordnet, dass ein radial nach innen gerichteter Luftstrom aus Fortluft und Außenluft durch den Luftwärmetauscher mittels eines im Inneren angeordneten Lüfters erzeugbar ist, wobei der Luftstrom in einem zentralen Bereich das System verlässt. According to a further embodiment of the invention, the air heat exchanger is arranged above the liquid reservoir in such a way that a radially inwardly directed air flow from exhaust air and outside air can be generated through the air heat exchanger by means of a fan arranged inside, with the air flow leaving the system in a central area.
Vorteilhafterweise verlässt der Luftstrom der Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements das Flüssigkeitsreservoir entlang eines Außenumfangs des Flüssigkeitsreservoirs, sodass eine Durchströmung des Luftwärmetauschers dann vorteilhafterweise wieder radial nach Innen erfolgt, sodass der Luftstrom in einem zentralen Bereich das System verlassen kann. Auf diese Weise wird ein Luftstrom ermöglicht, der ohne große Umlenkungen um Hindernisse der Anordnung der einzelnen Komponenten folgt, sodass insgesamt ein einfacher Aufbau des Energiespeichers möglich ist. Advantageously, the air flow of the air from the rear ventilation of the surface element leaves the liquid reservoir along an outer circumference of the liquid reservoir, so that the air heat exchanger then advantageously flows radially inward again, so that the air flow can leave the system in a central area. In this way, an air flow is made possible, which follows the arrangement of the individual components without major deflections around obstacles, so that overall a simple construction of the energy store is possible.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind ein Lufteinlass für Außenluft schlitzförmig entlang eines Außenumfang eines Deckels und ein Luftauslass für Außenluft und Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements vorzugsweise mittig am Deckel ausgebildet. According to a further embodiment of the invention, an air inlet for outside air is embodied in the form of a slot along an outer circumference of a cover and an air outlet for outside air and air from the rear ventilation of the planar element is preferably formed centrally on the cover.
Das Durchströmen des Luftwärmetauschers mit Außenluft lässt sich auf diese Weise einfach erreichen, sodass ein kompakter Aufbau des Energiespeichers zu insgesamt reduzierten Installationskosten des Systems zur Klimatisierung von Innenräumen beiträgt. The flow of outside air through the air heat exchanger can be easily achieved in this way, so that a compact design of the energy storage device contributes to overall reduced installation costs of the system for air conditioning of interior spaces.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Flächenelement eine Photovoltaikanlage mit Hinterlüftung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Flächenelement ein Fassadenelement mit Hinterlüftung. According to a further embodiment of the invention, the surface element is a photovoltaic system with rear ventilation. According to a further embodiment of the invention, the surface element is a facade element with rear ventilation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements mittels eines Lüfters oder eines Ventilators geführt. According to a further embodiment of the invention, the air is guided out of the rear ventilation of the planar element by means of a fan or a ventilator.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements weitere Abluft zugeführt. According to a further embodiment of the invention, further exhaust air is supplied to the air from the rear ventilation of the planar element.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Energiespeicher über eine weitere Wärmepumpe mit einem Klimagerät zur Klimatisierung von Innenräumen des Gebäudes verbunden. Demgemäß ist ein Klimagerät an einer Decke, an einer Wand oder in einer Brüstung des Innenraums angeordnet. According to a further embodiment of the invention, the energy store is connected via a further heat pump to an air-conditioning device for air-conditioning the interior of the building. Accordingly, an air conditioner is arranged on a ceiling, on a wall or in a parapet of the interior.
Je nach Ausführung des Innenraums kann das Kühlgerät an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein, wobei hier auch unterschiedliche Ausgestaltungen des Kühlgeräts gewählt werden können, sollte dieses in ein Wohngebäude oder in ein Bürogebäude eingesetzt werden. Neben den Anschlussleitungen zur Wärmepumpe und einer Außenluftzuführung muss zum Kühlgerät noch eine Verbindung zum Abluftkanal geschaffen werden. Depending on the design of the interior, the refrigeration device can be arranged at different locations, with different configurations of the refrigeration device being able to be selected here if it is to be used in a residential building or in an office building. In addition to the connection lines to the heat pump and an outside air supply, a connection to the exhaust air duct must also be created for the cooling unit.
