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Title:
BUILDING AND METHOD FOR AIR CONDITIONING THE INTERIOR OF A BUILDING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/058131
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to improve a building having an interior which is large in terms of height, in such a way that that the interior of said building can be air conditioned using as little energy as possible. To this end, the interior of the building (12) is provided with an intermediate layer (14) dividing said interior (12) into two areas (15, 16) which are essentially vertically arranged one above the other, the lower area (15) being air conditioned, abut not the upper area (16). The invention also relates to a method for air conditioning a building (11) having a large interior (12) in terms of height, said method being characterised in that a first, lower area is created in the interior (12) of the building, said first, lower area (15) being upwardly sealed by means of a dividing layer (14), thus forming a second upper area (16). Only the first, lower area (15) is air conditioned.

Inventors:
PETZINKA KARL-HEINZ (DE)
PINK THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/000037
Publication Date:
July 17, 2003
Filing Date:
January 07, 2002
Export Citation:
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Assignee:
PETZINKA KARL-HEINZ (DE)
PINK THOMAS (DE)
International Classes:
E04B9/30; F24F7/02; F24F9/00; (IPC1-7): F24F9/00; E04B9/30; F24F7/02
Foreign References:
DE19710072A11997-11-06
EP1108961A12001-06-20
US5326314A1994-07-05
FR2602536A31988-02-12
US6223476B12001-05-01
DE2231913A11974-01-10
US6006476A1999-12-28
US4064648A1977-12-27
EP0601335A11994-06-15
US4610293A1986-09-09
EP0152537A21985-08-28
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 10 31 August 1999 (1999-08-31)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 358 (M - 1156) 10 September 1991 (1991-09-10)
Attorney, Agent or Firm:
STENGER, WATZKE & RING (Kaiser-Friedrich-Ring 70 Düsseldorf, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Gebäude mit einem eine große Bauhöhe aufweisenden Gebäudeinnenraum (2 ; 12), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gebäudeinnenraum (2 ; 12) eine Zwischenschicht (4 ; 14) angeordnet ist, die den Gebäudeinnenraum (2 ; 12) in zwei im wesentlichen vertikal übereinander angeordnete Zonen (5,6 ; 15 ; 16) unterteilt, wobei eine untere Zone (5 ; 15) eine zu klimatisierende Zone (6 ; 16) und eine obere Zone eine nicht zur Klimatisierung vorgesehene Zone ist.
2. Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen schicht (4) eine Schicht aus in den Gebäudeinnenraum (2) eingebrachter Kaltluft ist, deren Temperatur sowohl unterhalb der Lufttemperatur in der zu klimatisierenden Zone (5) als auch unterhalb der Lufttemperatur in der nicht zu klimatisierenden Zone (6) liegt.
3. Gebäude nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Kaltluft soweit oberhalb der Nutzhöhe des Gebäudeinnenraums (2) angeordnet ist, daß der gesamte genutzte Bereich unterhalb der aus Kaltluft gebildeten Schicht (4) liegt.
4. Gebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen schicht (14) ein den Gebäudeinnenraum (12) im wesentlichen vertikal unterteilendes Trennelement ist.
5. Gebäude nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement flexibel ist.
6. Gebäude nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (14) zur Veränderung der Größenverhältnisse der Zonen (15,16) in seiner Position im Gebäudeinnenraum (12) verlagerbar ist.
7. Gebäude nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (14) zur Veränderung der Größenverhältnisse der Zonen (15,16) durch Formänderung in seiner Position im Gebäudeinnenraum (12) verlagerbar ist.
8. Gebäude nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (14) aus einer, vorzugsweise transparenten, Folie gebildet ist.
9. Gebäude nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine ETFEFolie ist.
10. Gebäude nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (14) ein mehrlagiges Membranelement ist.
11. Gebäude nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranele ment (14) mit einem Fluid befüllbare Hohlräume aufweist, die abhängig von einem Fluiddruck des in den Hohlräumen befindlichen Fluids eine Lagever änderung des Membranelementes im Gebäudeinnenraum (12) bewirken.
12. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es eine wenigstens teilweise aus einem für wärmerelevante Sonneneinstrahlung transparenten Material, vorzugsweise Glas, gebildete, den Gebäudeinnenraum (12) begrenzende Außenfassade (13) aufweist.
