Während das Bauwesen den stationären Wärmedurchgang, geregelt durch die Wär- meschutzverordnung, durch Isolierungen begrenzt, bemüht sich die VDI 2078, Kühl- lastregeln, durch einen Temperaturfaktor den Strahlungsaustausch rechnerisch zu linialisieren und Speicherfähigkeit des Gebäudes grob mittels Aktions-und Reakti- onsgrößen, unter Anwendung einer Bezugstempertur von 22°C als dynamische Raumbelastungen und Raumreaktionen, numerisch darzustellen. Baumassen und deren Speicherkapazität werden durch spezifische Kenngrößen geschätzt, ohne exakt deren Amplitutendämpfung erfassen zu können.

Untersuchungen haben gezeigt, daß moderne Vollwarmeschutzhauser den Bauarten um die Jahrhundertwende wegen des Wärmerückgewinns bei Wintertemperaturen ebenbürdig sind. Wird jedoch der sommerliche Wärmeschutz in die Jahresbilanz einbezogen, sind vollisolierte Gebäude wegen geringer Speichermassen von den sommerlichen Außentemperaturen thermisch nicht mehr entkoppelt. Der Aufbau von Gebäuden mit homogenen großen Speichermassen und großen Flächenbedarf ist wegen der Kosten und aus statischen Gründen in moderner Bauweise nicht mehr möglich.

Wenn wir eine Klimaanlage entsprechend dem errechneten Maximum des momen- tanen Wärmeeinfalls auslegen, so bekommen wir je nach Baukonstruktion eine mehr oder weniger überdimensionierte Anlage. Der momentane Wärmeeinfall in einem kli- matisierten Raum besteht zum größten Teil aus Strahlungsenergie. Strahlungsener- gie ergibt keine sofortige Temperaturerhöhung im Raum, sie muß erst auf einen festen Körper (Wand, Möbel ect.) auftreffen und von diesem absorbiert werden. Die absorbierte Energie wandelt sich dabei in Wärme um und erhöht die Oberfiächen- temperatur des betreffenden Körpers. Die an die Luft abgegebene Wärme erhöht die Kühllast, die ins Material abgeleitete Wärme wird gespeichert und erst zu einem spä- teren Zeitpunkt an den Raum abgegeben. Je mehr Wärme das Material speichert desto höher seine Temperatur und desto kleiner wird seine Speicherfähigkeit.

Bei dem Bau von Bürogebäuden wird etwa seit 1985 das Prinzip verwirklicht, durch massive Stahlbetonkonstruktionen die hohen internen Lasten im Sommer mittels baulicher Maßnahmen aufnehmen zu können. Das Prinzip beruht darauf, die tags- über ab einem bestimmten Zeitpunkt anfallenden Wärmemengen in den Massiv- decken einzuspeichern und während der kühlen Nachtstunden, d. h. zu einem spä- teren Zeitpunkt, mit Hilfe von LüftungsmaRnahmen wieder abzuführen. Die Masse der Massivdeckenkonstruktion muß hierfür nach thermischen Gesichtspunkten ausgelegt werden. Mittels großer Luftmengen und Strömungsgeschwindigkeiten müssen die Wärmeübergangskoeffizenten klein gehalten werden. Die bekannten Konstrukionen steuern über Luftklappen den Außeniuftstrom im Bereich der Zwischendeckenkon- struktion und steuern in der Tagphase die Speicherbeladung und in der Nachtphase die Speicherentladung. Die Fähigkeit der Deckenmasse, Wärme zu speichern und wieder abzuführen, beruht auf den instationären Wärmeflüssen, welche durch die Lüftungsmaßnahmen eingeleitet werden. Dabei kommt den lufttechnischen Faktoren, wie Luftgeschwindigkeit, Luftmenge, Luftverteiiung und Lufttemperatur, welche die Größe des Wärmeübergangskoeffizienten beeinflussen, besondere Bedeutung zu.

Neben diesen Einflüssen von außen interessiert der Wärmestrom im Speicherinneren nach Beendigung der Beladungs-und Entladungsvorgänge. Die Temperaturspeizung im Speicherinneren hängt von den Speicherbeladungs-und Entladungsvorgängen ab, wobei während der Nachtphase die Speicherentladung zwischen der Oberfläche und der Speichermasse nur in einer etwa 5 cm tiefen Zone erfolgt. Der asymetrische Verlauf der Speicherbe-und Entladung hängt von unterschiedlichen Speichertempera- turverteilungslinien und den Temperaturdiffenzen der Luftströme ab.

Eine weitere bekannte Variante ist die Kombination von passiver und aktiver Kühlung, welche nach Möglichkeit versucht, ohne den Einsatz von Kältemaschinen angenehme Raumtemperturen zu erreichen, indem die am Tag anfallende Wärme in der sichtbaren Massivdecke gespeichert wird, während nachts mittels wasserführenden Rohren, welche in die Massivdecke eingelegt sind, um über Luft-Wasser-Wärme- austauscher nachts Wärme wieder abzuführen. Die Aufwärmung und Abkühlung er- folgt alternierend von Raum zu Raum, die Aufwärmung vom Raum, Abkühlung zum Kühirohr.

Die Simulation repräsentativer Räume hat gezeigt, (Programm DOE-2D, US-Depar- tement of Energie, Programm Quick, Centre for Experimental and Numerical Thermo- flow, Universiät Pretoria, R. S. A.), daß unter Anwendung herkömmlicher Systeme ak- tive Kühlung und der Einsatz einer Kältemaschine selbst dann notwendig wird, wenn sonst alle denkbaren baulichen Maßnahmen ergriffen werden. Unglücklicherweise benötigen die bisher bekannten Systeme die kälteste Luft und das Kühlwasser dann, wenn die Außeniuft am wärmsten ist. Es muß versucht werden, einen großen Teil der Kühlarbeit mit der kalten Nachtluft zu realisieren. Dazu muß die Phasenverschiebung zwischen der Lastspitze und deren Abgabe an die Umwelt opimiert werden.

