Transformation von erneuerbaren Energien in Gebäuden

Die Erfindung betrifft ein Bauwerksteil in Fachwerkbauweise sowie ein Gebäude, insbesondere ein Niedrigenergiehaus sowie ein bioenergetisches Gebäude und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Bauwerksteils bzw. Gebäudes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 16. Schon seit geraumer Zeit werden große Anstrengungen unternommen, um

energietechnische Anforderungsniveaus bei Gebäuden zu verbessern.

Derzeit erfolgt das Heizen mit fossilen Brennstoffen hauptsächlich durch Verbrennung von Öl oder Gas. Die beim chemischen Prozess der Verbrennung entstehenden giftigen Substanzen: Schwefeldioxid, Stickoxide und andere Schadstoffe belasten die Umwelt sehr. Darüber hinaus gefährden sie unsere Gesundheit.

Jede Verbrennung, auch die von Gas und Biomasse, verursacht Kohlendioxyd, welches zum Treibhauseffekt beiträgt und für die drohenden Klimaveränderungen verantwortlich ist. So emittiert beispielsweise eine durchschnittliche Ölheizung eines Einfamilienhauses ca. 6 1 Kohlendioxid pro Jahr, eine Gasheizung ca. 4 t. Dieser Hausbrand ist für bis zu 40% des weltweit von Kohlendioxid verursachten Treibhauseffekts ursächlich. Deswegen wird versucht, mit neuen Gebäuderichtlinien einen Primärenergieverbrauch zu begrenzen. (Karl Ochsner, Wärmepumpen in der Heizungstechnik, C. F. Müller Verlag - Heidelberg; S.2)

Zusätzlich zu der Begrenzung des Energieverbrauchs in Gebäuden wird versucht ein möglichst natürliches und gesundes Lebensumfeld für die Bewohner bzw. die Benutzer der Gebäude zu erreichen. Dazu ist es notwendig, das Raumklima steuern zu können. Unter Raumklima wird Temperatur (Luft, Wände), Feuchte, Luftgeschwindigkeit und andere physikalische Luft- und Energiezustände verstanden. Unter Raumluftqualität verstehen wir eine Beimengung, Zusammensetzung, Verunreinigung von

unterschiedlichen Substanzen, d.h. auch einen Inhalt an so genannten Schadstoffanteilen in der Luft.

Eine kontrollierte Wohnraumbelüftung ist aus oben genannten Gründen besonders wünschenswert. Dadurch können Folgen wie: gesundheitsschädliche

Schimmelpilzbildung, starke Vermehrung von Mikroben, Viren und Insekten die zu Allergien führen können - sowie Kopfschmerzen durch zu hohe Kohlendioxid- Konzentration und Sauerstoffmangel vermieden werden und darüber hinaus eine zu hohe relative Luftfeuchtigkeit mit Feuchtebildung an bauphysikalisch exponierten Bauteilen eingeschränkt werden.

Eine Lösung zu oben genannten Problemen schlägt beispielsweise die gattungsbildende Druckschrift DE 10 2004 023 268 B4 vor, die als Bestandteil der Beschreibung der vorliegenden Erfindung betrachtet wird. Darin wird ein bioenergetisches Haus oder Gebäude offenbart, welches mittels eines modularen Bausystems auf einfache Art und Weise herstellbar ist. In Abhängigkeit von "in situ" vorliegenden klimatischen

Bedingungen und von vor Ort üblichen Baumaterialien kann mittels weniger

Grundelemente ein statisch tragfähiges Gebäude erstellt werden, das innerhalb seiner Bauteile Kanäle zum Belüften bzw. Energietransport aufweist. Dadurch kann eine natürliche Klimatisierung innerhalb des Gebäudes gewährleistet werden. Des Weiteren kann die Wand als Energiespeicher dienen, um entnommene oder zugeführte Energie zu einer Optimierung des Energiebedarfs des Gebäudes nutzen zu können. Allerdings erfolgt der Energietransport, beispielsweise der von Sonnenenergie die auf einer äußeren

Wandoberfläche aufgenommen wird, über Wärmeleitung durch die Wand hindurch zu einer Oberfläche der Wand, die innerhalb des Gebäudes an den Wohnraum grenzt. Eine solche Wärmeleitung ist über den Tag hinweg größeren Schwankungen ausgesetzt und weist darüber hinaus auch hohe Latenzzeiten auf, die eine kontrollierte Wärme- bzw. Energieübertragung in innere Räumlichkeiten des Gebäudes - bzw. aus dem Gebäude nach draußen - nur sehr schwierig steuern bzw. beeinflussen lässt.

Demnach besteht nach wie vor ein Bedürfnis, die Effektivität und Effizienz der

Klimatisierung von Gebäudeinnenräumen zu verbessern bzw. bereits vorhandene

Techniken weiterzubilden, wie sie beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 023 268 B4 offenbart sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Bauwerksteil bereitzustellen, bei dem die Klimatisierung leicht steuerbar ist und gleichzeitig der dazu benötigte Energiebedarf niedrig gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Bauwerksteils in Fachwerkbauweise gemäß Anspruch 1 gelöst, das Bauwerkselemente umfasst, zu denen ein Stabtragwerk mit Stützen- und/oder Riegelelementen sowie dazwischen angeordnete

Ausfachungselemente gehören. Besonders zweckmäßig ist es, wenn in einem

Innenquerschnitt von zumindest einem Stützenelement und/oder einem Riegelelement Leitungen mit einem darin befindlichen Arbeitsfluid vorgesehen sind, wobei die einzelnen Stabtragwerkselemente - über zumindest eine in die Leitung zwischengeschaltete Kompressor- und Expansionsventileinheit - als Verdampfer oder Kondensator einer reversiblen Kraftwärmemaschine integrierbar und/oder aktivierbar sind.

Ein solches Stabtragwerk ermöglicht auf einfache Art und Weise Energie in ein gewünschtes Bauwerksteil: Wand-, Decken-, Böden-, Fundament-, Dachkonstruktionen und dergleichen und/oder dem Bauwerksteil selbst zu transportieren. Darüber hinaus wirken die einzelnen Stützen- und/oder Riegelelemente wie Massivabsorber und/oder Energieleiter. So kann über die Leitungen mittels des Arbeitsfluids transportierte Energie dann an den gewünschten Ort durch Wärmeleitung von dem Arbeitsfluid auf das Stabtragwerk und von dort aus weiter auf die Ausfachungselemente übertragen werden. Ein besonderer Vorteil zum Transport und Verteilung der Energie wird mittels Stäben und/oder Rasterstäben durch Einsatz von Baumaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit erreicht. Durch ein Zwischenschalten von Kompressor- und Expansionsventileinheiten an vorbestimmten Stellen in den/die Leitungen können die einzelnen Bauwerkselemente als Verdampfer oder Kondensator einer reversiblen Kraftwärmemaschine aktiviert bzw. genutzt werden. Dieses ist ein besonderer Vorteil, zumal keine separaten bzw.

zusätzlichen Vorrichtungen notwendig sind, die die Funktionen einer

Kraftwärmemaschine erfüllen. Dabei wird bei einer Wärmequelle von einem

"Verdampfer" und bei einer Wärmenutzungsanlage, also einer Wärmesenke, von einem "Kondensator" gesprochen.

