Einrichtung zur Energiewandlung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Energiewandlung, eine Vorrichtung zur Energiewandlung, ein erstes Verfahren zur Energiewandlung, ein zweites Verfahren zur Energiewandlung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt .

In Zeiten knapper und somit teuerer werdender Energie bietet es sich an, neue Quellen zur Energiegewinnung zu erschließen. Innerhalb von Gebäuden kann dies bedeuten, diese derart zu konstruieren, dass erzeugte Wärmeenergie nicht verloren geht oder in geeigneter Weise nochmals genutzt wird.

Die Druckschrift DE 198 36 011 Al betrifft eine Einrichtung zur Klimatisierung und Warmwasserbereitung. Hierbei wird eine Wärmequelle mit mehreren verschiedenen Erwärmungsarten und eine Kältequelle für eine Klimatisierung zur Verfügung gestellt, wobei die Wärmequelle gleichzeitig für die Warmwasserbereitung und bei Wunsch oder Notwendigkeit als Heizmedium für ein Heizkörpernetz benutzt wird. Diese Einrichtung bietet sich insbesondere für Niedrigenergiehäuser an, sie umfasst unter anderem einen Luft-Wasser-Wärmetauscher, wobei Kaltwasser aus einem unterirdischen Regenwasserspeicher und Warmwasser bspw. direkt aus dem Luft -Wasser- Wärmetauscher , der einem Solarluftkollektor nachgeschaltet ist, zur Verfügung gestellt wird.

BESTATIGUNGSKOPIE

Die Druckschrift DE 197 09 974 Al betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung von Gebäuden. Hierzu wird ein Frischluft-Abluft-System über einen Wärmespeicher geführt, um im Sommer die Frischluft zu kühlen und im Winter die Frischluft anzuwärmen. Frischluft und Abluft werden im Gegen- stromprinzip durch ineinandergefügte Leitungen derart geführt, dass die in der Abluft vorhandene Wärmeenergie nutzbringend rückgewonnen wird.

Eine Vorrichtung in einem Gebäude zur Gewinnung von Wärmeenergie für eine Wärmepumpe wird in der Druckschrift DE 202 03 713 Ul beschrieben. Diese Vorrichtung ist auf einer kalten, von einem Wärmetauschmedium durchströmten Seite mit einem Vorlauf und einem Rücklauf versehen. Außerdem weist die Vorrichtung einen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf geschalteten, an einer Wand oder auf dem Dach des Gebäudes montierten Luft/Flüssigkeits-Wärmetauscher auf. Es ist vorgesehen, dass dieser Wärmetauscher unter Bildung eines Zwischenraums mit geringem Abstand von der Wand oder dem Dach angeordnet ist, wobei der Zwischenraum mit wenigstens einer in dem Gebäude verlegten Sammelleitung für im Gebäude entstehende Abluft in Verbindung steht .

Eine solar- thermische Heiz- und Brauchwasserbereitungsanlage ist in der Druckschrift DE 296 04 530 Ul offenbart. Diese Anlage umfasst einen Sonnenkollektor, eine Wärmepumpe, isolierte Rohrleitungen, einen Kombispeicher, Regler sowie Temperaturprogrammier- und Sicherheitstechnik. Dabei ist vorgesehen, dass geschwärzte Solarabsorber mit Solarwasser- Temperaturfühlern von Heizwasser oder Gefrierschutzmittel durchflössen werden. Diese liegen auf einer Dachisolation getrennt durch eine Hitzeschutzfolie auf und sind von einer Isolationsplatte und von einer regendicht eingeschindelten, transparenten Wärmedämmung abgedeckt .

Die Druckschrift DE 10 2004 028 662 Al betrifft einen Au- ßenwand-Heiz- und Kühlgürtel, der zum Heizen und Kühlen eines Gebäudes vorgesehen ist. Dieser Außenwand-Heiz- und Kühlgürtel ist in Stahlplatten zur guten Temperaturübertragung eingepresst . Durch eine Unterkonstruktion sind zugleich Luftschlitze entsprechend einer Innenraumaufteilung derart angeordnet, dass die gesamte Außenwandfläche einzelner Räume mit kalter oder warmer Luft beströmt wird. An einer Außenseite der Kühl- und Heizgürtel wird die heute übliche Außenwandisolierung mit Putzträgern oder sonstigen Außenwandelementen verkleidet. Durch den Außenwand-Heiz- und Kühlgürtel ist es möglich, durch niedrigere Systemtemperaturen reversible Wärmepumpen mit Sonnen- , Erd- , Wasser- und Luftwärme mit einer hohen Leistungsziffer Gebäude im Winter zu beheizen und im Sommer zu kühlen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Energiewandlung ist dazu ausgebildet, im Bereich mindestens einer Gebäudebegrenzung Luft abzusaugen und thermische Energie der abgesaugten Luft zu übertragen.