Die im Flüssigkeitsreservoirs des Energiespeichers gespeicherte Energie kann über die Wärmepumpe mittels des Fluidkreislaufs die Außenluft entsprechend erwärmen, sodass bei Heizbedarf ein angenehmes Raumklima herrscht. Die abgeführte Abluft wird wiederum dem Energiespeicher zugeführt, sodass die darin enthaltene Energie entnommen werden kann. Dabei kühlt das Klimagerät bei Kühlbedarf die Außenluft vor Abgabe als Zuluft in den Innenraum mittels des Fluidkreislaufs der Wärmepumpe ab. Neben der Funktion einer Raumhei- zung kann das erfindungsgemäße System auch zur Klimatisierung von Innenräumen eingesetzt werden. Oftmals arbeitet das Klimagerät im Umluftbetrieb. Sofern weder eine Erwärmung noch eine Abkühlung der Raumluft erwünscht ist, kann das Klimagerät in einem Umluftbetrieb arbeiten, um verbrauchte Raumluft auszutauschen, sodass der Aufenthalt im Innenraum unter verbesserten Bedingungen möglich ist. The energy stored in the liquid reservoir of the energy storage device can be used to heat the outside air via the heat pump using the fluid circuit, so that there is a pleasant indoor climate when heating is required. The discharged exhaust air is in turn fed to the energy store so that the energy contained therein can be extracted. When cooling is required, the air conditioning unit cools the outside air before it is released as supply air into the interior using the fluid circuit of the heat pump. In addition to the function of a room tion, the system according to the invention can also be used for air conditioning of interior spaces. The air conditioner often works in recirculation mode. If neither heating nor cooling of the room air is desired, the air conditioner can work in a recirculation mode to exchange used room air, so that staying in the interior is possible under improved conditions.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Some exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Systems in einer schematischen Darstellung, Figure 1 is a side view of a system according to the invention in a schematic representation,
Figur 2 eine Schnittansicht durch einen Energiespeicher zur Verwendung in einem System nach Figur 1 , FIG. 2 shows a sectional view through an energy store for use in a system according to FIG. 1,
Figur 3 eine Draufsicht auf den Energiespeicher aus Figur 2, FIG. 3 shows a plan view of the energy store from FIG. 2,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Flächenelements zur Verwendung in einem System nach Figur 1 , FIG. 4 shows a schematic representation of a surface element for use in a system according to FIG.
Figur 5 eine weitere schematische Darstellung eines Flächenelements zur Verwendung in einem System nach Figur 1 , und FIG. 5 shows a further schematic illustration of a surface element for use in a system according to FIG. 1, and
Figur 6 eine weitere schematische Darstellung eines Flächenelements zur Verwendung in einem System nach Figur 1. FIG. 6 shows a further schematic representation of a surface element for use in a system according to FIG.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteil mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 1 ist in einer Ausführungsform ein erfindungsgemäßes System 2 zur Klimatisierung eines Gebäudes 6 gezeigt. Bei dem Gebäude 6 kann es sich bespielweise um ein Wohngebäude oder Bürogebäude handeln. Die Erfindung lässt sich jedoch auf unterschiedliche Gebäudetypen anwenden, das gezeigte Beispiel soll daher als nicht limitierend betrachtet werden. Das Gebäude 6 weist als Flächenelement 4 beispielsweise eine an einer Seitenwand angebrachte Fassadenverkleidung auf. Das Flächenelement 4 ist in diesem Fall mit einer Hinterlüftung ausgestattet, aus der nach oben steigende, sich erwärmende Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 einem Abluftkanal 10 zugeführt wird. Das Flächenelement 4 ist im gezeigten Beispiel in einer Seitenwand des Gebäudes 6 angebracht. Das Flächenelement 4 kann aber auch von diesem beabstandet, beispielsweise an einem Carport oder dergleichen angeordnet sein. In the figures, identical or functionally equivalent components are provided with the same reference symbols. FIG. 1 shows a system 2 according to the invention for air conditioning a building 6 in one embodiment. The building 6 can be a residential building or an office building, for example. However, the invention can be applied to different types of buildings, the example shown should therefore be considered non-limiting. The building 6 has, for example, a facade cladding attached to a side wall as a surface element 4 . In this case, the planar element 4 is equipped with rear ventilation, from which air that rises and is being heated from the rear ventilation of the planar element 4 is supplied to an exhaust air duct 10 . In the example shown, the surface element 4 is attached to a side wall of the building 6 . However, the surface element 4 can also be spaced apart from it, for example on a carport or the like.