Die bisher vorgesteliten Systeme, Aufnahme der Spitzenlasten in Zwischendecken, a) nächtliche Luftführung in Zwischendecke oder b) Aufbau eines Heiz-und Kühisystems mittels in die Zwischendecke eingelegten Rohren mit Luft-Wasser-Wärmetauscher, haben den Nachteil, daß diese Systeme aus baulichen Gründen nur Sonderfällen eingesetzt werden können, weil a) die Nachströmung der Luft durch Öffnungen in der Fassade oft nicht möglich ist oder Doppelfassadensysteme mit Luftklappen den Kostenrahmen übersteigen, b) die Installation einer Zwischendecke zur Aufnahme der Haustechnik notwendig ist.

Die Nutzung der Kühiung der kalten Nachtluft mit einem viel besseren Wärmträger als Luft, d. h. Wasser mit4-facherSpeicherkapazitätund1000-facherDichteinnerhalb eines Rohrsystems ist den Luftsystem weit überlegen, hat jedoch den Nachteil, daß letztlich mit großem Aufwand wasserführende Zwischendeckenkonstruktionen in der Bauart Kühtdecken erforderlich sind.

Latentspeicher nutzen die Latentwärme als diejenige Wärme, die beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand entnommen und auch wieder zugeführt werden kann, wobei die Zustandsänderung bei konstanter Temperatur erfolgt. Man kann also über- schüssige Wärme zunächst zum Schmeizen derartiger Stoffe verwenden, um sie spä- ter bei Bedarf wieder durch Entzug zurückzugewinnen oder abzuführen. Die wichtig- sten Anforderungen sind hohe Speicherkapazität, günstige Schmelzpunkte, nicht kor- rosiv, wenig Volumenänderung beim Phasenwechsel, große Leitfähigkeit u. a. Beson- ders geeignet sind einige Salzhydrate, Paraffine und Fettsäuren. Die Schwierigkei- ten bei Unterkühlungsvorgängen der Entladung sowie Stratifikationserscheinungen halten sich wegen einfache Geometrie der vorgesehenen örtlichen Latenspeicher in Grenzen.

Gegenstand der Neuerung ist eine Verfahren, welches mit dem Schmelzpunkt des Latentspeichers eine Bezugstemperatur und mit der Schmelzwärme eine wesentlich höhere Speicherdichte innerhalb des Raumes ohne umfassende Baumaßnahmen und technische Einrichtungen zur Verfügung stellt, welches die Hysterese der Funktion Temperatur-Speicherwärme bei angepaßtem Schmelzpunkt, d. h. Bezugstemperatur nutzt, eine 1 00-fache Speicherkapazität des Speichermediums gegenüber Luft inner- halb des Raumes anzubieten.

Das Bezuasniveau der Temperaturdifferenz bestimmt die Wärmebilanz und das Zusammenwirken der Einzelwärmeströme und ist abhängig von : -Wärmeströme durch Fensterflächen aller Orientierungen mit oder ohne Sonnen- schutz -Wärmeströme durch nicht transparente Außenflächen aller Orientierungen -Wärmestrom in Fußboden -Wärmestrom in Decken -alle internen Wärmequellen -Luftvolumen der Außentuftrate zur Frischluftversorgung -Innen-und Außeniufttemperatur -Speichervolumen der Gebäudes -Zeitdauer Be-und Entladung durch innere und äußere Wärmelasten -Zeitdauer Be-und Entladung durch Luftvolumen der Außeniuftrate zur Frischluftversorgung --Wärmeübertragung durch undWärmeströmung Wärmestrahlung.

Durch die Berührung zweier Körper verschiedener Temperaturen stellt sich an der Berührungsfläche die Kontakttemperatur ein, die abhängig von der Wärmeeindrinazahl ist. b = » in kJ/m2Kh*1/2 Für den Baustoff Beton als überwiegende Speichermasse im Gebäude gilt : #1,28*0,88*2,4*0,5=0,82kJm2h*1/2b= Gegenstand der Neuerung ist, mittels eines Latentspeichers als"Störgröße", die Wärmespeicherkapazität des Gebäudes zu mittelsderSchmelztempe-und ratur eine fast konstante Bezugstemperatur für die nächtliche Kühle und dem mo- mentanen Wärmeeinfall festzulegen und durch Schmelzwärme die Speicherbela- dung insoweit zu erhöhen, daß wirtschaftlich innere und äußere Wärmelasten ge- speichert und abgeführt werden können. Als Vorausetzung für den Wärmeeindring- zahl als dynamische Komponente gilt für flüssige Medien : b = 0, 6 * 1 * 1 *0, 5 = 0,77 kJm2h*1/2 Die Wärmeübergangszahlen sind für feste Baustoffe und flussige Medien ähnlich, die Wärmeübertragung unterliegt gleichen Voraussetzungen. Folglich kann die Schmelz- wärme eines Latentspeichers für die Aufnahme und Abgabe innerer und äußerer Lasten herangezogen werden.