Eine Kraftwärmemaschine - auch Kraftwärmepumpe genannt - ist eine Maschine, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie aus einem Reservoir mit niedrigerer Temperatur - in der Regel ist das die Umgebung - aufnimmt und - zusammen mit der Antriebsenergie - als Nutzwärme auf ein zu beheizendes System mit höherer Temperatur, beispielsweise einer Raumheizung überträgt. Der verwendete Prozess ist im Prinzip die Umkehrung eines Wärme-Kraft-Prozesses, bei dem Wärmeenergie mit hoher Temperatur aufgenommen und teilweise in mechanische Nutzarbeit umgewandelt und die Restenergie bei niedrigerer Temperatur als Abwärme abgeführt wird, meist an die Umgebung. Das Prinzip der Kraftwärmemaschine verwendet man auch zum Kühlen (so, wie beim Kühlschrank), während der Begriff„Wärmepumpe" nur für das Heizaggregat verwendet wird. Beim Kühlprozess ist die Nutzenergie die aus dem zu kühlenden Raum aufgenommene Wärme, die zusammen mit der Antriebsenergie als Abwärme an die Umgebung abgeführt wird. Auf eine detaillierte Funktionsweise einer herkömmlichen Kraftwärmemaschine wird im Rahmen dieser Offenbarung abgesehen, zumal die

Wirkungsweise allgemein bekannt ist.

Darüber hinaus sind reversible Kraftwärmemaschinen die zum Heizen oder Kühlen verwendet werden, günstig in ihrer Anschaffung, sparsam beim Betrieb, lautlos und besonders umweltverträglich. Auf diese Art und Weise kann besonders einfach

Klimatisierungsenergie gespart werden, zumal ca. 3/4 der Heizungsenergie gratis aus der Umwelt z.B., als Sonnenenergie oder Geothermie bezogen werden kann. Demnach nutzen Kraftwärmemaschinen die kostenlose latente erneuerbare Wärme aus

Umgebungsluft, Wasser oder Sonnenwärme. Mittels der Kraftwärmemaschine wird die mithilfe von Wärmetauschern aufgenommene Umgebungswärme auf das für bestimmte Heizzwecke gewünschte Temperaturniveau angehoben. Danach kann die in dem

Arbeitsfluid gespeicherte Energie über die Leitungen im Innenquerschnitt der

Bauwerkselemente an den gewünschten Ort im Bauwerksteil/Gebäude transportiert werden, und dort an die betreffenden Bauwerkselemente sowie weiteren Bauwerksteile abgegeben werden.

Ein weiterer großer Vorteil von solchen Kraftwärmemaschinen ist, dass diese ohne wesentlichen Mehraufwand an Investitions- oder Betriebskosten gleichzeitig zur Lüftung, Kühlung bzw. Erwärmung und Entfeuchtung in den damit bestückten Gebäuden genutzt werden können. Schließlich sind reversible Kraftwärmemaschinen so ausgelegt, dass sie zusätzlich mit der Wärme der Abluft in Kälteperioden heizen bzw. in Hitzeperioden klimatisieren können. Damit weist die Kraftwärmemaschine - bei optimaler Auslegung - die derzeit niedrigsten Betriebskosten auf, die mit jeder Energiepreissteigerung bei den fossilen Primärenergieträgern in Relation dazu noch billiger werden. Die hier beschriebenen Kraftwärmemaschinen sind auch für einen Umkehrbetrieb geeignet. Sie können je nach Bedarf eine Heiz- oder Kühlfunktion erfüllen. Dabei ist die Natur der Ausführung der Vorrichtung für den Umkehrbetrieb nebensächlich. Eine Ausführung kann beispielsweise über ein Vier-Wege-Ventil oder elektrische Ventile steuerbar sein, d.h. vom Kondensator des Heizbetriebs zum Verdampfer und vom

Verdampfer des Heizbetriebs zum Kondensator, wobei der Kompressor die

Förderrichtung beibehalten kann. Darüber hinaus ist es möglich Kraftwärmemaschinen zu kaskadieren - dem mehrfachen Hintereinanderschalten/Verketten solcher

Kraftwärmemaschinen - , wodurch eine Erhöhung des Wirkungsgrades erreichbar ist. Ein besonderer Vorteil, der sich gegenüber der Druckschrift DE 10 2004 023 268 B4 ergibt, liegt in einer Überbrückung von langen Latenzzeiten - die auf Grund einer dem herkömmlichen Mauerwerk inhärenten Trägheit bedingt sind und die bei einer

Energieübertragung/Wärmeübertragung innerhalb eines Mauerwerks auftreten - in dem die aus der Umwelt aufgenommene Energie schnell über die vorhandenen Leitungen an den gewünschten Ort im Gebäude bzw. den Bauwerkselementen transportiert werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die das Arbeitsfluid enthaltenden Leitungen in den Bauwerksteilen nicht gedämmt werden müssen, da ein mögliches auftretendes Kondenswasser von den die Leitungen umgebenden Massivabsorbern sofort abgeführt wird.

Aufgrund der Möglichkeit eines reversiblen Betriebs der Kraftwärm emasch ine erfolgt beispielsweise eine Kühlung an einer gewünschten Stelle eines Bauwerksteils, in dem das Bauwerksteil als Verdampfer der Kraftwärmemaschine genutzt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stabtragwerk mit Stützen- und/oder Riegelelementen mit den dazwischen angeordneten Ausfachungselementen thermisch koppelbar. Auf diese Weise kann eine Wärmeleitung gewährleistet werden. Sie findet zwischen Körpern mit unterschiedlichen Temperaturen statt, die durch eine feste, flüssige oder gasförmige Substanz miteinander verbunden sind.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Ausfachungselemente und/oder das Stabtragwerk einen hohen Wärmeübertragungskoeffizient auf. Ein hoher Wärmeübertragungskoeffizient spricht für einen guten Wärmeleiter. Dadurch wird eine besonders effiziente und effektive Übertragung von Energie ermöglicht und die

Latenzzeiten bei der Einstellung einer gewünschten Temperatur in oder an einem bestimmten Bauwerksteil erheblich verkürzt. Insbesondere lässt ein in die Riegel und/oder Stützen eingebauter Baustahl eine viel bessere Energieleitung und

Energieverteilung zu. Besonders zweckdienlich ist es, wenn die Ausfachungselemente und/oder das

Stabtragwerk und/oder ein Entfeuchtungskanal als Energiepuffer wirken. Je nach Bedarf können Sie als Verdampfer oder Kondensator der reversiblen Kraftwärmemaschine genutzt werden. Auf diese Art und Weise, kann bei der Realisierung der

Kraftwärmemaschine auf weitere separate Vorrichtungen, die als Verdampfer oder Kondensator agieren, verzichtet werden und dadurch gleichzeitig Bauraum eingespart werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Ausfachungselemente derart ausgebildet, dass Sonnenenergie und/oder Umgebungsenergie und/oder Raumenergie in Form von Wärme und/oder Feuchte darin speicherbar ist. Dadurch sind die

Ausfachungselemente sehr flexibel einsetzbar.