Die thermische Energie wird hierbei auf einen geeigneten Wärmeträger, insbesondere Wasser, das somit erwärmt wird, übertragen. Dabei kann vorgesehen sein, dass über die Einrichtung mit dem erwärmten Wasser ein Gebäude versorgt und somit erwärmt wird. Außerdem ist es alternativ und/oder ergänzend möglich, aus der thermischen Energie der Luft und insbesondere mittels des erwärmten Wassers elektrische Energie zu erzeugen.

In einer Ausgestaltung umfasst die Einrichtung mindestens eine im Bereich der Gebäudebegrenzung angeordnete Luftabsaugleitung und eine Wärmepumpe. Dabei ist die mindestens eine Luftabsaugleitung zum Absaugen von Luft ausgebildet.

Die Wärmepumpe ist dazu ausgebildet, Wasser mit thermischer Energie der Luft, die üblicherweise durch die mindestens eine Luftabsaugleitung abzusaugen ist, zu erwärmen.

Die mindestens eine Luftabsaugleitung weist in der Regel zum Absaugen der Luft geeignete öffnungen, die bspw. als Ventile oder Löcher ausgebildet sind, auf. Zudem wirkt die mindestens eine Luftabsaugleitung mit mindestens einer Luftabsaugeinrichtung zusammen, die als geeignete Pumpe oder geeigneter Ventilator zum Absaugen der Luft ausgebildet ist. Dabei kann die mindestens eine Luftabsaugungsein- richtung in der mindestens einen Luftabsaugleitung integriert oder mit dieser verbunden sein.

In einem Bereich der Gebäudebegrenzung Luft abzusaugen kann bedeuten, dass die Luft innerhalb der Gebäudebegrenzung abgesaugt wird. In diesem Fall ist die mindestens eine Luftabsaugleitung innerhalb der Gebäudebegrenzung angeordnet. Alternativ oder ergänzend kann die Luft auch innerhalb des Gebäudes im Bereich und somit in unmittelbarer Nähe der Gebäudebegrenzung abgesaugt werden. Demnach ist die mindestens eine Luftabsaugleitung derart anzuordnen, dass durch sie auch Luft innerhalb des Gebäudes abzusaugen ist .

Als Gebäudebegrenzung werden in der Regel jene Gebäudehüllen bezeichnet, die das Gebäude nach außen hin abgrenzen. Die Gebäudebegrenzung ist üblicherweise als Dach oder als Wand, insbesondere Außenwand ausgebildet. Die mindestens eine Luftabsaugleitung ist demnach im Bereich des Dachs und/oder der Wand, bspw. in dem Dach und/oder der Wand, angeordnet .

In weiterer Ausgestaltung weist die Einrichtung eine Mischkammer und eine erste Turbine auf. Dabei ist die mindestens eine Luftabsaugleitung dazu ausgebildet, der Mischkammer

Luft zuzuführen. Die erste Turbine ist dazu ausgebildet, der Wärmepumpe Luft aus der Mischkammer zuzuführen.

Außerdem kann die Einrichtung ein Wassersystem aufweisen, in das das erwärmte Wasser aus der Wärmepumpe gefördert wird. Dieses Warmwassersystem kann regelmäßig einen Heizkreislauf oder eine entsprechende Heizungsanordnung, einen Warmwasserspeicher und/oder ein sanitäres Wassersystem mit einem Brauchwasserkreislauf umfassen.

Zur Erzeugung elektrischer Energie kann die Wärmepumpe der Einrichtung eine mit einem Generator über eine Achse verbundene zweite Turbine aufweisen, wobei diese zweite Turbine durch das erwärmte Wasser anzutreiben ist, wodurch mittels des Generators elektrische Energie zu erzeugen ist . Das erwärmte Wasser kann bspw. auch zur Kühlung mittels eines Wärmetauschers in der Mischkammer oder in einem Abluft - kanal der Einrichtung gekühlt werden.

Des weiteren kann die Einrichtung mindestens eine Kontroll - Vorrichtung, bspw. eine Gebäudeleittechnik, aufweisen, die dazu ausgebildet ist, einen Betrieb der Einrichtung zu kontrollieren. Dabei kann die mindestens eine Kontrollvorrichtung als Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Betriebs der Einrichtung ausgebildet sein. Alternativ und/oder ergänzend kann die mindestens eine Kontrollvorrichtung als Regelungsvorrichtung zum Regeln des Betriebs der Einrichtung ausgebildet sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energiewandlung um- fasst eine Wärmepumpe. Dabei ist die Vorrichtung und insbesondere die Wärmepumpe dazu ausgebildet, aus thermischer Energie, die in einem Wärmeträger gespeichert ist, elektrische Energie bereitzustellen.

Eine derartige zur Gewinnung elektrischer Energie ausgebildete Wärmepumpe der Vorrichtung kann unabhängig von einer Herkunft des Wärmeträgers betrieben werden. Demnach ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Luft aus einer Gebäudebegrenzung abzusaugen ist. Diese Wärmepumpe und insbesondere ein Verdampfer der Wärmepumpe kann der Umwelt, in der Regel Wasser, dem Erdreich und/oder der Luft, Wärme entziehen und durch geeignete Umwandlung aus dieser Wärme elektrischen Strom und somit elektrische Energie generieren.