Das Prinzip, in Bürogebäuden, welche vorwiegend Wärmeproduzenten sind, Bauteile nicht nur nach statischen, sondern auch nach thermischen Gesichtpunkten auszu- legen, hat sich nicht durchgesetzt. Die neueren Überlegungen zeigen eine Doppel- fassade als zweite Haut, welche die bereits bekannten Konstruktionsmerkmale auf- greifen, jedoch gleich ungünstige konstruktive Merkmale aufzeigen Die Merkmale sind : - große Luftmengen zwecks Speicherentladung -geringe ganzjahrliche Temperaturdifferenzen von 1,5 K -Luftklappenkonstruktionen in Außenfassade -Luftklappenkonstruktionen in Außenfassade wegen Außenlärm nicht einsetzbar -Luftführung in Zwischendecken bzw. innerhalb massiven Bauteilen -Auslegung der Fassaden zwecks Wärmegewinn im Winterbetrieb -nahezu doppelte Investionskosten der Außenfassaden -keine gesicherten Lastberechnungen bzw. thermische Gebäudesimuiation -ungesicherte Wirtschaftlichkeitsberechnungen Gegenstand der Neuerung ist ein praxisnahes Verfahren für wärmeproduzierende Gebäude, welche die Speicherung von Wärme in Innen-oder Außenbauteile mittels Latentspeichermassen nutzt.

Mittels eines Latentspeichers wird es möglich, die Basis Schmelztemperatur und Schmelzwärme insoweit zu nutzen, daß die Speicherkapazität konstant und nicht variabel zur Verfügung gestellt wird. Die Entscheidung, ob die Speicherkapazität in Innen-oder Außenflächen zur Verfügung gestellt wird, hängt von dem Wärmeanfall der inneren oder äußeren Lasten bzw. dem momentanen Wärmeeinfall durch Strah- lung und Konvektion ab und ist durch Gebäudesimulation zu errechnen.

Gegenstand der Neuerung ist, Latentspeicherkammern innerhalb von Außen-oder Innenwänden so anzuordnen, daß -die Schmelzwärme des Latentspeichers genutzt wird, um -thermische Raumbelastungen über den Tagestemperaturverlauf weitgehends auszugleichen, um -bei nächtlichen Temperaturen die Lasten wieder abzuführen.

-Konzepte für Gebäude, die ein Wärmeproduzent sind, realiert werden können.

Als Speicherstoffe bieten sich eine Reihe von Stoffen an, welche wegen der Dichte- änderung auch die mechanische Belastbarkeit des Latentspeicherkörpers bestim- men. Für weitere Betrachtungen wurde Paraffin auch gewählt, dessen Schmelzpunkt sich von 21 bis 54°C einstellen iäßt, plastisch bleibt und frostsicher ist.

Spezifische Wärmekapazität beträgt bei Baustoffen 0,80 kj/kgK Wasser 4,18 kj/kgK Paraffinöl 2,13 kj/kgK, die Schmelztemperatur beträgt Wasser 0 °C Paraffinöl z. B. 22 °C 4H2OKF* 18,5 °C die Schmelzwärme beträgt bei Wasser 333 kJ/kg (93 W/kg) Paraffinöl 201 kJ/kg (56 W/kg) KF * 4 H2O 336 kj/kg (93 W/kg) Das stark vereinfachte Rechenbeispiel soll nur zur Abschätzung einer Konstruktions- größe des Latentspeichers dienen ; genauere Berechnungen über Gebäudesimula- tionen zeigen ähnliche Ergebnisse. Über die Grenzwertmethode iäßt sich die Latent- speichergröße festlegen.

Die Transmissionswärmemenge durch eine Wand beträgt beispielsweise bei Som- menbetrieb über 24 Stunden bei einer Temperaturspanne von 10 K : k*#t*h=1*10*24=240Wbei300kg/m2Qt= Die Strahlungswärme beträgt bei einer Sonnenluftemperatur von 54°C in 8 Stunden ca.

250 W.

Die Latentspeicherwand hat folgende Wärmemenge in seinem Latentspeicher auf- zunehmen : Transmissionswärme : 240 W/m2 in 24 h bei 300 kg/m2 Strahlungswärme/Schmelzwarme : 260 W/m2 in 24 h in 5 kg/m2 Speicherwärme Wand + Speicher : 500 W/m2 in 24 h entspricht 625 kg/m2 Das Speicherverhalten der Wand mit Latentspeicher entspricht folglich bei som- merlichen Temperaturen einer Wand von doppelter Wandstärke. Die Vorausset- zungen für einen Wandaufbau in Richtung SO, S, SW und W sind für den som- realisierbar.merlichenWärmeschutz Technologien für die Gebäude von Morgen haben das Ziel, Fenster und Vergla- sungen zu optimieren und durch transparente Wärmedämmungen von Außenwän- den die passive Solarenergienutzung im Winter zu nutzen, ohne jedoch eine Behag- lichkeit im Sommer bieten zu können. Aufwendige technische Systeme versuchen, kumulierte Energiesysteme darzustellen, um des gesamten Jahresenergiebedarf eines Wohnhauses zu optimieren und um den Wärmebedarf zu vertretbaren Kosten abzudecken. Wegen zu geringen Luftwechsels der Fugeniüftung und Schadstoffen im Gebäude wird in Zukunft eine kontrollierte Be-und Enttüftung mit Wärmerückge- winnung erforderlich.

Wirtschaftgebäude unterliegen anderen Kriterien. Der Investor ist nicht bereit, teure mechanische Systeme auch wegen der Folgekosten zu installieren, obwohl die Leistungsfähigkeit der Beschäftigten bei dieser Art von Gebäuden als Wärmeprodu- zent herabgesetzt ist und in Zukunft die Mitarbeiter immer höheren Anforderungen ausgesetzt sind. Die Arbeitsleistung ist herabgesetzt und die Fehlerquote steigt ohne sommerlichen Wärmeschutz unvertretbar.

Wird vorausgesetzt, daß vernünftige Tageslichtberechnungen die Fensterflächen minimieren, ist das vorgestellte System bei vertretbaren Kosten in der Lage, -auch ohne Kühleinrichtungen auszukommen, oder -zumindest eine Klima-bzw. Lüftungsanlage auf die Außenluftaufbereitung zu reduzieren.