13. Gebäude nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem Abschnitt der Außenfassade (13) eine Einrichtung angeordnet ist, deren Durchlässigkeit für wärmerelevante Sonneneinstrahlung veränderbar ist.
14. Gebäude nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein auf der Außenseite der Außenfassade aufgebrachtes, aus einer äußeren, der Außenseite zugewandten, einer mittleren und einer inneren, der Innenseite zugewandten Lage gebildetes Membrankissen (21) ist, wobei zwischen der äußeren und der mittleren Lage und zwischen der mittleren und der inneren Lage jeweils mit einem Fluid befüllbare Kammern gebildet sind und wobei die äußere und die mittlere Lage jeweils eine in unterbrochener Anordnung aufgebrachte Sonnenschutzschicht aufweist, wobei die An ordnungen der Sonnenschutzschichten auf äußerer und mittlerer Lage zu einander komplementär ausgebildet sind.
15. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die obere, nicht zu klimatisierende Zone (6 ; 16) des Gebäudeinnenraums (2 ; 12) zum Luftaustausch mit der Umgebung verbindbar ist.
16. Gebäude nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es einen in dem den Gebäudeinnenraum (2 ; 12) begrenzenden Boden des Gebäudes integrierten Wärmetauscher (9 ; 19) aufweist.
17. Verfahren zur Klimatisierung eines eine große Bauhöhe aufweisenden Innen raumes (2 ; 12) eines Gebäudes, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenraum (2 ; 12) eine erste, untere Zone gebildet wird, die erste untere Zone (5 ; 15) nach oben mit einer Trennschicht (4 ; 14) abgeschlossen und so eine zweite obere Zone (6 ; 16) gebildet wird, wobei lediglich die erste, untere Zone (5 ; 15) klimatisiert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Zwischenschicht (4) Kaltluft in den Innenraum (2) so eingebracht so wird, daß sich einen Schicht aus Kaltluft bildet, wobei die Temperatur der Kaltluft geringer eingestellt wird als die Temperaturen der in den beiden Zonen (5,6) befindlichen Luft.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltluft in einer Höhe in den Innenraum (2) des Gebäudes (1) eingebracht wird, die höher als die Nutzhöhe ist.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Zwischenschicht ein flexibles Trennelement (14) in den Innenraum einge bracht wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Trennelement (14) zur Anpassung an ein Außenklima in seiner Position im Innenraum verändert wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Position des flexiblen Trennelementes (14) im Innenraum die Form des Trennelementes (14) verändert wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verändern der Form des Trennelementes (14) durch Zuführen oder Ablassen eines Fluids in bzw. aus in dem Trennelement (14) angeordneten Hohlräumen ein in diesen Hohlräumen herrschender Druck verändert wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Trennelement (14) bei zur Klimatisierung der ersten Zone (15) des Innenraumes erforderlicher Wärmeabfuhr so im Innenraum (12) positioniert wird, daß die erste Zone (15) ein vergleichsweise großes Volumen einnimmt, wohingegen das flexible Trennelement (14) bei zur Klimatisierung der ersten Zone (15) des Innenraumes erforderlicher Wärmezufuhr so im Innenraum (12) positioniert wird, daß die erste Zone (15) ein vergleichsweise kleines Volumen einnimmt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenschutzeigenschaften einer äußeren, für wärmerelevante Sonneneinstrahlung durchlässigen Außenfassade (13) des Gebäudes (11) abhängig von einer außerhalb des Gebäudes (11) herrschenden Klimasitua tion und von in dem Innenraum (12) gewünschten Klimabedingungen angepaßt werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten, nicht zu klimatisierenden Zone (16) enthaltene Luft zur Unterstützung der Klimatisierung der ersten Zone mit der Außenseite des Gebäudes (11) und/oder mit der ersten Zone (15) ausgetauscht wird.
Description:
Gebäude sowie Verfahren zur Klimatisierung eines Gebäudeinnenraumes Die Erfindung betrifft einerseits ein Gebäude mit einem eine große Bauhöhe aufweisenden Gebäudeinnenraum, sie betrifft andererseits auch ein Verfahren zur Klimatisierung eines eine große Bauhöhe aufweisenden Innenraumes eines Ge- bäudes.

Bei der Errichtung neuer Gebäude bzw. dem Umbau bestehender Gebäude findet heutzutage bereits in der Planungs-und Bauphase der zum Betrieb des Gebäudes einmal erforderliche Energiebedarf in hohem Maße Beachtung. Dabei ist es bei Planung und Neu-bzw. Umbau der Gebäude ein vorrangiges Ziel, die zum Betrieb des Gebäudes notwendige Energie so gering wie möglich zu erhalten.