Die Vorrichtung ist in Ausgestaltung dazu ausgebildet, aus der thermischen Energie von Luft elektrische Energie zu erzeugen. Dabei ist mit der thermischen Energie aus der Luft bspw. Wasser zu erwärmen, so dass die elektrische Energie auch mittelbar aus dem erwärmten Wasser zu erzeugen ist.

In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, Luft abzusaugen. Hierzu kann die Vorrichtung mindestens eine Luftabsaugleitung aufweisen, die zum Absaugen von Luft ausgebildet ist.

Die mindestens eine Luftabsaugleitung kann im Bereich einer Gebäudebegrenzung und insbesondere innerhalb der Gebäudebegrenzung angeordnet sein. Die Gebäudebegrenzung ist üblicherweise als Dach und/oder als Wand ausgebildet.

Des weiteren kann die Vorrichtung eine Mischkammer und eine erste Turbine aufweisen. Dabei ist die mindestens eine Luftabsaugleitung dazu ausgebildet, der Mischkammer Luft zuzuführen. Die erste Turbine ist zudem regelmäßig dazu ausgebildet, der Wärmepumpe Luft aus der Mischkammer zuzuführen .

In weiterer Ausgestaltung weist die Vorrichtung ein Warmwassersystem auf, in das das erwärmte Wasser aus der Wärmepumpe gefördert wird.

Die Vorrichtung und insbesondere die Wärmepumpe weist in einer weiteren Ausführungsform alternativ und/oder ergänzend eine mit einem Generator verbundene zweite Turbine auf, wobei diese zweite Turbine durch das erwärmte Wasser anzutreiben ist, so dass mittels des Generators und somit mit der Wärmepumpe der Vorrichtung die elektrische Energie zu erzeugen ist.

Außerdem kann die Vorrichtung mindestens eine als Steuerungsvorrichtung und/oder Regelungsvorrichtung ausgebildete Kontrollvorrichtung aufweisen. Diese ist dazu ausgebildet, einen Betrieb der Vorrichtung zu kontrollieren und insbesondere zu steuern und/oder zu regeln.

Bei dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zur Energiewandlung wird in einem Bereich einer Gebäudebegrenzung Luft abgesaugt. Zudem wird thermische Energie der abgesaugten Luft übertragen .

Bei der Durchführung des Verfahrens wird die in der Luft gespeicherte thermische Energie bzw. Wärmeenergie auf einen Wärmeträger, insbesondere Wasser, übertragen, so dass dieser Wärmeträger dabei erwärmt wird.

Mit dem bei diesem ersten Verfahren erwärmten Wasser kann ein Gebäude versorgt werden. Es ist auch denkbar, mittels des erwärmten Wassers elektrische Energie zu erzeugen.

In Ausgestaltung wird die Luft aus und somit innerhalb der Gebäudebegrenzung abgesaugt .

In einer weiteren Ausgestaltung des ersten Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels mindestens einer Luftabsaugleitung, die in dem Bereich der Gebäudebegrenzung angeordnet ist, Luft abgesaugt wird. Das Wasser wird mittels einer Wärmepumpe mit thermischer Energie der abgesaugten Luft erwärmt .

Des weiteren kann die Luft aus der mindestens einen Luftabsaugleitung einer Mischkammer zugeführt werden und mittels einer ersten Turbine aus der Mischkammer der Wärmepumpe zugeführt werden.

Bei einer Realisierung des ersten Verfahrens wird das erwärmte Wasser aus der Wärmepumpe in ein Warmwassersystem gefördert. Es ist ebenso möglich, über die Wärmepumpe mittels einer zweiten Turbine einen Generator, der über eine Achse mit der zweiten Turbine verbunden ist, anzutreiben, wodurch elektrische Energie erzeugt wird.

Das gesamte erste Verfahren oder zumindest einzelne Schritte des Verfahrens können über mindestens eine Kontrollvorrichtung kontrolliert werden. Dies kann bedeuten, dass das Verfahren über mindestens eine als Steuerungsvorrichtung ausgebildete Kontrollvorrichtung gesteuert wird. Ebenso ist es möglich, das Verfahren über mindestens eine als Regelungsvorrichtung ausgebildete Kontrollvorrichtung zu regeln.

Dieses erste Verfahren ist insbesondere mit der erfindungsgemäßen Einrichtung durchzuführen, wobei einzelne Schritte dieses ersten Verfahrens mit einzelnen Komponenten dieser Einrichtung durchgeführt werden können. Funktionen von Komponenten dieser Einrichtung können auch als Schritte des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden.

Die Erfindung betrifft zudem ein zweites Verfahren zur Energiewandlung, bei dem mit einer Wärmepumpe aus thermischer Energie, die in einem Wärmeträger gespeichert ist, elektrische Energie bereitgestellt wird.

Dieses zweite Verfahren kann insbesondere mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, wobei einzelne Schritte dieses Verfahrens mit Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden können. Ebenso können durch Funktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie einzelner Komponenten dieser Vorrichtung Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden.