Die Entscheidung, ob eine Klimarisierung von z. B. Büroflächen zum Einsatz kommen soll, hängt von folgenden Parametern ab : -thermische Gründe, wie Kosteneinsparung gegenüber unkontrollierter Fenster- lüftung.

-akustische Gründe, wie Fenster können wegen Außenlärm nicht geöffnet werden -hygienische Gründe, wie ausreichener Raumluftwechsel mindestens 2-fach -physikalische Gründe, wie Schachteffekt in hohen Gebäuden, d. h. notwendiger Überdruck Die Entscheidung, ob die Gesamtkühilast bei konstanter oder variabler Raumtem- peratur abzuführen ist, hängt von folgenden Wärmeiastkomponenten, welche im Tagesgang zu addieren sind, ab : -Strahlungwärme -Transmissionwärmelast Außenwand -Sekundärwärmespeichestrom -Wärmeprozenten im Raum -Personen -Transmissionswärmelast Fenster Das Berechnungsverfahren Gesamtkühilast bei variabler Raumtemperatur scheidet aus, wenn die Einhaltung einer konstanten Raumlufttemperatur gefordert wird.

Latentspeicher sind dann nicht sinnvoll einzusetzen. Besteht diese Forderung nicht, muß im Interesse einer wirtschaftlichen Bemessung überprüft werden, ob eine Anwendung zweckmäßig ist. Dazu dienen nachstehende Kriterien : 1. Die Anwendung ist sinnvoll bei einem Tagesgang der Gesamtkühllast (ermittelt für eine konstante Raumlufttemperatur) mit ausgeprägtem Maximum.

2. Die Anwendung ist nicht sinnvoll bei Raumlufttemperaturanhebungen von nur 2 K.

3. Die auftretende Sekundärspeicherwärme ist abhängig von den Speichereigen- schaften des Raumes, charakterisiert durch den gemittelten Schichtspeicherko- effizienten und den zugelassenen Abweichungen.

Folgende Berechnungsverfahren, d. h. Regelungsart, bestimmen den Raumtempe- raturverlauf : Typ I Raumtemperatur gleitend geführt, z. B. in Abhängigkeit von der Außentuft- temperatur Typ II Raumtempertur schwankend wie Typ 1, aber ohne feste Zuordnung zu einer Führungsgröße Typ III Raumlufttemperatur schwankt um Mittelwert (Kosinusfunktion) Die maximale Verringerung der Gesamtkühllast ist dann zu verzeichnen, wenn die Raumlufttemperaturanhebung und-absenkung dem Kühilastverlauf synchron zuge- ordnet wird. Die maximale Raumlufttemperaturerhöhung liegt dann zum Zeitpunkt des Gesamtmaximums vor. Damit kann die zeitliche Zuordnung der stündlichen Sekundär- speicherwärmeströme vorgenommen werden. Bei Vorliegen einer Führungsgröße hat die Zuordnung dieser entsprechnend zu erfolgen.

Der Gegenstand der Neuerung ist die Zuordnung einer Führungsgröße durch einen Latentspeicher welcher dynamisch den Sekundärspeicherstrom durch die Schmelztemperatur eine Führungsgröße fixiert und die Auslegung nach dem Berechnungsverfahren Typ III durch die Schmelzwärme um einen Mittelwert als Kosinusfunktion, d. h.

Raumlufttemperatur bei einaeschwungenen Zustand, ermöglicht.

Eingeschwungener, quasistationärer Zustand bedeutet, daß der Tagesmitteiwert der Raumlufttemperatur sich von dem des Vortages nicht wesentlich unterscheidet. Die- ser kann dann aus der Bilanz der Wärmeströme ermittelt werden, in der keine Spei- chervorgänge mehr berücksichtigt werden müssen. Die Amplitude der Raumlufttem- peratur errechnet sich aus einer Bilanzder zeitabhängigen Wärmeströme ein- schließlich der Sekundärspeicherung, die durch das Wärmeabsorptionsvermögen des Raumes verursacht wird. Für die Berechnung des Wärmabsorptionsvermögens des Raumes wird vereinfachend der mittlere Schichtspeicherkoeffizient des Raumes ver- wendet. Die Phasenverschiebung der Raumlufttemperatur gegenüber dem resutie- renden Maximum von Wärmelast und Lüftungswärmestrom wird vernachlässigt.

Der Gegenstand der Neuerung ist die Reduzierung Phasenverschiebung Der dynamische Latentspeicher nimmt zum Zeitpunkt der Entstehung der zeitab- hängigen Wärmeströme die Spitzenlasten auf, um diese bei negativen Tempera- turniveau mit oder ohne raumlufttechnische Anlagen nachts wieder abzugeben.

Die Berechnung der Raumlufttemperatur erfolgt nach folgenden Kriterien : - Raumluftzustand bei eingeschwungenem Zustand -Raumluftemperatur nicht eingeschwungene Zusand -Raumluftemperatur bei unterbrochenem Betrieb -Raumluftzustand bei Wärmelastspitzen Der Gegenstand der Neuerung ist der eingeschwungene Raumluftzustand mittels Latentspeicher, um folgende Aufgabenstellungen anwenden zu können : -Berechnung des Außenluftförderstromes für lufttechnische Anlagen ohne ther- mische Luftaufbereitung im Sommer, die eine maximale Raumluftemperatur unter Auslegungsbedingungen, sowie Einhaltung einer bestimmten Überschreitungs- häufigkeit garantieren.

-Berechnung der Raumlufttemperatur bei bekannten Auf3enluftförderstrom durch Fugentüftung, Fensterlüftung und lufttechnische Anlagen.