Insbesondere beim Neubau von repräsentativen Gebäuden, beispielsweise Fir- mengebäuden, und beim Umbau bestehender Industriebauten, die einer neuarti- gen Nutzung zugänglich gemacht werden sollen, sind häufig Gebäude mit einem eine große Bauhöhe aufweisenden Innenraum hinsichtlich eines späteren Energieverbrauchs zu optimieren. Dabei wird von dem hochgebauten Innenraum in einer späteren Nutzung oftmals lediglich ein im unteren Bereich des Innenraumes liegender Anteil verwendet, der beispielsweise eine Höhe von kleiner 3 m aufweisen kann. Ein darüber liegender Bereich des Innenraumes verbleibt oftmals ungenutzt.

Derart hohe Innenräume sind entweder aufgrund der bestehenden Bauform von beispielsweise ehemaligen Industriebauten vorgegeben, oder sie sind aufgrund des repräsentativen Charakters des zu errichtenden Gebäudes gewünscht. Derart hohe Innenräume, von denen lediglich ein unterer Bereich tatsächlich genutzt wird, schließen ein großes Volumen ein und erfordern bei der Klimatisierung eine große Menge an einzusetzender Energie. Diese Tatsache widerstrebt dem Bestreben nach einem effizienten Einsatz von Ressourcen insbesondere einem reduzierten Energieumsatz für derartige Gebäude.

Ausgehend von dieser Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gebäude mit einem eine große Bauhöhe aufweisen- den Gebäudeinnenraum zu schaffen, welcher Gebäudeinnenraum mit einem mög- lichst geringen Energieaufwand klimatisiert werden kann. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Klimatisierung eines eine große Bauhöhe aufweisenden Innenraums eines Gebäudes angegeben werden, welches ein möglichst geringes Maß an für die Klimatisierung einzusetzender Energie erfordert.

Hinsichtlich des Gebäudes wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch g e I ö s t, daß bei einem Gebäude der eingangs genannten Art in dem Gebäudeinnenraum eine Zwischenschicht angeordnet ist, die den Gebäudeinnenraum in zwei im wesentlichen vertikal übereinander angeordneten Zone unterteilt, wobei eine untere Zone eine zu klimatisierende Zone und eine obere Zone eine nicht zur Klimatisierung vorgesehene Zone ist.

Der Erfindung liegt so der Gedanke zugrunde, den verhältnismäßig großen Innen- raum in zwei Zonen zu unterteilen, von denen lediglich eine Zone zur Nutzung kli- matisiert werden muß. Die zweite Zone wird dagegen nicht klimatisiert. Unter Klimatisierung wird in diesem Zusammenhang ein aktives Heizen oder Kühlen eines Raumes verstanden, um eine vorgegebene Raumtemperatur zu erreichen bzw. zu halten. Indem der Anteil des Gebäudeinnenraumes, der zu klimatisieren ist, auf die untere Zone beschränkt wird, läßt sich die Menge der für die Klimatisierung erforderlichen Energie so merklich reduzieren.

Gemäß einer ersten möglichen Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischen- schicht eine Schicht aus in den Gebäudeinnenraum eingebrachter Kaltluft, deren Temperatur sowohl unterhalb der Lufttemperatur der zu klimatisierenden Zone als auch unterhalb der Lufttemperatur in der nicht zu klimatisierenden Zone liegt. Auf diese Weise wird in dem Gebäudeinneren künstlich eine Art Inversionslage ge- schaffen, in der die in der unteren Zone befindliche, warme Luft aufgrund der über ihr liegenden Schicht aus schwerer Kaltluft, welche ihrerseits nach unten drängt, am Aufsteigen gehindert wird. Die Kaltluft wiederum kann nicht zum Boden des Gebäudes absinken, da dort die Warmluft der ersten Zone liegt und den Weg zum Boden des Gebäudeinneren versperrt. Dadurch, daß die Lufttemperatur in der zweiten Zone ebenfalls oberhalb der Temperatur der schichtartig eingebrachten Kaltluft liegt, durchmischt sich die Luft aus der Kaltluftschicht auch nicht mit der in der oberen Zone befindlichen Luft. Die aus Kaltluft gebildete Schicht bildet somit eine Art Pfropfen, die einen Luftaustausch zwischen der unteren und der oberen Zone im wesentlichen unterbindet. In das Gebäudeinnere ist somit eine Art virtuelle Decke eingebracht, welche die zu klimatisierende untere Zone in ihrer Höhe begrenzt, somit die für eine Klimatisierung erforderliche Energie gegenüber der für die Klimatisierung des gesamten Rauminneren erforderlichen Energie deutlich absenkt.