Bei diesem zweiten Verfahren wird insbesondere aus der thermischen Energie von abgesaugter Luft elektrische Energie erzeugt. Dazu kann mit thermischer Energie aus der Luft Wasser erwärmt werden, so dass es möglich ist, dass die elektrische Energie, bspw. elektrischer Strom, aus dem erwärmten Wassers erzeugt wird.

Falls als Wärmeträger Luft vorgesehen ist, kann diese in der Regel insbesondere im Bereich einer Gebäudebegrenzung abgesaugt werden.

In Ausgestaltung des zweiten Verfahrens wird einer Mischkammer die bspw. abgesaugte Luft zugeführt, zudem wird einer ersten Turbine der Wärmepumpe Luft aus der Mischkammer zugeführt . Ebenso kann eine zweite Turbine durch das erwärmte Wasser angetrieben werden. Durch diese zweite Turbine kann ein Generator angetrieben werden, so dass mittels des Generators die elektrische Energie erzeugt wird.

Die vorgestellte Einrichtung und Vorrichtung können in einer Anlage zur Energiewandlung beliebig kombiniert werden und sich somit gegenseitig ergänzen. Demnach kann diese An-

läge zur Energiewandlung mindestens eine Komponente der Einrichtung sowie mindestens eine Komponente der Vorrichtung umfassen. Eine derartige Anlage zur Energiewandlung ist zur Durchführung mindestens eines der beiden vorgestellten Verfahren vorgesehen.

Ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln ist dazu geeignet, alle Schritte des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer Kontrollvorrichtung in einer beschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtung, ausgeführt wird.

Außerdem ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, dazu geeignet, alle Schritte des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das entsprechende Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer Kontrollvorrichtung in einer erfindungsgemäßen Einrichtung, ausgeführt wird.

Ein weiteres Computerprogramm mit Programmcodemitteln ist zum Durchführen aller Schritte des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, wenn das entsprechende Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer Kontrollvorrichtung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ausgeführt wird.

Ein weiteres Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, kann dazu vorgesehen sein, alle Schritte des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das entsprechende Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer Kon-

trollvorrichtung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, ausgeführt wird.

Mit den vorliegenden Verfahren ist es auch möglich, Warmluft aus dem Bereich einer als Wand ausgebildeten Gebäudebegrenzung bzw. Gebäudehülle mit Warmluft, die im Bereich der als Dach ausgebildeten Gebäudebegrenzung abgesaugten Warmluft zu mischen. Die Wärmeenergie der abgesaugten Luft wird in der insbesondere als Luft -/Wasserwärmepumpe ausgebildeten Wärmepumpe zum Heizen des Wassers verwendet.

Das Warmwassersystem kann mindestens einen Wasserspeicher, üblicherweise einen Boiler und/oder einen Heizkörper zum Speichern von Warmwasser bzw. Heizwasser umfassen.

Die mindestens eine Luftabsaugleitung kann aus mindestens einem Luftschlauch mit zum Absaugen der Luft geeigneten öffnungen gebildet sein. Innerhalb eines herkömmlichen Gebäudes kann eine Gesamtlänge der Luftschläuche bis zu mehreren hundert Metern, beispielsweise 1,5 km, umfassen. Die Luftabsaugleitungen sind beispielsweise zwischen Dachsparren und Dachziegeln, insbesondere Ziegelsteinen, anzuordnen. Bei einer derartigen Ausgestaltung werden die Luftschläuche innerhalb der als Dach ausgebildeten Gebäudebegrenzung angeordnet. In diesem Fall wäre der Bereich des Dachs nach innen hin gebäudeseitig mit einer Isolation, bspw. mit einer Dampfbremse oder -sperre, versehen.

Es ist vorgesehen, dass mehrere Luftabsaugleitungen bzw. Luftschläuche zusammengeführt werden und die abgesaugte Luft mittels eines Ventilators mit einem Ansaugstutzen, der beispielsweise eine Leistung von 4000 m ³ /h aufweist, der Mischkammer zugeführt wird, wobei innerhalb dieser Mischkammer Luft aus dem Inneren des Gebäudes oder eines Hauses ebenfalls zugeführt wird. Die Luft aus dem Inneren des Ge-

bäudes wird dabei aus den Luftabsaugleitungen, die sich innerhalb einzelner Räume des Gebäudes befinden, abgesaugt. Die warme Luft wird über den Ventilator in die Wärmepumpe eingespeist. Hierbei anfallende Kaltluft kann nach außen und somit außerhalb des Gebäudes abgeführt werden. Es ist auch möglich, derartige Kaltluft zur wärmeren Jahreszeit zur Kühlung und somit Klimatisierung des Gebäudes zu nutzen .

Innerhalb des Warmwassersystems, insbesondere innerhalb mindestens eines Warmwasserspeichers des Warmwassersystems , kann zusätzlich mindestens ein Heizstab oder Stromheizbai - ken angeordnet sein, der zur weiteren Erwärmung des Wassers vorgesehen ist.