-Transmissions-und Strahlungsaustausch nachts/tags, mit/ohne Sonnenschutz Als Anwendungskriterien für die Anwendung des Berechnungsverfahrens gelten nachstehende Vorausetzungen : -Durchgehender (24 stündiger) oder eingeschränkter Betrieb der lüftungstech- nischenAnlage - Ideale Raumdurchmischung, d. h. es kann von einer repräsentativen Raumiuft- temperatur ausgegangen werden -es liegt ein eingeschwungener Zustand vor.

Für die Hauptanwendung des Verfahrens, es liegt ein eingeschwungener Zustand vor, d. h. die Volumenstromberechnung lufttechnischer Anlagen ohne thermische Luftauf- bereitung im Sommer, ist im Regelfall durch diese Vorausetzung erfüllt. Bei kleinem Volumenstrom (z.B. Fensterlüftung und Fensterlüftungsgeräte) und großem Speicher- vermögen (> 500 kg/m2) ist obiges Kriterium zu überprüfen. Liegen die berechneten Werte höher als die zu erwartende Raumlufttemperatur (z. B. sommerlicher Wärme- schutz), so sind übliche raumlufttechnische Anlagen oder Kühleinrichtungen einzu- setzen.

Einfluß auf den Tagesgang der Raumlufttemperatur im eingeschwungenem Zustand nehmen die Wärmelast, der Förderstrom der Lüftungseinrichtung und das Wärme- absorptionsvermögen des Gebäudes.

Einige Komponenten der Wärmelast sind von der der Berechnung zugrunde gelegten Raumlufttemperaturen abhängig.

Diese Komponenten müssen für eine Bezugstemperatur berechnet werden.

Dafür eignet sich üblicherweise der Tagesmittelwert der Außeniutemperatur oder eine technische Einrichtung innerhalb des Raumes, d. h. Latentspeicher, welche die Funktion der Bezugstemperatur übernehmen kann und die Phasenverschiebung der Raumtemperatur gegenüber dem resultierenden Maximum von Wärmelast und Wä- rmeluftstromermöglicht..

Der Gegenstand der Neuerung ist mittels Latentspeicher eine Bezugstemperatur innerhalb des Raumes festzulegen um die Außeniufttemperatur nicht als Führungs- sondern als Regelgröße des Latentspeichers rechnerisch in Ansatz bringen zu kön- nen.

Gegenüber einer konstanten Raumlufttempertur ergibt sich gegenüber einer variab- len Raumtemperatur eine Verringerung des Maximalwertes von ca. 35 %. Bei der In- tallation einer lüftungstechnischen anlage sind folglich 65 % des Nennvolumen- stromes und entsprechend reduzierter Kälteleistung erforderlich und es ergibt sich unter Auslegungsbedingungen eine Anhebung der maximalen Raumlufttemperatur von etwa 4 K gegenüber dem Sollwert. Diese Temperaturerhöhung gegenüber dem Sollwert wird durch das Speichervermögen des Latentspeichers tagsüber aufgenom- men und nachts wieder abgeführt, sodaß sich eine weitere Näherung zum Sollwert darstellt und die lüftungstechnische Anlage nur noch die Aufgabe Frischluftversor- gung übernimmt.

Es ist der Förderstrom zu bestimmen, der die Einhaltung der zulassigen Ausle- gungsbedingungen gewährleistet. tn Abhängigkeit von der spezifischen inneren Kühilast liegt die zulässige maximale Raumlufttemperatur etwa 3 bis 5 K über dem Maximalwert des gewählten Ganges der Außentemperatur. Bei Gewährleistung der zulässigen Maximalwerte unter Auslegungsbedingungen ist die Einhaltung der zu- lässigen mittleren Überschreitung der festgelegten Werte der Raumlufttemperatur gesichert. Die Rechnung ist als Variantenrechnung für mehrere Volumenströme durchzuführen, eine Verringerung des Auflenluftstromes um jeweils 25-30 % ist möglich.

Eine weitere Absenkung des Außeniuftstromes ist möglich, weil sich durch die Auf- nahme der Spitzenlasten in dem Latentspeicher die Erhöhung der Raumlufttempe- ratur derart begrenzt und zwischenspeichert, bis der Außenluftstrom mit niedriger Temperatur die Abgabe der Spitzenlasten übernimmt.

Berechnungen zeigen, daß die resultierende Zeitverschiebung des Wärmewerts des Förderstrom ausreichen, ganz auf die Installation von Zu-und Abluftanlagen zu ver- ichten, wenn die Fugeniüftung für die Außentuftversorgung tagsüber ausreicht und nachts über einfache mechanische Fensterlüftungsgeräte der Wärmestrom abgeführt wird. Die Vorrüstung üblicher Bürogebäude erfordert somit nur noch die Installation von Latentspeicherbauteilen und die fallweise dezentrale Anordnung von Umluft- kühigeräten, vorzugsweise mit Teilenffeuchtung, nur für Raumbereiche mit hohen Lasten.