Ausfachungselemente die ein oder mehrere der Materialien wie Lehm, Leichtlehm, Erde und/oder gebrannter Ziegelstein und/oder Kalksandstein und/oder Holz umfassen sind besonders kostengünstig, umweltfreundlich wobei sie eine Behaglichkeit in einem vom Menschen bewohnten Raum erhöhen und besonders natürlich wirken. Darüber hinaus weisen diese Materialien einen hohen Wärmespeicher- und

Wärmeübertragungskoeffizient auf, der eine schnelle und effiziente Energieübertragung erlaubt. Zusätzlich sind die genannten Materialien an fast jedem Ort dieser Welt vorhanden und können je nach Bedarf leicht mit anderen Materialien verarbeitet werden, um gewünschten physikalischen Eigenschaften wie Dichte, Gewicht,

Feuchteaufnahmefähigkeit, Wärmeleitfähigkeit usw. zu entsprechen. Um eine besonders gute thermische Kopplung der einzelnen Bauwerkselemente zu erreichen, weisen die Oberflächen der Ausfachungselemente Außenprofile auf, die ausgebildet sind in ihrer Form komplementär zu jeweils mit ihnen in Berührung stehenden Oberflächen der Stäbe, der Stützen- und oder Riegel zu passen. Die komplementäre Ausbildung der Profile ermöglicht zudem einen besonders kompakten Zusammenbau der einzelnen Bauwerkselemente, was wiederum zu einer Erhöhung der Stabilität und damit Sicherheit des gesamten Bauwerksteils/Gebäudes beiträgt. Dies erfolgt analog im Hinblick auf die Druckschrift DE 10 2004 023 268 B4 und dem darin beschriebenen Stabtragwerk. Dadurch, dass Bauwerksteile, insbesondere Wand-, Decken-, Böden-, Fundament-, Dachkonstruktionen und dergleichen mittels der Bauwerkselemente herstellbar sind, können diese auch jeweils als Kondensator oder Verdampfer in einer reversiblen

Kraftwärmemaschine integriert werden. Dadurch wird die Effizienz noch einmal erheblich erhöht, zumal unterschiedliche Bauteile auch unterschiedlichen Energie- bzw.

Temperatureintragungen aus der Umwelt ausgesetzt sind. Durch gezieltes Ansteuern der einzelnen Bauwerksteile kann somit ein Wirkungsgrad eines Klimatisierungsvorgangs erhöht werden. Schließlich gilt es, in jeder Situation die Wärmequellen mit dem höchstmöglichen Temperaturniveau zu nutzen, da dadurch maximale Leistungszahlen erreicht werden und damit die Klimatisierungskosten optimiert werden können.

Abgesehen von den "Wärmequellen" der Gebäude-Bauwerksteile können auch das Erdreich, Wasser und die Luft als Wärmequelle für eine Heiz-Kraftwärmemaschine genutzt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere Stabtragwerke parallel zueinander angeordnet. Besonders vorteilhaft ist eine solche Anordnung bei

Außenwandkonstruktionen von Gebäuden anzuwenden, da hierbei ein Energietransport besonders schnell von einer an die Umwelt angrenzenden Oberfläche der Wand hin zu einer Oberfläche eines Innenraumes der Wand des Gebäudes transportiert werden kann. Durch die doppelte Anordnung des Stabtragwerkes wird die aus dem äußeren Umfeld aufgenommene Energie - beispielsweise Solarenergie - über die Leitungen des an der äußeren Oberfläche der Wand angrenzenden Stabtragwerks schnell in das dazu parallel angeordnete Stabtragwerk transportiert, das zusammen mit ihrer dazugehörigen

Ausfachung an die mit dem Innenraum des Gebäudes in Verbindung stehende

Wandoberfläche angrenzt. Somit wird die Latenzzeit der Wärmeübertragung von der an die äußere Umwelt angrenzende Oberfläche ankommende Wärmeenergie hin zu der mit dem Innenraum des Gebäudes in Verbindung stehenden Oberfläche der Mauer/Wand erheblich verkürzt. Ein weiterer Vorteil der Ausführungsform besteht in der höheren statischen Belastbarkeit der durch die parallel angeordneten Stabtragwerke gebildeten Wand.

Besonders einfach kann die Energie zwischen den Bauwerksteilen mittels eines

Arbeitsfluids durch die Leitungen transportiert werden. Das Arbeitsfluid selbst kann dabei Wasser, Propangas, usw. sein. Beschränkungen diesbezüglich sind nur durch die jeweilige Norm- und Gesetzgebung gegeben.

Je nach Energiequelle oder Energiesenke ist es vorteilhaft, wenn einzelne oder mehrere Bausteine und/oder Bauwerksteile als Einkreis-Kraftwärmemaschine und/oder als Mehrkreis-Kraftwärmemaschine betreibbar sind. Auf diese Weise kann den gesetzlichen Beschränkungen leicht Rechnung getragen werden, wenn besondere Vorkehrungen zur Vermeidung von beispielsweise einer Kontamination des Umfelds zu treffen sind. Dabei wird eine Mehrkreis-(Zweikreis)-Kraftwärmemaschine nur dann betrieben, wenn gesetzliche Einschränkungen dieses zwingend notwendig machen. Bevorzugt werden Einkreis-Kraftwärmemaschinen eingesetzt, da diese einen höheren Wirkungsgrad beim Betrieb aufweisen (Kaskadierung der Kraftwärmemaschinen).

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die

Kraftwärmemaschine an Sonnenenergie- und/oder, Geothermie- und/oder Windenergie und/oder Wasserenergieanlagen koppelbar ist. In besonderen Ausnahmefällen ist es dadurch möglich ein Gebäude mit den genannten Bauwerksteilen zu realisieren, das vollkommen autark von einer externen Energiezufuhr ist. Dieses ist besonders dann von Vorteil, wenn sich einzelne Gebäude isoliert von einem Energienetz befinden,

beispielsweise in nicht dicht besiedelten oder gering erschlossenen Gebieten. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bauwerksteil mit zumindest einem Entfeuchtungskanal vorgesehen. Der Entfeuchtungskanal dient dabei der Vermeidung von Schimmelpilzbildung sowie von Kondensation von Wasser aufgrund von sich ausbildenden Kältebrücken. Bei einer Weiterbildung mit Hinblick auf die

Druckschrift DE 10 2004 023 268 B4 kann mittels des Entfeuchtungskanals, der zwischen einer Anordnung von zwei parallel angeordneten Stabtragwerken vorgesehen ist, zusätzlich auch eine Dämmungsfunktion erfüllt werden, wobei durch den

Entfeuchtungskanal - je nach Bedarf - Luft unterschiedlicher Temperatur und Feuchte durchgeleitet wird, um die Wärmeübertragung bzw. eine Richtung der