Damit die Kaltluftschicht die Gebäudenutzer nicht beeinträchtigt, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß diese Schicht aus Kaltluft soweit oberhalb der Nutzhöhe des Gebäudeinnenraums angeordnet ist, daß der gesamte genutzte Bereich unterhalb der aus Kaltluft gebildeten Schicht liegt.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischenschicht nicht eine aus Kaltluft bestehende Schicht, sondern ein den Gebäudeinnenraum im we- sentlichen vertikal unterteilendes Trennelement. Eine im wesentlichen vertikale Unterteilung im Sinne der Erfindung bedingt dabei nicht einen im wesentlichen ho- rizontalen Verlauf des Trennelementes, sondern lediglich eine Unterteilung in eine oberhalb sowie eine unterhalb des Trennelementes gelegene Zone. Der Verlauf des Trennelementes selbst kann dabei jegliche von der Horizontalen abweichenden Form annehmen, insbesondere auch gebogene oder wellenartige Formen.

Bei dieser Lösung ist die Zwischenschicht nicht durch eine Schicht aus Kaltluft, sondern durch ein mechanisches Trennelement gebildet. Dieses mechanische Trennelement ist dabei nicht als in den Gebäudeinnenraum fest installierte Zwi- schendecke zu verstehen, welche diesen Innenraum in zwei Räume unterteilt.

Vielmehr handelt es sich bei dem Trennelement um ein mechanisches Element, welchem lediglich die Aufteilung in die genannten Zonen obliegt, nicht aber die Schaffung eines weiteren nutzbaren Raumes im Sinne eines Obergeschosses.

Gemäß einer Weiterbildung dieser Variante ist das Trennelement flexibel. Ein solches flexibles Trennelement kann in seiner Position im Raum einfach angepaßt werden. Dabei ist gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform vorgesehen, daß das Trennelement zur Veränderung der Größenverhältnisse der Zonen in seiner Position im Gebäudeinnenraum verlagerbar ist. Auf diese Weise kann je nach herrschender Witterung, Nutzungsbedingungen oder änderen Faktoren das Trennelement für eine optimale Größenteilung der unteren und der oberen Zone in seiner Position eingestellt werden. Zur Positionsverlagerung des flexiblen Trennelementes ist dieses vorzugsweise in seiner Form veränderbar.

Für den Fall, daß die untere Zone zur Klimatisierung beheizt werden muß, wird das flexible Trennelement in Richtung Gebäudeboden abgelassen und so die untere Zone weitestgehend minimiert. Dadurch reduziert sich das zu beheizende Volumen und damit der hierfür erforderliche Energieaufwand auf ein Minimum. Be- findet sich in dem Gebäudeinneren ein Wärmeüberschuß, welcher abgeführt wer- den muß, so wird das flexible Trennelement in eine solche Position verbracht, in der die untere Zone in ihrer Größe maximiert wird. Im unteren Bereich der unteren Zone störende, warme Luft kann somit innerhalb der Zone nach oben aufsteigen, sie muß nicht durch Klimatisierungsmaßnahmen abgekühlt werden. Im unteren Nutzbereich der unteren Zone befindet sich die schwerere, kühlere Luft mit einer angenehmen Temperatur.

Das Trennelement kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung aus einer, vorzugsweise transparenten, Folie gebildet sein, wobei diese Folie in einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung eine ETFE-Folie ist. Die Transparenz der Folie bewirkt einerseits, daß diese nicht als optisch störend wahrgenommen wird, sondern die Gesamthöhe des Gebäudeinnenraumes erkennen läßt. Darüber hinaus ist eine solche Folie ein leichtes Bauelement, welches ohne aufwendige statische Maßnahmen in den Gebäudeinnenraum integriert werden kann und sich aufgrund des geringen Gewichts leicht in der Position anpassen läßt. ETFE-Folien werden im Baubereich beispielsweise für den Aufbau von leichten und selbsttragenden Fassadenkonstruktionen verwendet, eine Verwendung dieser Folien zum Ausbilden einer Zwischenschicht zur Unterteilung eines Gebäudeinneren in zwei Zonen ist bisher nicht bekannt.

Das Trennelement kann nach einer Weiterbildung der Erfindung als mehrlagiges Membranelement ausgebildet sein.

Um eine Formveränderung des Membranelementes zu ermöglichen, weist dieses gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mit einem Fluid befüllbare Hohlräume auf, die abhängig von einem Fluiddruck des in den Hohlräumen befindlichen Fluids eine Lageveränderung des Membranelementes im Gebäudeinnenraum bewirken.