Konstruktionsmerkmale : In eine Wand werden Einzelkammern oder Flächen mit Latentspeichermassen, vor- zugweise mit metallischer Hülle eingebracht. Durch die Lage, die Auswahl des La- entspeichermediums und die Form lassen sich die Wärmeströme als finite Elemente optimieren. Der Einbau kann vor Ort oder vorgefertigt in Einzelbauteilen oder in Großfiächen erfolgen und erfordert keine zusätzlichen Fertigkeiten. Latentspeicher- körper in Betonmassen lassen sich bei hochbelastenen Teilen auch zur Aufnahme der Abbindewärme oder zur gleichmäßigen Erwärmung von Betonkonstuktionen bei stark strahlungsbelasteten Bauteilen anwenden. Grundsätzlich können Latentspei- cher eingesetzt werden in --Außenbauteilen bzw. Wänden --Innenbauteilen bzw. Wänden -Heiz-bzw. Kühlflächen, wie Heizkörper oder Kühidecken 1. Konstruktionsbeisoiel AuBenwand In ein Porotonwandteil von 40 cm Stärke. 25 cm Breite und 25 cm Höhe werden mittig ein Metallzylinder mit Parafin als Latentspeicher mit > 50 mm, < 100 mm in einer Höhe von ca. 20 cm in vorgefertigte Kammern im Mauerstein (Versuchsaufbau mit Bohrungen) eingesetzt. Die Speichermasse beträgt > 10 kg/m2 < 50 kg/m2. Für eine Anpassung an die Erfordernisse besteht wegen spezifischer innerer Lasten des Nutzers ein Spielraum. Eine Überdeckung der Speichermasse durch Wandflächen ist auch bei einem Einsatz von brennbarer Latentspeichermasse (z. B. Parafin : Verdamp- <BR> <BR> <BR> fungstemperatur 300°C) beherrschbar. Der Einsatz größerer Einheiten ist auch in vor- gefertigten Wänden und in Fertigbetonteilen möglich. Grundsätzlich ist festzustellen, daß es unerheblich ist, ob die Speicherkapazität in Innen-oder Außenflächen zu Ver- fügung gestellt wird.

2. Konstruktionsbeispiel Innenwand In einem Rigipsbauteil von 10 cm Stärke werden vertikal Metallrechteckrohre 75/150 <BR> <BR> <BR> mm geschoßhoch mit KF * 4 H2O/18, 5 °C als Füllung im Abstand von 60 cm als Tragekonstruktion angeordnet. Die Speichermasse für eine Raumfläche von 10 m2 beträgt ca. 46 kg und kann ca. 4370 W als Speicherwärme aufnehmen und ent- <BR> <BR> <BR> spricht etwa 60 W/m2 interne Lasten über 7 Stunden. Unter der Voraussetzung, daß die Speicherwärme nachts z. B. über Fensterlüftungsgeräte abgeführt wird, kann die Latentspeicherwand Komfortbedingungen an die Raumtemperatur ermöglichen.

3. Konstruktionsbeispiel Heizkörperheizflächen Die erforderliche Speichermasse beträgt, wie unter 2 dargestellt, z. B 46 kg oder ca.

46 dm3. Der Konvektorplattenheizkörper mit 600 mm Bauhöhe, 1 Rohrreihe, 2 m Länge; 5; 5 kg Wasserinhalt, 4,14 m2 Heizfläche hat eine Heizleistung bei 80/20°C von 2280 W in der mittleren Heizplatte. Durch Konvektionsflächen sind hintereinander zwei glatte Flachheizkörper mit 20 mm Stärke miteinander verbunden. In der Bauart doppellagig hat die Heizplatte 13 m2 Heizfläche und eine Normheizleistung von 3780 Watt. Im Niedertemperaturbereich beträt die Wärmabgabe/Wärmeaufnahme bei 6 K, 5 W/m2K als Konvektionswärme und 5 Wlm2K als Strahlungswärme. Über 7 Stunden Lade-Entlade-Zeit beträgt die mögliche Wärmeübertragung bzw. Speicherwärme auf die Hache bezogen : <BR> <BR> <BR> Q = 6 [K] *10 [W/m2K] *13 [m2] *7 [h] = 5460 [W],<BR> <BR> <BR> <BR> d. h. 4370 W Speicherwãrme können durch den Latentspeicher aufgenommen werden. Die Umrechnung der Wärmeauf-bzw.-abgabe über den Temperaturgra- dienten (nach Cammerer) zeigt ähnliche Ergebnisse. Versuchsergebnisse aus ther- mischen Auftriebs-und Fallströmungen ergeben experientell doppelt so hohe Ge- chwindigkeiten (nach Bayley und Eckert), als theoretische oder halbempirische Lö- sungen. In der dreilagigen Konstruktion zirkuliert in der mittleren Heizplatte das üb- liche Pumpenheizwasser, die hinteren und vorderen Kammern sind als Latentspeicher ausgebildet. Der Pumpenwarmwasserkreislauf kann über einen geschlossenen Trocken-oder Naßküh ! er zusätzlich das Gebäude und den Latenspeicher Speicher- wärme zu-oder abführen. Mit dieser einfachen Konstruktion ist es möglich, Wäme- rückgewinn im Winter und Wärmeabfuhr im Sommer ohne aufwendige lufttechnische Einrichtungen zu realisieren.

4. Konstruktionsbeisaiel Kühl- und Heizdecken Bauart Metallkassettendecke als Latentspeicherkörper mit oder ohne aufgebrachtem Kühtrohrsystem, als nicht aktives oder aktives Latentspeicherelement, mit oder ohne oberseitige Isolierung. Der Reihenfolge von unten nach oben besteht die Kühidecke aus gelochtem Stahlblech, mit oder ohne Akustikflies, Latentspelcherkörper aus Stahl- blech z. B. 20 mm Hohiraum mit Latentspeichermasse, mit oder ohne aufgeklebten oder aufgebondeten Flachrohrsystem. Das Deckensystem ohne Rohrsystem dient der passiven und das Deckensystem mit Rohrsystem der aktiven Be-und Entladung.

Eine raumseitige Temperaturregelung kann wegen der konstanten Bezugstemperatur entfallen. Die Kühlwassertemperatur kann, wenn eine obere Isolierung aufgebracht wird, unter dem Taupunkt der Raumluft iiegen, Wärmetauschersysteme können ent- fallen. Als Nebeneffekt können Metallkassettendecken mit Latentspeicher als Brand- schutzunterdecke ausgelegt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Aus- führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen Plattenheizkörper mit Latentspeicher, Fig. 2 eine Heizplatte mit Latentspeicherkapseln, Fig. 3 eine Kühl- und Heizdecke mit Latentspeicher, Fig. 4 eine schematische Darstellung der Einbindung in Energiekonzepte, Fig. 5 ein Diagramm einer Temperatursimulation für einen warmen Tag, Fig. 6 schematisch die Einbindung in ein geothermisches Energiekonzept, Fig. 7 ein Histogramm der Energiebilanz eines Latentspeichers, Fig. 8 einen Aufbau einer Kühidecke.