Wärmeübertragung in den einzelnen Mauerteilen beeinflussen zu können.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest einer der Entfeuchtungskanäle im Bauwerksteil als Kondensator oder Verdampfer einer reversiblen Kraftwärmemaschine betreibbar. Darüber hinaus können die Entfeuchtungskanäle als Energiepuffer wirken. Einerseits erfüllen sie eine Dämmfunktion zwischen verschiedenen Teilen/Flächen im Inneren des Bauwerkteils, andererseits können sie auch zur Beschleunigung des Energietransports beitragen, indem sie als Energieüberträger wirken - wie das Arbeitsfluid in den verherstehend genannten Leitungen, wobei die Energie in die oder aus den massiven Bauteilen getragen wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Gebäude welches zumindest teilweise aus den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Bauwerksteilen hergestellt wird. Damit lässt sich besonders einfach ein Niedrigenergiehaus sowie bioenergetisches Gebäude realisieren.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gebäudes gemäß oben ausgeführten Ausführungsformen, bei dem die Temperatur zumindest einer Oberfläche des Bauwerkteils (1) und/oder des Gebäudes gesteuert wird, mittels Bauwerkselementen, die Stützen- und Riegelelemente sowie dazwischen angeordnete Ausfachungselemente umfassen, bei denen zumindest ein Stützenelement und/oder ein Riegelelement und/oder ein Entfeuchtungskanal im Innenquerschnitt Leitungen mit einem darin befindlichen Arbeitsfluid aufweisen, wobei die einzelnen Stützen- und/oder Riegelelemente - über zumindest eine in die Leitungen

zwischengeschaltete Kompressor- und Expansionsventileinheit - als Kondensator oder Verdampfer einer reversiblen Kraftwärmemaschine wirken. Die im Zusammenhang mit dem Gebäude beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das Verfahren zum Betreiben des Gebäudes selbst.

Besonders effizient lässt sich ein Gebäude mittels eines Verfahrens gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung betreiben, indem zumindest eine Kraftwärmemaschine in steuerbaren diskreten Zeitabständen betrieben wird. Zum Einsparen von

Antriebsenergie für die Kraftwärmemaschine empfiehlt es sich diese nicht kontinuierlich laufen zu lassen sondern lediglich in diskreten Zeitabständen anzusteuern. Die Steuerung kann unter Berücksichtigung der auftretenden Latenzzeiten erfolgen, die bei der Wärmeübertragung innerhalb und zwischen den einzelnen Bauwerkselementen auftreten. Darüber hinaus wird die reversible Kraftwärmemaschine je nach Bedarf in Heiz- oder Kühlfunktion betrieben. Thermostatventile - bidirektional - müssen dazu auch für den Kühlbetrieb geeignet sein. Wesentlich ist es dabei, unerwünschte Kondensatbildung zu vermeiden. Deswegen wird eine Temperatur des Arbeitsfluids im Wesentlichen so eingestellt, dass eine

Kondenswasserbildung im angrenzenden Bereich der Leitungen vermieden wird. So kann der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit von Baumaterialen Rechnung getragen werden, die die Leitungen umgeben.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine möglichst effektive und effiziente

Energieaufnahme und Verteilung innerhalb eines Bauwerkteils oder eines Gebäudes zu erreichen. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es allerdings auch ein bestehendes Klima in einem Raum aufrecht zu erhalten - einen im technischen Umfeld noch als "steady State" oder eingeschwungenen Zustand bezeichneten Zustand. Dabei wird in einer bevorzugen Ausführungsform der Erfindung einem Bauwerksteil nur so viel Energie zugeführt bzw. entzogen, dass eine Schwankung der Temperatur - beispielsweise im Innenraum eines Gebäudes nur sehr gering ausfällt. Um eine Kraftwärmemaschine dabei energieschonend und wirtschaftlich zu betreiben, besteht sie aus bestimmten Bauwerksteilen des

Gebäudes und/oder externen Nebenbauwerken und/oder Bauwerkteilen die

untereinander gekoppelt sind und einzeln über Rechner ansteuerbar sind. Die einzelnen Bauwerksteile werden nicht kontinuierlich betrieben, sondern nur zu diskreten

Zeitpunkten. Dabei macht man sich die verhältnismäßig langen Latenzzeiten der trägen Energieübertragung in Bauwerksteilen durch Konvektion zu Nutze. Zur Bestimmung eines optimalen Wirkungsgrades können von Rechnern gesteuerten Anlagen vorgesehen werden. Eine Ausführung darüber, wie diese eingestellt werden und funktionieren wäre an dieser Stelle redundant, da diese Aufgabe die meisten herkömmlichen

Klimatisierungsanlagen bereits vermögen. Dabei gibt es Fälle, in denen der

Energieeintrag dem Energieaustrag im Verlauf eines Tages bzw. über die Jahreszeiten hinweg überwiegt. In diesen Fällen kann sogar Energie gespeichert werden, die zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden kann.

Als weitere Eingriffsmöglichkeit in den Ablauf der Energieübertragung kommen konstruktive Maßnahmen bei den Bauwerksteilen in Frage. Diese betreffen die

Geometrie der Bauteile und/oder die physikalischen Eigenschaften ihrer Materialien. So kann beispielsweise ein Steg bedarfsweise aus einem Wärmeisolierenden oder - leitenden Material hergestellt werden. Eine besonders hohe Energieübertragung kann erreicht werden, wenn die Stützenelemente des Tragwerks an ihrer Mantelfläche gerippt ausgebildet werden und dazugehörige Stäbe und/oder Riegelelemente aus Baumaterial hergestellt werden, wobei sie eine mehrfach höhere Wärmeleitfähigkeit relativ dazu aufweisen. Im Hinblick auf eine Materialwahl und Gestaltung weiterer Bauwerksteile wird erneut auf die Ausführungen in der DE 10 2004 023 268 B4 Bezug genommen, wobei lediglich ein oder mehrere Bauwerksteile gemäß Ausführungsbeispielen dieser Erfindung mit

Leitungen in ihren Querschnitten versehen werden müssen. Dieses betrifft alle

Bauwerksteile umfassend insbesondere Wand-, Decken-, Böden-, Fundament-,

Dachkonstruktionen und dergleichen mittels der genannten Bauwerkselemente.

Ein Ziel ist es einen Taupunkt möglichst zu vermeiden oder ihn im Falle eines eventuellen Auftretens an einen Ort zu verschieben, wo ein dadurch entstehendes Kondenswasser möglichst schnell abgefangen oder weiter geleitet werden kann - beispielsweise im oder in einem unmittelbar angrenzenden Bereich von Entfeuchtungskanälen. Die

Entfeuchtungskanäle des Bauwerksteils verlaufen parallel zu den Stegen die sie umgeben. Dadurch kann eine Lüftung sowie eine Befeuchtung und Entfeuchtung der angrenzenden Bauwerksteilelemente gewährleistet werden.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es die Oberflächentemperaturen an den

Bauwerkteilen, die an den Innenraum angrenzen, gleich zu halten. Diese Funktion der Erfindung ergibt sich durch die Bauart schon automatisch, da energieleitende

Stabtragwerke aus energie- bzw. temperaturleitendem Baumaterial hergestellt sind, die die Temperatur an allen Innenoberflächen abgleichen.