Der Abluftkanal 10 ist über eine Zuführungsleitung 12 mit einem Energiespeicher 14 verbunden, der in einem unteren Teil ein Flüssigkeitsreservoir 16 aufweist, in welchem sich ein Wärmetauscher 18 befindet. Der Energiespeicher 14, der in Figur 2 im Detail noch erläutert wird, ist außerhalb des Gebäudes 6 angeordnet und wird typischerweise in einem Erdreich versenkt sein. Oberhalb des Flüssigkeitsreservoirs 16 befindet sich über einer Isolationsschicht 20 ein Luftwärmetauscher 22. The exhaust air duct 10 is connected via a supply line 12 to an energy store 14 which has a liquid reservoir 16 in a lower part, in which a heat exchanger 18 is located. The energy store 14, which will be explained in detail in FIG. 2, is arranged outside the building 6 and will typically be buried in the ground. An air heat exchanger 22 is located above the liquid reservoir 16 over an insulating layer 20.
Der Luftwärmetauscher 22 ist dabei in mehreren Segmenten um einen zentralen Bereich 24 des Energiespeichers 14 angeordnet. Die über die Zuführungsleitung 12 zugeführte Abluft wird zunächst über einen nicht in Figur 1 dargestellten Wärmeübertrager, der unterhalb der Isolationsschicht 20 liegt und in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 26 markiert ist, geführt, sodass die in der Abluft enthaltene Energie zunächst dem Flüssigkeitsreservoir 16 zugeführt wird. Nach Durchlaufen des Wärmeübertragers 26 wird die Luft radial von außen durch die Luftwärmetauscher 22 geführt und verlässt das System 2 im zentralen Bereich 24. Zum Betrieb des Wärmetauschers 18 ist ein Fluidkreislaufs 28 vorgesehen, der den Wärmetauscher 18 mit einer vorzugsweise im Inneren des Gebäudes 6 angeordneten Wärmepumpe 30 verbindet. Des Weiteren kann die Wärmepumpe 30 auch mit weiteren Komponenten, wie zum Bespiel einem Warmwasserspeicher 40 welcher mit einer Heizung 42 in Verbindung steht verbunden sein. Diese Bestandteile bilden jedoch kein Teil der Erfindung, sodass auf eine detaillierte Beschreibung hiervon verzichtet werden kann. The air heat exchanger 22 is arranged in several segments around a central area 24 of the energy store 14 . The exhaust air supplied via the supply line 12 is first routed via a heat exchanger, not shown in Figure 1, which lies below the insulation layer 20 and is marked in Figure 1 with the reference number 26, so that the energy contained in the exhaust air is first supplied to the liquid reservoir 16 . After passing through the heat exchanger 26, the air is guided radially from the outside through the air heat exchanger 22 and leaves the system 2 in the central area 24. A fluid circuit 28 is provided for the operation of the heat exchanger 18, which connects the heat exchanger 18 with a preferably inside the building 6 Heat pump 30 connects. Furthermore, the heat pump 30 can also be connected to other components, such as a hot water tank 40 which is connected to a heater 42 . However, these components do not form part of the invention, so that a detailed description thereof can be omitted.
In Figur 2 ist der Energiespeicher 14 nochmals in einer Querschnittansicht gezeigt. Der Energiespeicher 14 weist im Flüssigkeitsreservoir 16 eine Vielzahl von Rohren auf, die über den Fluidkreislauf 28 mit der Wärmepumpe 30 verbunden sind. Typischerweise wird das Flüssigkeitsreservoir 16 mit Wasser oder einer Paraffinverbindung gefüllt sein. Oberhalb der Flüssigkeit befindet sich der Wärmeübertrager 26, der durch die erwärmte Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 radial nach außen durchströmt wird, sodass die Luft nun als Abluft 44 im Bereich eines Spaltes zwischen der Isolationsschicht 20 und einer Außenhülle 46 verlässt. Im zentralen Bereich 24 befindet sich ein Ventilator 48, welcher die Abluft 44 zusammen mit Außenluft 50, welche zwischen der Hülse 26 und einem Deckel 52 radial von außen einströmen kann, in Richtung des Zentralbereichs 24 ansaugt, wo die Luft dann das System 2 verlässt. In Figure 2, the energy store 14 is shown again in a cross-sectional view. In the liquid reservoir 16 , the energy store 14 has a multiplicity of pipes which are connected to the heat pump 30 via the fluid circuit 28 . Typically, the liquid reservoir 16 will be filled with water or a paraffin compound. Above the liquid is the heat exchanger 26, through which the heated air from the rear ventilation of the surface element 4 flows radially outwards, so that the air now exits as exhaust air 44 in the area of a gap between the insulation layer 20 and an outer shell 46. In the central area 24 there is a fan 48, which draws in the exhaust air 44 together with outside air 50, which can flow in radially from the outside between the sleeve 26 and a cover 52, in the direction of the central area 24, where the air then leaves the system 2.