Ein solchermaßen ausgebildetes Membranelement kann einfach durch Einleiten oder Ablassen eines Fluids, beispielsweise von Luft oder eines anderen Gasgemisches bzw. Gases, in seiner Lage verändert werden.

Da in der modernen Architektur Glas und andere für den wärmerelevanten Anteil der Sonneneinstrahlung transparente Werkstoffe als Baustoff einen hohen Stellenwert erlangt haben, müssen bei der Auslegung des Gebäudes im Hinblick auf die Klimatisierung auch Auswirkungen von Fassaden aus solchem Material berücksichtigt werden. Als wärmerelevante Sonneneinstrahlung ist der Anteil der Sonneneinstrahlung gemeint, der bei Eintritt in das Gebäudeinnere einen Wärmeeintrag bewirkt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wirkung einer solchen Außenfassade je nach klimatischen Bedingungen beeinflußt werden kann. Hierzu ist zumindest in einem Bereich der wenigstens teilweise aus einem für wärmerelevante Sonneneinstrahlung transparenten Material, vorzugsweise Glas, gebildeten Außenfassade eine Einrichtung angeordnet, deren Durchlässigkeit für wärmerelevante Sonneneinstrahlung veränderbar ist.

Diese Einrichtung kann ein aus einer äußeren, der Außenseite zugewandten, einer mittleren und einer inneren, der Innenseite zugewandten Lage gebildetes Membrankissen sein, wobei dem zwischen der äußeren und der mittleren Lage und zwischen der mittleren und der inneren Lage jeweils mit einem Fluid befüllbare Kammern gebildet sind und bei den die äußere und die mittlere Lage jeweils eine in unterbrochener Anordnung aufgebrachte Sonnenschutzschicht aufweisen, wobei die Anordnungen der Sonnenschutzschichten auf äußerer und mittlerer Lage zueinander komplementär ausgebildet sind.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine flexible Anpassung des aufgrund der Sonneneinstrahlung durch die transparente Außenfassade in das Gebäudeinnere eingebrachten Wärmeeintrages. Werden z. B. bei Glasfassaden üblicherweise mit Wärmeschutz-bzw. Sonnenschutzbeschichtungen versehene Gläser verwendet, so bietet die erfindungsgemäße Einrichtung, insbesondere das Membrankissen, solchen Glasfassaden gegenüber den Vorteil, daß die Sonnenschutzeigenschaften der Einrichtung, insbesondere des Kissens, und damit der Fassade variabel gestaltet werden können.

Bei dem Membrankissen werden durch Befüllen der zwischen der äußeren und der mittleren Lage ausgebildeten Kammer und Entleeren der zwischen der mittleren und inneren Lage ausgebildeten Kammer die unterbrochenen Anordnungen der Sonnenschutzschicht auf der äußeren Lage und mittleren Lage voneinander getrennt, über die Sonneneinstrahlung kann durch die Glasfassade Wärme ins Gebäudeinnere gelangen. Dies ist besonders bei solchen Wetterlagen bzw. Jahreszeiten von Vorteil, in denen zur Klimatisierung des Gebäudes eine Heizung zu erfolgen hat. Der durch die Sonneneinstrahlung in das Gebäude ein- gebrachte zusätzliche Wärmeeintrag unterstützt bei der Klimatisierung der unteren Zone und verringert somit den erforderlichen Einsatz an Energie.

Für den Fall, daß ohnehin eine Kühlung der unteren Zone zu erfolgen hat, wie dies bei warmen Außentemperaturen und warmen Jahreszeiten der Fall ist, wird die zwischen der äußeren Lage und der mittleren Lage befindliche Kammer entleert und die zwischen der mittleren und der inneren Lage befindliche Kammer mit einem Fluid befüllt, so daß die komplementär zueinander ausgebildeten Anordnungen aus Sonnenschutzschichten einander ergänzend zur Anlage gebracht werden und insgesamt eine geschlossene Sonnenschutzschicht ergeben. In dieser Situation kann durch durch die Glasfassade hindurchtretender Sonnenstrahlung keine zusätzliche Wärme in das Gebäudeinnere eingebracht werden, da der hierfür relevante Anteil der Sonnenstrahlung die so durchgehend ausgebildete Sonnenschutzschicht nicht passieren kann. Ein erhöhter Energieaufwand zum Abführen auch der durch den Strahlungseintrag entstehenden Wärme ist somit nicht erforderlich.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die obere, nicht zu klimatisierende Zone des Gebäudeinnenraums zum Luftaustausch mit der Umgebung verbindbar sein. Insbesondere in dem Fall, in dem das Gebäudeinnere zu kühlen ist, kann in der oberen Zone befindliche warme Luft durch kühlere außerhalb des Gebäudes befindliche Luft ersetzt werden und somit ein Beitrag zur Wärmeabfuhr geleistet werden, der letztlich der Klimatisierung der unteren Zone zugute kommt. Hierbei kann durch entsprechende Ausgestaltung der oberen Zone und der Lüftungseinrichtungen auf aktive Lüftungsmittel verzichtet werden, die Lüftung kann beispielsweise durch einen Sogeffekt wie er in einem Kamin vorherrscht, erfolgen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Gebäude einen in dem den Gebäudeinnenraum begrenzenden Boden des Gebäudes integrierten Wärmetauscher auf. Die durch Energiezufuhr vorzunehmende aktive Klimatisie- rung der unteren Zone erfolgt somit vom Boden des Gebäudes her. Je nach Art der vorzunehmenden Klimatisierung, Heizen bzw. Abkühlen, wird der Wärmetau- scher von einem Heiz-bzw. Kühlmedium durchströmt. Wärmetauscher können auch auf weiteren Ebenen jeweils im Boden integriert sein.