In dem Fall, dass die Stabtragwerke die Funktion von Kollektoren erfüllen, können mittels der durch die Leitungen fließenden Arbeitsfluids die Temperaturen der Innenoberflächen exakt abgeglichen werden. Somit wird eine Bildung von Schimmelpilz an den

Innenoberflächen verhindert.

Durch die Integration der oben genannten Bauwerksteile bei Gebäuden lassen sich fossile Energiereserven sparen, die Umwelt schonen und ein natürliches dem Menschen wohltuendes Klima in Gebäuden schaffen. Im Folgenden werden die Erfindung und einige Ausführungsformen anhand einer Zeichnung näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren stehen für Bauteile gleicher Funktion oder Konstruktion.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine skizzenhafte Darstellung eines Bauwerkteils in einer perspektivischen

Ansicht zweier senkrechter Schnitte zur Bauteilsebene - hier eines Wandelements - unter Veranschaulichung zweier Beispiele eines

Funktionsprinzips einzelner Bauwerkselemente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 2 eine skizzenhafte Darstellung eines Bauwerkteils in einer perspektivischen

Ansicht zweier senkrecht zur Bauteilebene verlaufender Schnitte mit Veranschaulichung möglicher Temperaturverläufe - Tag und Nacht- Amplituden - innerhalb eines Schnittes des Bauteils gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 3 eine skizzenhafte Darstellung von Mehrstufigen-Kraftwärmemaschine in einem Komplex aus mehreren Bauwerkteilen, wobei in einer Ausführungsform der Erfindung Gas-Gas und einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine mit Gas-Flüssigkeit offenlegt ist.

In den Figuren wurden zugunsten einer besseren Übersicht nicht sämtliche

Bezugszeichen angegeben, sofern sich einzelne Elemente mehrfach wiederholen.

Fig. 1 zeigt ein Bauwerksteil 1 in Fachwerkbauweise in einer perspektivischen

Schnittansicht X -X und mehrere paralleler Schnitte AA, BB, CC von dem Bauwerkteil 1 - hier parallel zu einer Ebene eines Wandelements, sowie senkrechte Schnitte DD und EE von externen Bauwerkteilen, einem Luftkanalkollektor 24 CC in den

Entfeuchtungskanälen 9 von dem Bauwerkteil 1 und einem Luftkanalkollektor 24 FF in den Entfeuchtungskanälen 9 eines externen Bauwerkteils. Bei dem dargestellten

Bauwerksteil 1 handelt es sich um die Ausführungsform eines Wandelements, wie es beispielsweise in der DE 10 2004 023 268 B4 in ähnlicher Form ausgeführt ist. Im

Unterschied zu der in der DE 10 2004 023 268 B4 dargestellten Ausführungsform des Wandelements weisen die Stützenelemente 2 und/oder Riegelelemente 4 eines

Stabtragwerks AA, BB, DD und EE und die Entfeuchtungskanäle 9 mit

Luftkanalkollektoren 24 FF und CC in ihren Querschnitten Leitungen 5 für den Transport eines Arbeitsfluids auf. Das in der Figur 1 dargestellte Wandelement - Bauwerkteil 1 - könnte beispielsweise ein Teil einer Außenmauer eines Gebäudes sein, wobei eine erste Wandoberfläche 10 natürlichen klimatischen Umweltbedingungen ausgesetzt ist, wie sie außerhalb eines Gebäudes auftreten, und eine zweite Wandoberfläche 20 eine Innenfläche eines

Gebäudes darstellt, wie sie beispielsweise in einem Gebäudeinnenraum auftritt.

Das hier dargestellte Bauwerksteil 1 - Wandelement - ist wie folgt aufgebaut: eine äußere Wandoberfläche 10 wird von einer Putzschicht 11 oder Fassade-Montageelementen gebildet. Diese grenzt an ein erstes Stabtragwerk, welches durch Stützenelemente 2 und Riegelelemente 4 gebildet wird. Die einzelnen Stützenelemente 2 und Riegelelemente 4 bilden einen Rahmen für darin angeordnete Ausfachungselemente 3. Über eine

Zwischenschicht - hier durch die Schnittebene CC angedeutet - ist das erste Stabtragwerk - hier durch die Schnittebene AA angedeutet - mit einem zweiten dazu parallel angeordneten Stabtragwerk - hier durch eine Schnittebene BB angedeutet - verbunden. Das zweite Stabtragwerk BB umfasst gleiche Stützenelemente 2 und gleiche

Riegelelemente 4, wie das erste vorstehend genannte Stabtragwerk AA. Über einen Putz 21 der als Wandoberfläche 20 vorgesehen ist, grenzt das Wandelement an einen

Innenraum des Gebäudes - nicht dargestellt.

Die beiden Stabtragwerke AA, BB - die in den parallel zueinanderstehenden

Schnittebenen AA beziehungsweise BB angeordnet sind - sind über Stege 25 miteinander verbunden. Auf diese Weise wird zwischen den beiden Stabtragwerken, die das

Wandelement bilden, ein Zwischenraum CC geschaffen, der ei ne Belüftung über

Entfeuchtu ngskanäle 9 erlaubt. Gleichzeitig entsteht durch die Verbindung der beiden Stabtragwerke über die Stege 25 eine statisch äußerst widerstandsfähige und tragfähige Struktur des damit versehenen Gebäudes.

Sowohl die senkrechten Stützenelemente 2 des ersten Stabtragwerks AA als auch die Stützen elemente 2 des zweiten Stabtragwerks BB und Luftkanalkollektoren FF und CC, weisen Leitungen 5 auf die ein Arbeitsfluid 6 aufnehmen kön nen. Parallel zu

Stützenelementen in den Zwischenraum CC für Belüftung der Entfeuchtungskanäle 9 ist Luftkanalkollektor 24 eingebaut der aus rostfreien Kanaloberflächen-Schutz- und Energieverteilu ngshülle 23 mit daran haftenden Leitungen 5 zusammengesetzt ist. Die einzelne n Leitu ngen 5 sind aus einem temperaturleitfähigen Material hergestellt u nd dienen einem Transport von Energie - Wärme - der mittels des Arbeitsfluids 6

bewerkstelligt wird. Dabei wird das Arbeitsfluid 6 in einem geschlossen en Kreislauf bewegt, wobei es nacheinander verschiedene Aggregatzustandsänderungen erfährt. Dazu ist zumindest eine in die Leitungen 5 zwischengeschaltete Kompressoreinheit 7 u nd/oder Expansionsventileinheit 8 vorgesehen, die als Kondensator 17 und/oder als Verdampfer 18 einer reversiblen Kraftwärmemaschine 30, 31 wirkt.