Mit der Einrichtung und/oder der Vorrichtung wird insgesamt ein sogenannter Thermoabsorber bereitgestellt, mit dem es möglich ist, aus der abgesaugten Luft thermische und/oder elektrische Energie bereitzustellen.

Die Kontrolleinrichtung, die zum Steuern und/oder Regeln mindestens eines der Verfahren sowie der als Thermoabsorber ausgebildeten Einrichtung oder Vorrichtung ausgebildet ist, kann als Gebäudeleittechnik ausgebildet sein.

Eine derartige Gebäudeleittechnik steuert und/oder regelt ein mit dem Thermoabsorber in Verbindung stehendes Thermo- absorptionssystem, das in der Regel sämtliche Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung oder Vorrichtung umfasst .

Durch die Erfindung kann ein energetischer Wirkungsgrad für das gesamte Gebäude erhöht werden. Zur Bereitstellung von Energie dieses Gebäudes mit der Einrichtung oder Vorrichtung ist somit kein Brennstoff, bspw. öl, nötig. Bei der Einrichtung oder Vorrichtung bzw. dem Thermoabsorber han-

delt es sich um ein autarkes System, das ohne zusätzliche Heizungseinrichtungen innerhalb des Gebäudes realisierbar ist. Die Einrichtung kann variabel zwischen einem Wasserspeicher und einer Heizung integriert sein. Es ist auch denkbar, die vorliegende Einrichtung in dem Gebäude als Ergänzung zu einer weiteren Energieversorgungseinrichtung, bspw. einer öl- oder Elektroheizung, zu nutzen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausgestaltung einer Anlage, die zur Durchführung einer ersten Variante mindestens eines der beiden erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.

Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausgestaltung einer Anlage, die zur Durchführung einer zweiten Variante mindestens eines der beiden erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.

Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine dritte Ausgestaltung einer Anlage, die zur Ausführung einer dritten

Variante mindestens eines der beiden erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.

Figur 6 zeigt in schematischer Darstellung eine vierte Ausgestaltung einer Anlage, die zur Durchführung einer vierten Variante mindestens eines der beiden erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile.

Die in Figur 1 schematisch gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 2 umfasst entgegen dem Uhrzeigersinn nachfolgende Komponenten: ein aus Luftabsaugleitungen 4 gebildetes Luftleitungssystem, eine Mischkammer 6, eine erste Turbine 8, eine Wärmepumpe 10 mit einem Wasserkreislauf, einen Abluftkanal 12, ein Ausdehnungsgefäß 14, sowie ein Warmwassersystem, das einen Heizkreislauf 16, einen Warmwasserspeicher 18, einen Brauchwasserkreislauf 20 mit einer Zapfstelle, einen Heizstab 22, aufweist, eine als Gebäudeleitstation ausgebildete Kontrollvorrichtung 24, sowie Sensor- und Elektroleitungen 26.

Die Luftabsaugleitungen 4 sind im Bereich mindestens einer als Dach oder Wand ausgebildeten Gebäudebegrenzung bzw. Gebäudehülle angeordnet. Dabei sind die Luftabsaugleitungen 4 in der vorliegenden Ausführungsform unter dem Dach und innerhalb der als Wand ausgebildeten mindestens eine Gebäudebegrenzung angeordnet. Mittels dieser Luftabsaugleitungen 4 wird in Bereichen der mindestens einen Gebäudebegrenzung

Luft abgesaugt und zur Gewinnung thermischer Energie verwendet .

Mit der vorliegenden auch als Thermoabsorber bezeichneten Einrichtung 2 ist eine Heizmethode für ein Gebäude, in dem die Einrichtung 2 installiert ist, realisierbar. Die Luftabsaugleitungen 4 sind in der Regel aus Kunststoff gebildet und zwischen den Dachsparren und innerhalb der Wände bzw. Gebäudehüllen installiert. Die Luftabsaugleitungen 4 sind des weiteren zumindest teilweise wärmeisoliert. Dabei werden Luftabsaugleitungen 4 aus dem Bereich des Dachs sowie aus den Bereichen der Wände in der Mischkammer 6 zusammengeführt, so dass die abgesaugte Luft aus den Luftabsaugleitungen 4 in der Mischkammer 6 zu mischen ist. Mittels der ersten Turbine 8, die im Anschluss an die Mischkammer 6 angeschlossen ist, wird die der Mischkammer 6 zugeführte und mit Wärmeenergie angereicherte Luft abgesaugt und der Wärmepumpe 10, die hier eine Abtauautomatik aufweist, zugeführt. Die Wärmepumpe 10 ist dazu ausgebildet, Wasser die Wärmeenergie der abgesaugten Luft zuzuführen. Dabei bereitgestellte gekühlte Abluft kann entweder zur Klimatisierung in das Gebäude zurückgeführt werden oder über den Abluftkanal 12 nach außen abgeführt werden.