Der Luftwärmetauscher 22 ist oberhalb des Flüssigkeitsreservoirs 16 über der Isolationsschicht 20. Die über die Zuführungsleitung 12 zugeführte Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 wird zunächst über den Wärmeübertrage 26 geführt, sodass die in der Luft enthaltene Energie zunächst dem Flüssigkeitsreservoir 16 zugeführt wird. Nach Durchlaufen des Wärmeübertragers 26 wird die Luft radial von außen durch den Luftwärmetauscher 22 geführt und verlässt das System 2 im zentralen Bereich 24. Zum Betrieb des Wärmetauschers 18 ist neben des Fluidkreislaufs 28, der den Wärmetauscher 18 mit einer vorzugsweise im Inneren des Gebäudes 6 angeordneten Wärmepumpe 30 verbindet, ein weitere, nicht in den Figuren dargestellter Fluidkreislauf vorgesehen, der den Luftwärmetauscher 22 mit der im Inneren des Gebäudes 6 angeordneten Wärmepumpe 30 verbindet. The air heat exchanger 22 is above the liquid reservoir 16 above the insulation layer 20. The air supplied via the supply line 12 from the rear ventilation of the planar element 4 is first conducted via the heat exchanger 26, so that the energy contained in the air is first fed to the liquid reservoir 16. After passing through the heat exchanger 26, the air is guided radially from the outside through the air heat exchanger 22 and leaves the system 2 in the central area 24. For the operation of the heat exchanger 18, in addition to the fluid circuit 28, which connects the heat exchanger 18 to a heat pump 30 preferably located inside building 6, there is another fluid circuit, not shown in the figures, which connects the air heat exchanger 22 to the heat pump 30 located inside building 6 .
Unter Bezugnahme auf Figur 3 ist die Verteilung der Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 nochmals detailliert dargestellt man erkennt, dass die Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 dem Wärmeübertrager 26 an einer Stelle zugeführt wird, sodass diese nach Durchdringen des Wärmeübertragers 26 diese wieder radial nach außen verlässt. Wärmeübertrager 26 kann aus Metall mit einer Vielzahl, insbesondere radial ausgerichteter Lamellen ausgeführt sein, die den Luftstrom wie in Figur 3 dargestellt lenken. With reference to Figure 3, the distribution of the air from the rear ventilation of the surface element 4 is shown again in detail. It can be seen that the air from the rear ventilation of the surface element 4 is fed to the heat exchanger 26 at one point, so that after penetrating the heat exchanger 26 it is again radial leaves to the outside. Heat exchanger 26 can be made of metal with a large number of lamellae, in particular radially aligned lamellae, which guide the air flow as shown in FIG.
In Figur 4 ist in einer schematischen Schnittansicht eine weitere Ausführungsform des Flächenelements 4 gezeigt. Beim Flächenelement 4 handelt es sich um Solarzellen 60 in Form von Dachpfannen. Die Dachpfannen 60 werden auf einer Unterkonstruktion befestigt, und sind mittels Querverstrebungen 64 voneinander getrennt und überlagern sich wie der konventionelle Aufbau eines Daches. Eintretende Luft 66 strömt an der Unterseite der Solarzellen 60 durch das Flächenelement 4 hindurch und sorgt für die gewünschte Hinterlüftung. Schematisch angedeutet ist die austretende Luft 68, welche in die bereits im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebene Zuführung zum Abluftkanal 10 das Flächenelement 4 als Luft aus der Hinterlüftung verlässt. Anstelle von Solarzellen 60 in Form von Dachpfannen kann auch eine Photovoltaikanlage als Flächenelement 4 verwendet werden. FIG. 4 shows a further embodiment of the planar element 4 in a schematic sectional view. When surface element 4 is solar cells 60 in the form of roof tiles. The roof tiles 60 are fastened to a substructure and are separated from one another by means of cross braces 64 and overlap like the conventional structure of a roof. Incoming air 66 flows through the surface element 4 on the underside of the solar cells 60 and ensures the desired rear ventilation. Schematically indicated is the exiting air 68, which leaves the planar element 4 as air from the rear ventilation in the supply to the exhaust air duct 10 already described in connection with FIG. Instead of solar cells 60 in the form of roof tiles, a photovoltaic system can also be used as the surface element 4 .