Dadurch, dass die Kraftwärmemaschine 30, 31 reversibel betrieben werden kan n, ist es möglich im Bauwerksteil 1 - Wandelement - je nach Bedarf ei nen Energietra nsport bidirektional durchzuführen . Der besondere Vorteil liegt dabei darin, dass beispielsweise die Sonnenenergie und/oder Umgebungsenergie und/oder Raumenergie gen utzt werden kan n um eine gewünschte klimatische Einstellung im Gebäude vorzunehmen.

Ausreichender Wärmeenergieertrag wird aus sämtlichen Nebenbauwerkteilen und/oder Nebenbauwerken a ngesammelt, wie dies beispielsweise in der Fig. 1 dargestellt ist, wobei das Bauwerkteil 1 mit externen Bauwerkteilen gekoppelt ist, die durch die Sch nitte ABT, FFT und EET dargestellt sind. Über Zwischenspeicherungsschritte kann die Energie an einen beliebigen Ort eines Gebäudes transportiert werden, welches Bauwerksteile 1 umfasst, die die hier beschriebenen Eigenschaften aufweisen. D. h. in anderen Worten, dass ein Energiefluss in, zu und aus Bauwerksteilen wie Wand-, Decken-, Böden-, Fundament-,

Dachkonstruktionen und dergleichen nach Bedarf erfolgt und über eine Steuerung eingestellt werden kann. Dabei sind die einzelnen Bauwerksteile, beispielsweise wie in der DE 10 2004 023 268 B4 ausführbar, mit dem Unterschied, dass einzelne oder alle Stützenelemente 2 und/oder Riegelelemente 4 und/oder Luftkanalkollektoren 24 über Leitungen 5 in ihren Querschnitten verfügen, über die sie miteinander energetisch koppelbar sind.

Durch den Energietransport durch die Leitungen 5 kann sichergestellt werden, dass innerhalb des gesamten Gebäudes eine gewünschte Temperatur eingestellt werden kann und/oder eine im Wesentlichen gleichmäßige Temperaturverteilung in den einzelnen Bauwerksteilen 1 beziehungsweise Bauwerkselementen des Gebäudes einstellbar ist. Dadurch wird die Bildung von unerwünschten Kältebrücken beziehungsweise

Kondenswasser vermieden.

Des Weiteren lässt sich überschüssig aufgenommene Umgebungsenergie

Zwischenspeichern und zeitverzögert wieder verwenden - eben dann, wenn sie gebraucht wird. Auf diese Weise kann weitestgehend bzw. in einem idealen Fall vollständig auf fossile oder elektrische Energieträger verzichtet werden, wobei die Natur und Umwelt gleichzeitig entlastet und geschützt wird. In Figur 1 werden des Weiteren zwei reversible Kraftwärmemaschinen 30, 31 dargestellt, bei denen - je nach Betriebsrichtung - einzelne Bauwerkselemente des Bauwerksteils 1, und/oder daran gekoppelte Bauwerkselemente von externen Bauwerkteilen ABT, FFT und EET, im eigenem Querschnitt als Kondensator 17 beziehungsweise Verdampfer 18 einer Kraftwärmemaschine 30, 31 genutzt werden. In den Veranschaulichung der Kraftwärmemaschinen 30, 31 sorgen bidirektionale Expansionsventileinheiten 8 beziehungsweise Kompressoreinheiten 7 für den reversiblen Betrieb der

Kraftwärmemaschinen 30, 31.

Im Folgenden wird beispielhaft der Energietransport von einem Teil eines Querschnittes AAT einer Außenwand, die als Verdampfer 18 wirkt, über einem zweiten Teil eines Querschnittes BBT der Außenwand dargestellt, der als Zwischenspeicher und

Kondensator 17 wirkt. Die Wandteile werden als Kasten AAT, BBT in der Figur 1 vereinfacht gezeigt. Dabei sind die Bezugszeichen AAT, BBT in Anspielung an die vorhin genannten zwei zueinander parallel stehenden Stabtragwerke - in den Schnittebenen AA, BB - gewählt.

Analog dazu sind weitere in der Figur 1 dargestellten Kästen abstrahierend für eine Parallel zu und zwischen den beiden Stabtragwerken AA, BB angeordneten

Zwischenraum CCT in der Schnittebene CC, sowie ein an die Innenwand BBT

angrenzender und mit dem Innenraum in Verbindung stehender luftdurchlässiger Unterputz 21 als hinterlüftete Wandoberfläche 22 gewählt.

Bei der Kraftwärmemaschine 30 handelt es sich um mehrere vereinfacht dargestellte Einkreis-Direkt-Kraftwärmemaschinen die über eine SPS-Steuerung

(Speicherprogrammierbare Steuerung) in einer Kraftwärmemaschine 30 integriert und/oder daran gekoppelt sind, wobei so eine Kraftwärmemaschine den

Wärmeenergietausch mit ihren Oberflächen im Bereich BB gegenüber einem Innenraum direkt bewerkstelligt. Die in der Fig. 1 dargestellte Kraftwärmemaschine 30 zeigt einen Sonnenenergie- und/oder Umgebungsenergie-Wärmeabsorber AAT, wobei vom

Querschnittsteil AAT die Energie aus umgebenen Medien - Sonnenenergie,

Umgebungsenergie - mittels eines Energiepuffers 26 zwischengespeichert und die Funktion eines Verdampfers 18 erfüllt, wobei über die SPS-Steuerung 47 zum Heizen und zur optimalen Abgabe von Strahlungstemperatur in Innenraum über Querschnittsteil BBT, der die die Funktion eines Kondensators 17 erfüllt, transformiert wird. Weitere Teile der Mehrkreis-Direkt-Kraftwärmemaschine 30 sind auch externe Bauwerkteile wie beispielsweise einer der in Fig. 1 als Querschnitt ABT davon dargestellt ist. Die externen Bauwerkteile erfüllen die Rolle von nacheinander angeordneten Wärmeabsorbern, wobei sie als Wärmeenergiequelle und/oder als Wärmeenergieempfänger dienen können. D.h., die externen Bauwerkteile können - gekoppelt über die SPS Steuerung 47 - ihre Funktion reversibel als Verdampfer oder Kondensator erfüllen. Zum Heizen wirken sie als

Verdampfer d.h. sie sind Absorber von Wärmeenergie aus umgebenden Medien und bilden zugleich als Zwischenspeicher eine Wärmeenergiequelle. Als

Wärmeenergieabsorber beziehen sie Wärmeenergie aus der Umgebung z.B.

Sonnenenergie, Umgebungsenergie, Geothermie, je nachdem ob sie unterhalb der Geländekante oder oberhalb der Geländekante angeordnet sind. Sie liefern zusätzlich die Wärmeenergie für eine optimale Temperatur die in den Innenraum über Querschnittsteil BBT abgestrahlt wird. In dem Fall, dass die Temperatur in Innenraum gesenkt wird, übernimmt der Querschnittsteil BBT die Rolle eines Verdampfers, wobei mittels Ventilen VI, V2, V3 und V4 die externen Bauwerkteile 1 jeweils die Rolle eines Kondensators erfüllen und einen Überschuss von Wärmeenergie aus Innenräumen an die umgebenden Medien (Außenluft, Untergrund) übertragen oder abführen.