Das durch die Umwandlung gewonnene Warmwasser wird über den Warmwasserkreislauf der Wärmepumpe 10 in den Warmwasserspeicher 18, der als Puffer und Kombispeicher ausgebildet ist und ein Ausdehnungsgefäß 14 aufweist, gefördert. Das über den Wasserkreislauf gewonnene Warmwasser kann dem Heizkreislauf 16 und somit Heizkörpern, Fußboden-, Wandoder Deckenheizkörpern zugeführt werden, wodurch das Gebäude beheizt wird. In dem Brauchwasserkreislauf 20 sowie dem Warmwasserspeicher 18 mit integriertem Heizstab 22 kann das Warmwasser weiter aufgeheizt werden und dient somit zur Sicherstellung des Warmwassers als Brauchwasser für Küche,

Sanitäreinrichtungen und dergleichen. Die Kontrolle und somit Steuerung und Regelung der Einrichtung 2 erfolgt über integrierte Pumpen, Ventile, Schalter, Sensoren und Fühler, die über die integrierte, als EDV-Steuerung ausgebildete Kontrollvorrichtung 24 und somit Gebäudeleittechnik zusammengeschlossen sind.

Die in Figur 2 schematisch gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 28 umfasst die aus der Figur 1 bekannte Ausführungsform der Einrichtung 2 und somit sämtliche Komponenten dieser Einrichtung 2, die in Figur 2 mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet sind.

Zusätzlich weist die in Figur 2 vorgestellte Ausführungsform der Vorrichtung 28 im Vergleich zu der Einrichtung 2 aus Figur 1 folgende Komponente auf: eine zweite Ausführungsform einer Mischkammer 30, einen Wärmetauscher 32 innerhalb der Mischkammer 30, eine erste Turbine 34, eine Wärmepumpe 36 mit einem Kühlmittelkreislauf 38, eine zweite Turbine 40, eine Achse 42, einen Generator 44, einen Wechselrichter 46, einen Zähler 48 sowie einen Abluftkanal 50.

In dieser Ausführungsform der Vorrichtung 28 sind die Luftabsaugleitungen 4 ebenfalls im Bereich der Gebäudebegrenzungen angeordnet bzw. installiert. Neben der Wärmeerzeugung, wie sie bereits anhand der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der Einrichtung 2 vorgestellt wurde, ist mit der in Figur 2 vorgestellten Ausführungsform der Vorrichtung 28 zusätzlich auch noch eine Stromerzeugung möglich. Dabei ist innerhalb des Kühlkreislaufs 38 der Wärmepumpe 36 der vorliegenden Ausführungsform zwischen einem Expansionsventil und einem Verdichter eine zweite Turbine 40 eingebaut. Durch Drehbewegungen der Turbine 40, die durch das erwärmte Wasser angetrieben wird, wird über die Achse 42 in dem Generator 44 Strom erzeugt. Diese zweite Turbine, die

zur Erzeugung von Strom vorgesehen ist, kann auch an einer anderen geeigneten Stelle des Kühlmittelkreislaufs 38 angeordnet sein. Der Wechselrichter 46 ist dazu ausgebildet, anschließend den gewonnenen Strom zur Einspeisung in ein Stromnetz aufzubereiten. Darauf folgt über den Stromzähler 48 die Einspeisung des Stroms in das Stromnetz. Nicht benötigte Wärme innerhalb des Kühlmittelkreislaufs 38 der Wärmepumpe 36 wird durch den Wärmetauscher 32 innerhalb der Mischkammer 30 wieder dem Wärmekreislauf zugeführt oder im Abluftkanal 50 der Wärmepumpe 36 abgeführt.

Die erste Ausführungsform einer Anlage 60, die zur Ausführung mindestens eines der vorgestellten Verfahren ausgebildet ist, ist in Figur 3 schematisch dargestellt. Hierbei zeigt Figur 3 ein Gebäude 62, wobei die Anlage 60 innerhalb des Gebäudes 62 angeordnet ist, mit einer als Dach 64 ausgebildeten Gebäudebegrenzung. Dieses Dach 64 besteht aus Ziegeln und ist als eine Massivabsorberfläche zur Absorption solarer Strahlungsenergie 66 geeignet.

Innerhalb des Dachs 64 und somit auch im Bereich des Dachs 64 sind Luftabsaugleitungen 68 angeordnet. Somit ist die in Figur 3 als Dach 64 ausgebildete Gebäudebegrenzung auch als Sonnenkollektor geeignet. Die Luftabsaugleitungen 68 können unmittelbar unterhalb von Ziegeln, die das Dach 64 begrenzen, angeordnet sein. Dabei ist eine Anordnung der Luftabsaugleitungen 68 zwischen den Ziegeln des Dachs 64 und einer aus Isolationsmaterial gebildeten Wandung möglich, so dass die Luftabsaugleitungen 68 zwischen den Ziegeln und der Wandung eingebettet sind.

Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Ziegel des Dachs 64 derart ausgestaltet sind, dass diese Leitungsabschnitte umfassen, die, wenn die Ziegel zusammengesetzt sind, die Luftabsaugleitungen 68 bilden oder durch die die

Luftabsaugleitungen 68 geführt werden können. Bei einer derartigen Variante ist es möglich, die Luftabsaugleitungen 68 innerhalb der Ziegel des Dachs 64 zu integrieren.