In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform des Flächenelements 4 gezeigt.A further embodiment of the surface element 4 is shown in FIG.
Das Flächenelement 4 ist hierbei ein Fassadenelement, welches in Figur 5 in einer Schnittansicht dargestellt ist. Das Fassadenelement 70 ist am Gebäude beabstandet zu einer Isolierung 72 angeordnet, so dass von unten Luft hinter das Fassadenelement 70 eintreten kann und nach oben geführt wird, wo sie dem Abluftkanal 10 als Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 zugeführt wird, wie durch die Pfeile 74 angedeutet. Die Isolationsschicht 72 ist direkt auf einem Mauerwerk 76 angeordnet. The surface element 4 is here a facade element, which is shown in Figure 5 in a sectional view. The facade element 70 is on the building spaced from an insulation 72 so that air can enter behind the facade element 70 from below and is guided upwards, where it is supplied to the exhaust air duct 10 as air from the rear ventilation of the surface element 4, as indicated by the arrows 74. The insulating layer 72 is arranged directly on a masonry 76 .
Dieser Aufbau ist in Figur 6 nochmals etwas detaillierter dargestellt. Die Fassadenverkleidung 80 wird auf horizontaler Lattung 82 befestigt, wobei eine Unterspannbahn 84 über einer dahinter liegenden Dämmung 86 angeordnet ist. Die Dämmung 86 ist in eine Unterkonstruktion aus Kanthölzern 88 eingebettet, welche direkt auf dem Mauerwerk 90 liegt. Das Durchströmen der Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 ist wiederum durch Pfeile 74 dargestellt. This structure is shown again in somewhat more detail in FIG. The facade cladding 80 is fastened to horizontal battens 82, with a roofing membrane 84 being arranged over insulation 86 lying behind it. The insulation 86 is embedded in a substructure made of squared timber 88, which lies directly on the masonry 90. The flow of air from the rear ventilation of the planar element 4 is again shown by arrows 74 .
Bei dem System 2 zur Klimatisierung wird ein nicht dargestelltes Klimagerät für die Aufwärmung und das Abkühlen der Außenluft mittels der Wärmepumpe 30 verwendet. Die oftmals in Regionen mit Heizungsbedarf vorhandenen Raumheizungen können entfallen. Die erwärmte Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 des Gebäudes 6 wird über den Energiespeicher 14 geführt und dann abgeblasen. Die Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements 4 kann dabei mit einem Ventilator oder einem Lüfter zugeführt werden. Ein großer Teil der Energie wird dabei mit der Wärmepumpe 30 über den weiteren Fluidkreislauf 28 zurückgewonnen. In the system 2 for air conditioning, an unillustrated air conditioner is used for heating and cooling the outside air by means of the heat pump 30 . The space heaters that are often present in regions with a heating requirement can be omitted. The heated air from the rear ventilation of the planar element 4 of the building 6 is passed over the energy store 14 and then blown off. The air from the rear ventilation of the surface element 4 can be supplied with a ventilator or a fan. A large part of the energy is recovered with the heat pump 30 via the further fluid circuit 28 .