Im vorliegenden Funktionsbeispiel wirkt das erste Stabtragwerk AA bzw. der Teil des Querschnittes AAT der Außenwand, welche an die Umwelt grenzt und einer

Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist, als Verdampfer 18 für das Arbeitsfluid 6. Die

Temperatur des in einem gasförmigen Zustand befindlichen Arbeitsfluids 6 wird aufgrund der über einen Außenputz 11 an einer zur Sonne gerichteten Wandoberfläche 10 aufgenommenen Sonnenenergie und/oder Umgebungsenergie erhöht. Dabei wird von dem Teil des Querschnittes der Bauwerkteils 1 der Außenwand AAT die Sonnenenergie von den Ausfachungselementen 3 und/oder den Stützelementen 2 oder Riegelelementen 4 aufgenommen, zwischengespeichert beziehungsweise weitergeleitet. Über eine Kompressoreinheit 7 in der SPS 47 Steuerung wird das gasförmige, von der

Sonnenenergie erwärmte Arbeitsfluid 6 in den Leitungen 5 des Kondensators

komprimiert und im Folgenden von niedriger Temperatur auf eine optimale Temperatur für den Innenraum transformiert, in den sie abgestrahlt wird. D.h., das Arbeitsfluid wird an einen Wärmeüberträger, hier den Kondensator 17, in dem zweiten Teil des

Bauwerkteils 1 der Querschnittes BBT der Außenwand gerichtet, wo die

Temperatur/Wärme dem Innenraum zugeführt wird wobei das Arbeitsfluidunter Wärmeabgabe kondensiert.

Im vorliegenden Beispiel nutzt man zur Aufrechterhaltung der Temperatur an den Oberflächen des Bauwerkteils 1 den Querschnitt BBT der Außenwand in Richtung zum Innenraum abwechselnd in bestimmten Zeitabständen mit den externen Bauwerken und/oder Bauwerkteilen 1 des Gebäudes wie beispielsweise mit einem Zwischenspeicher ABT - der auch als Funktionskasten dargestellt ist, und beispielsweise als externer Wärmeenergieabsorber ausgelegt sein kann. Dabei kann man die hohe spezifische Wärmekapazität des Bauwerkteils ABT nützen, wobei mindestens ein Bauwerkteil ABT reversibel als Verdampfer/Kondensator mit dem Teil des Bauwerkteils 1 des

Querschnittes BBT der Außenwand, der zum Innenraum gerichtet ist, als

Kraftwärmemaschine fungieren kann. Dabei wird das nun verflüssigte Arbeitsfluid 6 aufgrund einer Druckänderung über eine Expansionsventileinheit 8 entspannt und einem der Expansionsventileinheit 8 nachgeschalteten zweiten Wärmeüberträger, hier dem Verdampfer 18, zugeführt und erneut unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur verdampft. Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen. Dabei muss der Prozess von außen durch Zufuhr von mechanischer Arbeit über die Kompressoreinheit 7 in Gang gehalten werden. Allerdings macht die dazu notwendige Energie nur einen Bruchteil des Energieanteils aus, der beispielsweise als Sonnenenergie aufgenommen und im gesamten Gebäude transportiert werden kann. Somit lassen sich große Energieeinsparungen fossiler Energien machen.

Beim Umkehren des oben beschriebenen Energiekreislaufs wird gekühlt - die einzelnen Schritte verlaufen nun in umgekehrter Richtung, wobei eine Wärmequelle oder

Wärmesenke im Bauwerksteil 1 oder Gebäude den Anforderungen an die Klimatisierung entsprechend beliebig wählbar ist. Dabei wird bei einer Wärmequelle von einem "Verdampfer" und bei einer Wärmenutzungsanlage also einer Wärmesenke von einem "Kondensator" gesprochen.

Die in dem externen Zwischenspeicher ABT gespeicherte Energie kann nun an eine beliebige Stelle innerhalb des Gebäudes weiter geleitet werden. Diese ist in der vorliegenden Ausführungsform vorteilhafterweise das zweite Stabtragwerk, wobei die Energie in dem Teil des Querschnittes BBT von der Außenwand zum Innenraum des Gebäudes geleitet wird. Dadurch kann auf einfache Weise das Klima innerhalb eines Raumes durch Abgabe oder Aufnahme von Energie gesteuert werden. Dazu tragen eine innere Wandoberfläche 20 und die in dem Teil des Querschnittes BBT der Wand zum

Innenraum gehörenden Stützen- 2, Ausfachungs- 3 und Riegelelemente 4. Des Weiteren kann verhindert werden, dass eine sich bereits in dem Innenraum befindende

Wärmeenergie über die Wand nach außen dringt, beziehungsweise gezielt gesteuert werden, ob ein Wärmeaustrag aus einem Innenraum erfolgen soll, indem die

Wandoberfläche 20 im Innenraum abgekühlt wird.

Je nach Anforderung kann - wie bereits oben erwähnt - eine direkte Wärmezufuhr von der der Sonneneinstrahlung zugewandten Wandoberfläche 10 erfolgen, wobei das Arbeitsfluid 6 über Ventile direkt dem zweiten Stabtragwerk BB zugeführt wird, welches an den Innenraum des Gebäudes grenzt und das zweite Stabtragwerk BB als Kondensator 17 für das Arbeitsfluid 6 wirkt. Eine solche Ausführungsform ist zwar effizienter, sollte aber in Abstimmung mit den jeweiligen geltenden rechtlichen und bautechnischen Normen erfolgen, beispielsweise in Abhängigkeit der Wahl des Arbeitsfluids 6. Eine direkte Zuführung von Energie wird in der in Figur 1 veranschaulichten

Kraftwärmemaschine 31 verdeutlicht. Dabei handelt es sich um eine weitere

Ausführungsform einer Kraftwärmemaschine 31 unter Verwendung von

Bauwerkselementen des Bauwerksteils 1 eines Gebäudes. Wie bereits im Vorfeld besprochen, ist zwischen den zwei Schnittebenen AA, BB der beiden Stabtragwerke, die die Außenwand AAT und Innenwand BBT bilden, eine weitere Ebene CC angeordnet, die die beiden Wandteile AAT und BBT voneinander beabstandet. Sie bildet einen

Zwischenraum CCT, der einen Steg 25 und Entfeuchtungskanäle 9, beziehungsweise Belüftungskanäle mit integriertem Luftkanalkollektor 24 aufweist. Dabei ist die Funktion solcher Belüftungskanäle aus der DE 10 2004 023 268 B4 bekannt, wobei ein darin hindurch geleitetes Arbeitsfluid 6 mittels des integrierten Luftkanalkollektors 24 zwecks einer Energieoptimierung zwischen den beiden Stabtragwerken AA, BB bzw.