Im Hinblick auf das Verfahren wird als L ö s u n g der eingangs genannten Auf- gabe ein Verfahren zur Klimatisierung eines eine große Bauhöhe aufweisenden Innenraumes eines Gebäudes angegeben, welches sich dadurch auszeichnet, daß in dem Innenraum eine erste, untere Zone gebildet wird, die erste untere Zone nach oben mit einer Trennschicht abgeschlossen und so eine zweite obere Zone gebildet wird, wobei lediglich die erste, untere Zone klimatisiert wird.

Durch die Unterteilung in zwei Zonen lassen sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gebäude diskutierten Vorteile erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den das Verfahren betreffenden Unteransprüchen angegeben. Mit diesen vorteil- haften Ausgestaltungen des Verfahrens lassen sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gebäude diskutierten Vorteile erreichen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen : Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines er- findungsgemäßen Gebäudes in dem das erfindungsgemäße Verfahren in einer ersten Variante durchgeführt wird, Fig. 2 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebäudes, in dem ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird, in einer Anord- nung, wie sie im Winter gewählt wird und Fig. 3 eine schematische Darstellung des Gebäudes nach Fig. 2 in einer An- ordnung, wie sie sich im Sommer darstellt.

In Fig. 1 ist in schematischer Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfin- dungsgemäßes Gebäude 1 gezeigt. Das erfindungsgemäße Gebäude 1 um- schließt einen Gebäudeinnenraum 2 mit einer äußeren Umbauung 3. In dem In- nenraum ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt eine Kaltluftschicht 4 einge- bracht, welche den Innenraum 2 in zwei Zonen, eine untere Zone 5 und eine obere Zone 6, unterteilt. Die Kaltluft zur Ausbildung der Kaltluftschicht 4 wird über seitli- che Gebläse in den Gebäudeinnenraum 2 eingebracht. Diese Gebläse sind in den Figuren nicht dargestellt.

Unterhalb der Kaltluftschicht 4 befinden sich in zwei Ebenen Nutzebenen 7 sowie 8. Die Kaltluftschicht 4 befindet sich so weit oberhalb der oberen Nutzebene 8, daß auf der Nutzebene 8 befindliche Menschen von der Kaltluft der Kaltluftschicht 4 nicht beeinträchtigt werden.

Eine Erwärmung der unteren Zone 2 erfolgt durch einen im Boden des Gebäudes installierten Wärmetauscher 9. Aufgrund der den Gebäudeinnenraum 2 in zwei Zonen 5,6 unterteilenden Kaltluftschicht 4 ist es lediglich erforderlich, die untere Zone 5 zu heizen. Das oberhalb der Kaltluftschicht 4 liegende Volumen der oberen Zone 6 muß nicht mit geheizt werden. Für den Fall, daß zum Klimatisieren des Gebäudeinnenraums 2 ein Heizen nicht erforderlich ist, sondern im Gegenteil eine Abkühlung gewünscht ist, wird das Einblasen von Kaltluft zum Ausbilden der Kalt- luftschicht 4 gestoppt, die Kaltluftschicht 4 entfällt und überschüssige Wärme kann im Gebäudeinnenraum 2 bis in die Spitze des Gebäudeinnenraums 2 gelangen.