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar. The features specified above and in the claims, as well as the features that can be inferred from the illustrations, can be advantageously implemented both individually and in various combinations. The invention is not limited to the exemplary embodiments described, but can be modified in many ways within the scope of specialist knowledge.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1 . System zur Klimatisierung eines Gebäudes (6), welches ein hinterlüftetes Flächenelement aufweist, das mit wenigstens einem Abluftkanal (10) zur Abfuhr der Luft aus der Hinterlüftung verbunden ist, und welches mit einen Klimagerät (34) versehen ist, das mit einem Fluidkreislauf einer Wärmepumpe verbunden ist, wobei der Abluftkanal (10) und ein weiterer Fluidkreislauf (28) der Wärmepumpe mit einem außerhalb des Gebäudes (6) angeordneten Energiespeicher (14) verbunden sind, wobei der Energiespeicher (14) zur Energieübertragung und zur Energiespeicherung mit einem Wärmetauscher (18) in einem Flüssigkeitsreservoir (16), das über den Wärmetauscher (18) mit dem weiteren Fluidkreislauf (28) der Wärmepumpe (30) verbunden ist, ausgebildet ist, wobei die Luft aus dem Abluftkanal (10) über einen Wärmeübertrager (26) in das Flüssigkeitsreservoir (16) geführt ist. 1 . System for air-conditioning a building (6), which has a rear-ventilated surface element which is connected to at least one exhaust air duct (10) for removing the air from the rear ventilation, and which is provided with an air-conditioning device (34) which is connected to a fluid circuit of a heat pump is connected, the exhaust air duct (10) and a further fluid circuit (28) of the heat pump being connected to an energy store (14) arranged outside the building (6), the energy store (14) being connected to a heat exchanger (18 ) in a liquid reservoir (16), which is connected to the further fluid circuit (28) of the heat pump (30) via the heat exchanger (18), the air from the exhaust air duct (10) being fed via a heat exchanger (26) into the Liquid reservoir (16) is performed.
2. System nach Anspruch 1 , bei dem die Luft nach Verlassen des Wärmetauschers (18) im Flüssigkeitsreservoir (16) zu einem ebenfalls mit der Wärmepumpe (30) verbundenen Luftwärmetauscher (22) geführt ist. 2. System according to claim 1, in which the air, after leaving the heat exchanger (18) in the liquid reservoir (16), is guided to an air heat exchanger (22) which is also connected to the heat pump (30).
3. System nach Anspruch 2, bei dem sich die Luft vor dem Luftwärmetauscher (22) mit Außenluft mischt. 3. System according to claim 2, wherein the air before the air heat exchanger (22) mixes with outside air.
4. System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Luftwärmetauscher (22) so über dem Flüssigkeitsreservoir (16) angeordnet ist, dass ein radial nach innen gerichteter Luftstrom durch den Luftwärmetauscher (22) mittels eines im Inneren angeordneten Lüfters (48) erzeugbar ist, wobei der Luftstrom in einem zentralen Bereich (24) das System (2) verlässt. 4. System according to claim 2 or 3, in which the air heat exchanger (22) is arranged above the liquid reservoir (16) such that a radially inwardly directed air flow can be generated through the air heat exchanger (22) by means of a fan (48) arranged in the interior , wherein the air flow leaves the system (2) in a central area (24).
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Lufteinlass (50) für die Luft schlitzförmig entlang eines Außenumfang eines Deckels (52) und ein Luftauslass für Luft und Außenluft vorzugsweise mittig am Deckel ausgebildet sind. 5. System according to any one of claims 1 to 4, wherein an air inlet (50) for the air slit-shaped along an outer circumference of a cover (52) and an air outlet for air and outside air are preferably formed centrally on the cover.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Flächenelement eine Photovoltaikanlage mit Hinterlüftung ist. 6. System according to any one of claims 1 to 5, wherein the surface element is a photovoltaic system with rear ventilation.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Flächenelement ein Fassadenelement mit Hinterlüftung ist. 7. System according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface element is a facade element with rear ventilation.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements mittels eines Lüfters oder eines Ventilators geführt ist. 8. System according to any one of claims 1 to 7, wherein the air from the rear ventilation of the surface element is guided by means of a fan or a fan.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Luft aus der Hinterlüftung des Flächenelements weitere Abluft zugeführt wird. 9. System according to any one of claims 1 to 8, wherein the air from the rear ventilation of the surface element is supplied with further exhaust air.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Energiespeicher über eine weitere Wärmepumpe mit einem Klimagerät zur Klimatisierung von Innenräumen des Gebäudes verbunden ist. 10. System according to any one of claims 1 to 9, wherein the energy store is connected via a further heat pump to an air conditioner for air conditioning of interior spaces of the building.
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