Unabhängig von einer konkreten Ausgestaltung oder Anordnung der Luftabsaugleitungen 68 ist vorgesehen, dass diese dazu ausgebildet sind, Luft in der hier als Dach 64 ausgebildeten Gebäudebegrenzung abzusaugen. Weiterhin sind diese Luftabsaugleitungen mit einer Zuluftleitung 70 verbunden. Luft, die sich innerhalb der Luftabsaugleitungen 68 befindet, wird durch die solare Strahlungsenergie 66 erwärmt und in der Zuluftleitung 70 gesammelt. Diese gesammelte erwärmte Luft wird über die Zuluftleitung 70 einer Wärmepumpe 72 zugeführt .

Innerhalb der hier beschriebenen Ausgestaltung der Anlage 60 ist vorgesehen, dass die Wärmepumpe 72 dazu geeignet ist, unter Energiewandlung mit der abgesaugten erwärmten Luft aus der als Dach 64 ausgebildeten Gebäudebegrenzung Wasser zu erwärmen und einem Warmwasserspeicher 74 zuzuführen.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das erwärmte Wasser dazu genutzt wird, um eine Turbine innerhalb der Wärmepumpe 72 anzutreiben und daraus ebenfalls unter Energiewandlung elektrische Energie zu generieren. Diese elektrische Energie wird Elektrostationen 76 zugeführt, über die eine Einspei- sung der elektrischen Energie in ein Stromversorgungsnetz und/oder eine Speicherung der elektrischen Energie in Akkumulatoren erfolgt.

Im Rahmen der Energiewandlung, die mittels der Wärmepumpe 72 erfolgt, wird die vormals erwärmte Luft aus den Luftabsaugleitungen 68 abgekühlt und über eine Abluftleitung 78 abgeführt.

Die zweite Ausführungsform der Anlage 80 zur Energiewandlung ist in Figur 4 schematisch dargestellt. Diese Anlage 80 umfasst einen Wärmetauscher 82, der einerseits mit einer Warmwasserzuleitung 84 und andererseits mit einer Kaltwasserableitung 86 verbunden ist. über die Warmwasserleitung 84 wird dem Wärmetauscher 82 Wasser zugeführt, das durch Luft, die im Bereich mindestens einer Gebäudebegrenzung abgesaugt wird, erwärmt wird.

Außerdem zeigt Figur 4 einen Kältemittelkreislauf 88 mit einer zweiten Leitung 90 und einer ersten Leitung 92. Dieser Kältemittelkreislauf weist innerhalb der zweiten Leitung 90 ein Entlüftungsventil 94, ein Manometer 96, ein Vierwegemagnetventil 98 und einen Temperaturfühler 100 auf. Innerhalb der ersten Leitung 92 des Kältemittelkreislaufs 88 sind ein Temperaturfühler 100, ein Druckregler 102, Zweiwegemagnetventile 104, ein Druckschalter 106, eine Turbine 108 sowie ein Druckmesser 96 vorgesehen.

Bei Betrieb der Anlage 80 ist vorgesehen, dass das über die Warmwasserzuleitung 84 herbeigeführte erwärmte Wasser Kältemittel aus der zweiten Leitung 90 innerhalb des Wärmetauschers 82 erwärmt. Somit ergibt sich, dass nunmehr erwärmtes Kältemittel der ersten Leitung 92 zugeführt wird. Das abgekühlte Wasser wird der Kaltwasserableitung 86 zugeführt. Das erwärmte Kältemittel innerhalb der ersten Leitung 92 treibt die Turbine 108 an, so dass durch diesen Prozess elektrische Energie generiert wird.

Eine dritte Ausgestaltung einer Anlage 110, die ebenfalls zur Energiewandlung ausgebildet ist, ist in Figur 5 schematisch dargestellt. Zur Vermeidung von Wiederholungen sind den in Figur 5 vorgestellten Komponenten der dritten Ausführungsform der Anlage 110 dieselben Bezugszeichen wie den

Komponenten der zweiten Ausgestaltung der Anlage aus Figur 4 zugewiesen.

Beide Ausführungsformen der Anlagen 80, 110 umfassen einen Wärmetauscher 82, eine Warmwasserzuleitung 84 zum Zuführen erwärmter Luft, die in einem Bereich mindestens einer Gebäudebegrenzung abgesaugt wird, eine Kaltwasserleitung 86 zum Abführen abgekühlter Luft, sowie einen Kältemittelkreislauf 88 mit ersten Leitungen 92 und einer zweiten Leitung 90.

Die beiden Anlagen 80, 110 unterscheiden sich in erster Linie dadurch voneinander, dass innerhalb des Kältemittelkreislaufs 88 der dritten Ausführungsform der Anlage 110 drei Turbinen 108 vorgesehen sind, wohingegen die zweite Ausführungsform der Anlage 80 aus Figur 4 lediglich eine Turbine 108 aufweist.