Fig. 1 und 2 zeigen den einfachen Aufbau eines Latent-Heizkörpers, welcher in gleicher Bauart in das bestehende PWW-Heizungsnetz eingebunden werden kann.

Moderne Isoliertechniken und Auflagen nach der Wärmeschutzverordnung haben zur Folge, daß wesentlich kleinere Heizkörperflächen erforderlich sind, als es die Größe der Heizkörperbrüstungen zutäßt. In vielen Fällen werden Heizflächen mit erheblichen Übergrößen eingesetzt, um dem Wunsch des Architekten nach geschlossenen Frontfiächen der Heizkörperbrüstungen zu entsprechen. Der Heizkörper gemäß Fig.

1 enthält eine an einen Voriauf 3 und einen Rücklauf 4 angeschlossene Heizplatte 5, wobei eine Teilfläche des Heizkörpers als Heizfläche genutzt wird. Ferner sind Teilflächen 7 mit Latentspeicher KF*4H20 vorgesehen. Zwischen den genannten Teilflächen sind ferner Konvektionsfiächen 6 vorgesehen. Gemäß Fig. 2 ist die Heiz- körperfläche als Heiz-und Latentspeicherfläche ausgebildet und enthält innenliegen- de Latentspeicherkörper, bevorzugt in Form von Thermac-Kapsein 8.

Fig. 3 zeigt eine Kühl-und Heizdecke mit Latentspeicher. AIs interessante Kon- struktionsart bieten sich Metalideckenflächen der Bauart Kühidecke an, welche zusätzlich mit Latentspeichermassen ausgerüstet werden. Die Kühidecke bekannter Bauart wird zusätzlich mit Latentspeichermassen ausgerüstet. In der Bauart Kühidek- ke werden auf die Metallkassetten Oval-Kupferrohre kraftschlüssig und wärmeleitend aufgeklebt. In gleicher Fertigungsart lassen sich auf die Oval-Kupferrohre Latent- speicherkörper flächig oder als Einzelsegmente Latentspeichermassen aufbringen.

Der besondere Vorteil dieser Konstruktion ist, daß die Ladetemperatur des Latent- speichers auch niedriger als die Schmetztemperatur sein kann, ohne Kondensat erwarten zu müssen.

Es ist ein Trägersystem 9 der Kühidecke und Metailkassetten 10 vorgesehen, deren Abmessungen beispielsweise mit 625/625 bis 625/1250 mm vorgegeben werden. Die Metalikassette enthält eine Perforierung 11 und ferner ist ein Akustikvlies 12 vorge- sehen. Der Latentspeichereinsatz 13 ist für eine Schmetzwärme bei 20 °C mit 334 kJ/Kg ausgelegt. Ferner ist ein Kühirohrsystem 14 für 12/15 °C bis 15/20 °C mit einem Kühlwasseranschluß 15 mit einem flexiblen Anschluß 16 vorgesehen. Als Schmutz- wasserschutz dient eine Isolierung 17, beispielsweise Armaflex 9 mm. Ferner ist ein Anschluß 18 des Kühirohrsystems für 12/15 °C bis 15/20 °C vorgesehen.

Fig. 4 zeigt eine Einbindung in ein Energiekonzept, und zwar den Aufbau eines Heiz- und Kühisystems mit einer Latentspeicher-Heiz-Kühidecke 19, wobei die bereits vor- handenen Einrichtungen einer Pumpenwarmwasserheizung genutzt werden. Diese kostengünstige Variante einer Latentspeicherkühlung eignet sich für den Standort als Heizkörperfläche oder Kühtdecke ebenso wie für Nachrüstung und Sanierung beste- hender Anlagen aufgrund von Nutzungsänderungen des Gebäudes. Für die Ein- bindung in BHKW-Konzepte in Verbindung mit Absorptionsanlagen oder auch Ener- giepfählen ist das System auch geeignet. Die Anlagebauart Energiepfähle und Heiz- Kühidecke ist besonders effektiv, weil das Temperaturniveau der Energiepfähle der Entladungstemperatur des Latentspeichers entspricht und die Einrichtung Ener- giepfähle nachts eingesetzt werden kann, also zu einem Zeitpunkt, an dem keine Kühiarbeit von der Kältemaschine benötigt wird.

Schematisch ist eine Latentspeicher-Heiz-Kühldecke 19 dargestellt mit Verbindungs- leitung zu einem Heizkessel 20, einer Kältemaschine 21 und einem Naß-Trockenküh- ler 22. Ferner sind Energiepfähle 23 bzw. BHKW-Abwärmeeinheiten 24 vorgesehen. Fig. 5 zeigt in einem Diagramm das Temperaturverhalten in einem Büroraum von 25 m2 mit einem Latentspeicher in einer Temperatursimulation für einen warmen Tag. Über der Zeit in Stunden entlang der x-Achse ist die Temperatur entlang der y-Achse in °C dargestellt. Die Kurve c zeigt den Temperaturverlauf der Außentemperatur und die Kurve d den Temperaturverlauf der Innentemperatur.