Die Trennung in untere Zone 5 und obere Zone 6 ist aufgehoben.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebäudes in einer Situation gezeigt, wie sie sich im Heizungsfall, beispielsweise im Winter, darstellt. Das dort gezeigte Gebäude 11 weist einen Gebäudeinnenraum 12 auf, der von einer Außenfassade 13 begrenzt ist. Die Außenfassade 13 ist aus Glas gebildet. Der Gebäudeinnenraum 12 ist mittels eines Membranelementes 14 in eine untere Zone 15 und eine obere Zone 16 aufgeteilt. Innerhalb der unteren Zone 15 befinden sich zwei Nutzebenen 17 und 18. Das Membranelement 14 ist oberhalb der oberen Nutzebene 18 angeordnet.

Zur Klimatisierung des Gebäudes befinden sich in den Böden der beiden Nutze- benen 17 und 18 jeweils Wärmetauscher 19, die für eine Kühlung mit einem Kühl- medium und für ein Erwärmen mit einem Heizmedium durchflossen werden können.

Das Membranelement 14 ist aus einer Reihe von Membrankissen 20 zusammen- gesetzt, welche aus einer transparenten ETFE-Folie gebildet sind. In den Mem- brankissen sind im Inneren Hohlräume ausgebildet, wobei die einzelnen Membrankissen im gezeigten Ausführungsbeispiel 4-lagig ausgebildet sind. Diese Hohlräume sind mit einem Gasgemisch, beispielsweise Luft, oder einem Reingas befüllbar.

In einem im wesentlichen die obere Zone 16 überspannenden Bereich ist auf die Außenfassade 13, welche aus Glas gebildet ist, ein äußeres Membrankissen 21 aufgelegt. Das äußere Membrankissen 21 ist 3-lagig aufgebaut mit einer äußeren, zur Gebäudeaußenseite hin gerichteten, einer mittleren und einer inneren, zur Ge- bäudeinnenseite hin gerichteten Lage. Zwischen den einzelnen Lagen sind eine innere Kammer (zwischen mittlerer und äußerer Lage) und eine innere Kammer (zwischen mittlerer und innerer Lage) ausgebildet. Auch diese Kammern sind se- parat mit einem Gas oder Gasgemisch, beispielsweise Luft, befüllbar. Auf der mittleren und der äußeren Schicht sind jeweils in unterbrochener Anordnung Be- reiche mit darin aufgebrachter Sonnenschutzschicht ausgebildet. Die unterbroche- nen Anordnungen der auf der äußeren und der inneren Lage aufgebrachten Son- nenschutzschichten sind zueinander komplementär ausgebildet, so daß sie sich bei aneinander anliegenden äußeren und inneren Lagen zu einer durchgehenden Sonnenschutzschicht ergänzen.

Im oberen Bereich ist in dem äußeren Membrankissen eine Öffnung 22 ausgebil- det, die in der in dieser Figur dargestellten Stellung verschlossen ist. Des weiteren befinden sich in der gläsernen Außenfassade 13 Öffnungen 23, die den Außenbe- reich des Gebäudes mit der oberen Zone 12 verbinden, sowie Öffnungen 24, die den Außenbereich des Gebäudes mit der unteren Zone 15 verbinden. Die Öffnun- gen 23 sowie 24 sind in der in Fig. 2 gezeigten Situation geschlossen.

Wie bereits erwähnt zeigt Fig. 2 den Fall eines zu beheizenden Gebäudeinneren.

Aus diesem Grund ist zur Volumenverkleinerung der unteren Zone 15 und damit zur Einsparung von zum Beheizen erforderlicher Energie das Membranelement 14 durch Ablassen des Gasdruckes im Inneren der Membrankissen 20 abgesenkt.

Die obere Zone 16 ist vergrößert.

Beheizt wird die untere Zone 15 einerseits durch die in den Boden der Nutzebenen 17 bzw. 18 integrierten Wärmetauscher 19, andererseits aber auch durch über die Glasfassade in das Gebäudeinnere eindringende Sonneneinstrahlung S im infra- roten Bereich. Hierzu ist in dem äußeren Membrankissen 21 die äußere Kammer mit Gas bzw. einem Gasgemisch gefüllt, die innere Kammer dagegen entlüftet.

Dadurch liegen die komplementär zueinander ausgebildeten Anordnungen mit ei- ner Sonnenschutzschicht beschichteter Bereiche der äußeren und der mittleren Lage nicht einander an, Sonneneinstrahlung im infraroten Bereich kann nahezu ungehindert in das Gebäudeinnere eindringen. Somit trägt auch die Sonne mit zur Erwärmung des Gebäudeinneren bei. Dabei dringt solare Energie direkt von außen durch die Außenfassade 13 in die untere Zone 15 ein. Zudem gelangt Sonnenenergie durch die Außenfassade 13 in die obere Zone 16 und durch das Membranelement 14 in die untere Zone 15. Schließlich wird durch einen kontrollierten Austausch von erwärmter Luft aus der oberen Zone 16 mit Luft aus der unteren Zone 15 ein Beitrag zur Erwärmung der unteren Zone 15 geleistet.