Wie bereits anhand des Ausführungsbeispiels von Figur 4 beschrieben, wird auch in der dritten Ausführungsform der Anlage 110 über die Warmwasserzuleitung 84 erwärmtes Wasser innerhalb des Wärmetauschers 82 zum Erwärmen von Kältemittel aus der zweiten Leitung 90 genutzt. Das dabei erwärmte Kältemittel, wird den ersten Leitungen 92 zugeführt und weiterhin zum Antreiben der Turbinen 108 genutzt, so dass aus dem Kältemittel elektrische Energie erzeugt werden kann.

Somit ist insgesamt vorgesehen, dass eine Anlage 80, 110 mindestens eine Turbine 108 zum Generieren elektrischer Energie aufweist. Die Anlage 80, 110 kann somit mit einer beliebigen Anzahl von Turbinen 108 modular bestückt werden. Die Anzahl der Turbinen 108 kann in Abhängigkeit einer Größe einer Wärmepumpe der Anlage 80, 110 sowie von einer Ka-

pazität eines Absorbers, der innerhalb mindestens einer Gebäudebegrenzung Luft absaugt, gewählt werden.

Eine vierte Ausführungsform einer Anlage 112 ist in Figur 6 schematisch dargestellt. Diese vierte Ausführungsform der Anlage 112 umfasst einen Luftkanal 114, in den warme Luft, die im Bereich mindestens einer Gebäudebegrenzung abgesaugt wird, über eine Zuluftleitung 116 zugeführt wird. Innerhalb dieses Luftkanals 114 sind drei Turbinen 118 sowie drei Wärmetauscher 120, 122, 124 angeordnet. Außerdem weist dieser Luftkanal 114 eine Abluftleitung 126 auf, aus der die vormals erwärmte und nach Durchlaufen des Luftkanals 114 nunmehr abgekühlte Luft wieder abgeführt wird.

Es ist vorgesehen, dass durch einen ersten Wärmetauscher 120 Wasser geleitet wird, um Prozesswärme der Luft zuzuführen. Ein zweiter Wärmetauscher 122, durch den, angetrieben durch eine Pumpe 128 ein Kältemittel gefördert wird, entspricht einem Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs einer Wärmepumpe. über einen dritten Wärmetauscher 124, durch den Wasser geleitet wird, wird dieses durchgeleitete Wasser durch Wärmeaustausch mit der erwärmten Luft innerhalb des Luftkanals 114 erwärmt.

Weiterhin umfasst diese Anlage 112 Wasserspeicher 130, in denen Warmwasser gespeichert wird, wobei dieses Warmwasser in einem mit den Warmwasserspeichern verbundenen Warmwasserkreislauf 131 transportiert wird. Die Anlage 112 umfasst auch eine Recheneinheit 132 mit der die Anlage 112 zu kontrollieren und somit zu regeln und/oder zu steuern ist.

Unterhalb des dritten Wärmetauschers 124 sind ein vierter Wärmetauscher 134 und ein Kältemittelkreislauf 136, in den drei Turbinen integriert sind, angeordnet. Dieser vierte Wärmetauscher 134 und der Kältemittelkreislauf 136 entspre-

chen vom Aufbau und von einer Funktion her weitgehend der in Figur 5 vorgestellten Ausgestaltung der Anlage 110, so dass über die Turbinen aus Kältemittel, das sich durch Leitungen bewegt, elektrische Energie generiert werden kann.

Ferner ist es auch möglich, die hier separat dargestellten Wärmetauscher 120, 122, 124 in einem gemeinsamen Wärmetauscher zu integrieren, wobei separate Leitungen für Kältemittel und für Wasser vorgesehen sind, die jedoch aneinan- dergeschweißt bzw. direkt nebeneinander liegen, um einen möglichst optimalen Wärmetauscher bereitzustellen. Durch Integration bzw. Zusammenfassung der drei Wärmetauscher 120, 122, 124 in einem Wärmetauscher kann der zwischen den Wärmetauschern 120, 122, 124 dazwischenliegende Luftraum innerhalb des Luftkanals 114 als relativ schlechter Wärmetauscher vermieden werden.

Als eine Variante kann vorgesehen sein, dass die Prozesswärme dem Kältemittelkreislauf 136 an einer Stelle vor dem zweiten Wärmetauscher 122 zugeführt wird.

Weiterhin kann als optionale Variante vorgesehen sein, dass die Anlage 112 einen separaten Warmwasserkreislauf zum Abführen der Prozesswärme aufweist, der von einem in Figur 6 gezeigten Warmwasserkreislauf 131 für das warme Wasser 130 zu trennen ist. Außerdem kann dieser separate Warmwasserkreislauf über den Luftkanal 114 laufen und mit Glykol statt Wasser betrieben werden. Dieser separate Warmwasserkreislauf ist bspw. durch Verlegen eines zusätzlichen Leitungsabschnitts zwischen den beiden Positionen 138 und 140 bereitzustellen. In diesem Leitungsabschnitt kann eine Umwälzpumpe installiert sein. Somit ist es möglich, Prozesswärme des vierten Wärmetauschers 134 dem dritten Wärmetauscher 124 über den separaten Warmwasserkreislauf zuzuführen.