Fig. 6 zeigt eine typische Einbindung in ein Energiekonzept, nämlich das Verfahren der Spitzenkühlung mittels Latentspeicherwänden und-bauteilen bzw. das geother- mische Energiekonzept mit Tiefgründung von Energiepfählen 25 für 10/15 °C. Es sind ein Kühlkrelslauf 26 für 10/15 °C, ein Wärmeaustauscher 27 für die Energiepfähle 25 und die Latentspeicher vorgesehen. Die Latentspeicher sind als Kühidecken 28 für 15/20 °C ausgelegt und es ist ein naß-geschlossener Kühiturm 29 für 15/25 °C vorgesehen. Des weiteren sind eine Wasser-Wasser-Kältemaschine 30 für 6/12 °C, für6/12°Cbzw.dezentraleKälteverbraucher32fürKälteverbra ucherzentralgeräte31 6/12 °C vorgesehen. Der tagsüber wirksame Kühtkreistauf ist für 15/20 °C ausgelegt.

Fig. 7 zeigt ein Histogramm einer Energiebilanz bei Einsatz eines Latentspeichers. Beispielshaft wird von einem Raum mit 10 m2 und 60 W/m2 ausgegangen, welcher eine Kühidecke mit Kühirohren aufweist. Die Bereiche 34 beziehen sich auf eine latente Speicherentladung. Die Bereiche 35 betreffen die Entladung des Raumes. Mit 36 ist die latente Entladung bezeichnet, während mit 37 die Entladung des Gebäudes bezeichnet ist. Ferner ist die maximale Innentemperatur 38, die Innentemperatur 39 und die Außentemperatur 40 angegeben.

Fig. 8 zeigt die Kühtdecke mit einer Isolierung 41 als Klimaschutz und auf dem Latentspeicher 42 verklebte Kühtrohre 43. Der Latentspeicher 42 ist in Stahl-Blech für 21 °C ausgelegt und ist unten mit Akustikviies 44 und ferner mit einer perforierten Metalldeckenplatte 45 versehen. Der Bereich mit den verklebten Kühirohren 43 weist eine Dicke von 10 mm auf, während der Latentspeicher 42 eine Dicke von 20 mm bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt. Das Akustikviies 44 besitzt eine Dicke von 2 mm und die perforierte Metalldeckenplatte 49 weist eine Dicke von 10 mm auf.

Schlußbetrachtung Fassadenbauunternehmen haben sich zum Ziel gesetzt, über den Architekten und Bauherren aufwendige Energiekonzepte als Demonstrationsprojekte anzubieten, welche meist an einer Kosten-Nutzen-Analyse scheitern, weil zwar"die technischen Möglichkeiten zur (winterlichen) Energieeinsparung bei gleichzeitiger Komfortmaxi- mierung und Optimierung der Arbeitsplatzqualität"angepriesen werden, jedoch wird nicht berücksichtigt, daß in Wirtschaftsgebäuden als Wärmeproduzenten mit ein- fachsten Heizungsanlagen bereits komfortable Arbeitsplatzbedingungen im Winter erreicht werden, wenn die Fugeniüftung den hygienischen Ansprüchen durch einen ausreichenden Luftwechsel sorgt. Die Wärmespeicherung in einem Gebäude ist ab- hängig von der Gebäudestruktur. Ungleichmäßigkeit verschiedener Spitzenbelastun- gen und der Wärmeschichtung in manchen Fällen. Die effektive Kühilast wird be- stimmt durch Baukonstruktion, Sonneneinstrahlung, Beleuchtung und innere Lasten.

Die Leistung der lufttechnischen Anlage, der Kühleinrichtung oder des dynamischen Latentspeichers wird durch die im Gebäude verbleibende Wärme, der Anfahrlast, der Betriebszeit und dem momentanen Wärmeeinfall bestimmt. Die Be-und Entladung eines Latentspeichers mit der Bezugstemperatur eutektischer Schmeizpunkt kann ohne raumseitige regelungstechniche Komponenten auskommen und dazu beitra- gen, daß mit vertretbaren Kosten die Klimaanlage ihre eigentliche Aufgabe, d. h.

Be-und Entfeuchtung der Raumiuft ais Komfortanspruch oder betriebtechnische Er- fordernis, auch übernehmen kann. Vernünftigen Energiekonzepten steht vielmals die Wärmschutzverordnung im Wege. Simulationsberechnungen zeigen, daß bei erheb- lichen inneren Wärmequellen der zu niedrige k-Wert der Giasfiächen den Wärmab- fluß im Sommer so gemindert ist, daß die Wärme i m Sommer bei nächtlicher Kühle nur vermindert abströmt. Wird berücksichtigt, daß mindestens der doppelte Preis für mechanische Kühlung gegenüber Heizkosten anzusetzen ist, sollten Energiekonzepte Pflicht werden.

Bezugszeichen Vorlauf Rücklauf Teilfläche mit Latentspeicher KF*4H2O Konvektionsflächen Heizplatte Thermac-Kapseln Trägersystem Kühtdecke Metallkassette PerforierungMetalikassette Akustikviies Latentspeichereinsatz Kühirohrsystem Kühlwasseranschluß flexibler Anschluß Kühirohrsystem SchmutzwasserschutzIsolierungals AnschlußKühfrohrsystem Latentspeicher Heiz-Kühidecke Heizkessel Kältemaschine Naß-Trockenkühler Energiepfähle BHKW-Abwärme Energiepfähle Kühlkreislauf Wärmeaustauscher <BR> <BR> <BR> Latentspeicher-Kühidecken<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Kühtturmnaß-geschlossen<BR> <BR> <BR> <BR> Wasser-Wasser-Kaltemaschine Kälteverbraucherzentralgeräte Kälteverbraucher dezentral Kühtkreis ! auf tagsüber Speicherentladung latent

Entladung Raum Entladung latent Entladng Gebäude Innentemperatur maximal Innentemperatur Außentemperatur Isolierung' Latentspeicher Kühlohr Akustikviies Metalldeckenplatte