In Fig. 3 ist das in Fig. 2 dargestellte Gebäude 11 in einer Situation gezeigt, in der zur Klimatisierung Kühlung erforderlich ist. Eine solche Situation stellt sich in ge- mäßigten Breiten üblicherweise im Sommer ein.

Zu erkennen ist, daß das Membranelement 14 in seiner Position so verschoben ist, daß die untere Zone 15 maximiert, die obere Zone 16 bis auf einen schmalen Spalt reduziert worden ist. Hierzu sind die Hohlräume in den Membrankissen 20 mit Gas oder einem Gasgemisch befüllt, so daß sich das Membranelement 14 ins- gesamt versteift und in die in Fig. 3 dargestellte Stellung überführt wird. Aus dieser Stellung kann das Membranelement 14 durch Ablassen des in den Membrankis- sen 20 befindlichen Gasgemisches bzw. Gases wieder in die in Fig. 2 gezeigte Position überführt werden.

Durch die Vergrößerung der unteren Zone 15 erhält dort erwärmte Luft die Mög- lichkeit, aufzusteigen und den Bereich der Nutzebenen 17 bzw. 18 zu verlassen.

Der obere Bereich der unteren Zone 15 dient so gleichermaßen als Klimapuffer.

Gekühlt wird das Gebäudeinnere 12 durch die in den Böden der Nutzebenen 17 bzw. 18 integrierten Wärmetauscher 19, welche von einem Kühlmedium durchflossen werden. Zusätzliche Kühlung wird durch Zufuhr von Kaltluft K durch die Öffnungen 24 in die untere Zone 15 erzielt. Die auf einen schmalen Bereich reduzierte obere Zone 16 wird ebenfalls von von außen stammender Kaltluft K, welche durch die Öffnungen 23 in die Zone 16 eindringt, durchströmt. Diese Kalt- luft nimmt durch das Membranelement 14 weitergeleitete Wärme der in der unte- ren Zone 15 nach oben aufgestiegenen Warmluft auf, erwärmt sich so und verläßt als Warmluft W durch die Außenfassade 13 und durch die Öffnung 22 im äußeren Membrankissen 21 die Zone 16. Diese Luftführung durch die obere Zone 16 wird allein aufgrund der konvektiven Wärmeströmung erzielt, nach Art eines Schlotprin- zips. Zusätzliche Luftförderer sind nicht erforderlich. Die durch diesen Luftstrom erzielte Kühlung entlastet die durch den Wärmetauscher Unter Ausnutzung von Primärenergie erforderliche Klimatisierung ebenso wie die Volumenvergrößerung der unteren Zone 15 und der damit geschaffene Klimapuffer.

Um einen Wärmeeintrag von außen in das Gebäudeinnere 12 über Sonneneinstrahlung S im infraroten Bereich zu verhindern, ist in dieser Situation die innere Kammer des äußeren Membrankissens 21 mit einem Gas bzw. einem Gasgemisch befüllt, die äußere Kammer dagegen entlüftet. So liegen die äußere Lage und die mittlere Lage des Membrankissens 21 aneinander an, die jeweiligen mit Unterbrechungen angeordneten Beschichtungen einer Sonnenschutzschicht ergänzen sich zu einer vollständigen Sonnenschutzschicht, die von der Infrarotstrahlung die Sonne nicht durchdrungen werden kann.

Anhand der gezeigten Ausführungsbeispiele wird deutlich, wie mit einem erfin- dungsgemäßen Gebäude bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Beitrag zur Einsparung von Energie bei der Klimatisierung der Innenräume von Gebäuden erreicht werden kann.

Bezugszeichenliste 1 Gebäude 2 Gebäudeinnenraum 3 äußere Umbauung 4 Kaltluftschicht 5 untere Zone 6 obere Zone 7 Nutzebene 8 Nutzebene 9 Wärmetauscher 11 Gebäude 12 Gebäudeinnenraum 13 Außenfassade 14 Membranelement 15 untere Zone 16 obere Zone 17 Nutzebene 18 Nutzebene 19 Wärmetauscher 20 Membrankissen 21 äußeres Membrankissen 22 Öffnung 23 Öffnung 24 Öffnung W Warmluft K Kaltluft S Sonneneinstrahlung