Wandanteilen des Bauwerkteils 1, AAT und BBT eingesetzt wird. Auch hierbei handelt es sich um eine reversible Kraftwärmemaschine 31. Dabei wird in diesem Ausführungsbeispiel das Arbeitsfluid 6 genutzt, eine Temperatur eines Putzes 21 bzw. einer mit Luft 19 aus hinterlüfteten Wandoberfläche 22 eines Innenraums zu steuern, damit eine Klimatisierung in dem Innenraum des Gebäudes schnell und effektiv erfolgen kann. Analog zu dem bereits vorhergehend beschriebenen Beispiel erfolgt hier die Energieübertragung auf das in dem Kondensator 17 der

Kraftwärmemaschine 31 befindliche Gas-Arbeitsfluid 6 statt auf Wasser, wie dies in dem Beispiel der Kraftwärmemaschine in Fig. 3 dargestellt ist. Die einzelnen Schritte des Energieübertragungsprozesses erfolgen in analoger Weise zu der Kraftwärmemaschine 30. Die Hinterlüftung des Putzes 21 ist hier durch Öffnungen 22 angedeutet - vgl. auch Fig. 2. Vorteilhafter Weise sind die einzelnen Energiekreise unabhängig voneinander, so dass auch unterschiedliche Arbeitsfluida 6 in den Kraftwärmemaschinen 30 bzw. 31 ... usw. genutzt werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung lässt sich die in den Innenraum einströmende Luft in dem Kammer 32 entsprechend befeuchten/entfeuchten und darauf folgend mittels Wärmetauscher 34 hinsichtlich der gewünschten Temperatur anpassen. Dadurch kann ein Innenraumklima noch besser eingestellt werden.

Ventile 13, die als Libellen ausgebildet sind, ermöglichen das Steuern der Richtung des Arbeitsfluids 6 in dem Zwischenraum CCT. Die Ventile können elektrisch oder mechanisch angesteuerte Ventile sein. Dadurch kann eine Interdependenz mehrerer Energiekriese voneinander hergestellt und dadurch auch berücksichtigt werden. Im vorliegenden Beispiel ist eine Interdependenz zwischen dem Energiekreislauf der Kraftwärmemaschine 30, mit dem Energiekreislauf der Kraftwärmemaschine 31 gegeben. Die Kraftwärmemaschine 31, Fig. 1 zeigt eine Steuerung der Wärmeenergie mittels SPS 48 und 49, wobei Querschnitte der einzelnen Elemente der Kraftwärmemaschine 31 CCT, EET, FFT, 32, 33, 34, SPS 48 und SPS 49 beansprucht werden und vereinfacht dargestellt sind. Im Bereich des Querschnittes CCT wird die Temperatur und Feuchte optimiert, wobei ein Wärmeenergieverbrauch der Kraftwärmemaschine 30 und ein Feuchtezustand der Ausfachungselemente 3 für ein gewünschtes optimales Ergebnis gesteuert werden können. Die externen Elemente FFT und EET der Kraftwärmemaschine 31 dienen zur Optimierung der Temperatur im Bereich des Querschnittes CCT, wobei

Temperaturverschiebungen T2 bis T6 dargestellt sind. Die Temperatur im Bereich des CC wird in dem vorgegebenen Beispiel über einen Luftkanalkollektor 24 mittels eines Gas- Arbeitsfluids 6 beeinflusst. Eine Feuchteoptimierung der Ausfachungselemente 3 wird durch eine Anordnung einer Befeuchtungs- und Entfeuchtungskammer 33 nach Bedarf angepasst. D.h., mittels des Luftkanalkollektors 24 und der Befeuchtungs- und

Entfeuchtungskammer 33 wird eine Luftqualität und Temperatur so angepasst, dass ein optimaler Energieverbrauch und Feuchtezustand der Ausfachungselementen 3 zur Einstellung eines angenehmen Behagens und einer erforderlichen relativen Feuchtigkeit im Innenraum erreicht wird. Die durchströmende Luft aus den Entfeuchtungskanälen wird als Abwärme weiter in einem Wärmetauscher 34 komprimiert, wobei die

Temperatur einer Zuluft für den Innenraum vorab noch in einer Befeuchtungs- und Entfeuchtungskammer optimiert wird.

In Fig. 2 werden skizzenhaft mögliche Temperaturverläufe an der Außenoberfläche 50 mit einer Temperaturverlauf Tl für Tag- und Nacht-Amplituden dargestellt. Innerhalb eines Schnittes des Bauwerkteils 1 wird eine Optimierung eines Temperaturverlaufs T7 an Innenoberfläche des Bauwerkteils 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die einzelnen Temperaturverläufe 50 stellen vereinfacht eine thermische Konvektion an der Außenoberfläche eines Bauwerkteils 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung anhand einer Temperaturverteilung einer äußeren Umgebung im Verlauf eines Tages dar. Fig. 2 lehnt sich dabei an das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 an und ist auch im

Zusammenhang mit der obigen Figurenbeschreibung zu Fig. 1 zu betrachten.

Es sei angemerkt, dass die einzelnen Temperaturverläufe von Tl bis T7 innerhalb desselben Bauwerksteils 1 auftreten, wobei lediglich Momentaufnahmen zu bestimmten Zeitpunkten bei Variablen "Außentemperaturen" von +30°C bis -20°C und einer idealisierten "konstanten Innenraumtemperatur" von +20°C dargestellt werden. Dabei kann durch eine geschickte Einstellung bzw. Steuerung der Temperaturen T3 ₍ T4 und T5 in den Leitungen 5 der einzelnen Bereiche des Bauwerksteils 1 der Verlauf der Art so angepasst werden, dass ein besonders hoher Energieeintrag von "außen" bzw. ein besonders hoher Energieaustrag nach "innen" durch Verschiebung der Temperaturen von Tl bis T7 erreicht wird - beispielswiese bei einem gewollten Aufheizen einer

Wandoberfläche 20 eines Innenraums und/oder auch unter Bezugnahme auf das

Ausführungsbeispiel mit der hinterlüfteten Wandoberfläche 20, wobei die Luft des Innenraums zeitnah erhöht wird. Im Falle des Kühlens erfolgt die Einstellung bzw. die Steuerung der Temperaturen T3, T4 und T5 analog. Temperaturänderungen im Laufe einer Tag/Nacht-Amplitude entsprechen den

vorliegenden Umweltbedingungen. In der Fig. 2 werden zwei Beispiele von

Temperaturverläufen mit deren Amplituden gezeigt, einer während des Sommers und einer während des Winters. Beispielsweise beträgt eine Schwankung einer Tag/Nacht-Amplitude im Fall dieses

Beispiels ca. 13 ° C, wobei die Temperatur am Tag über eine längere Zeit hinweg von 4 °C zu hoch ist. Während dieser Zeit muss die Wärmeenergie im Bereich des Schnittes BB durch Kühlen und Übertrag der Energie in Bereich DD, Fig. 1, eines externen Bauwerks mittels einer Kraftwärmemaschine 30 abgeführt werden. Parallel dazu wird die Frischzuluft mit einer Kraftwärmemaschine 31 mittels eines Luft - Luft Wärmetauscher 34 gekühlt wobei die Wärme in externe Bauwerke EE und/oder FF abgeführt wird.

Je nach Bedarf kann die Wärmeenergie in Morgenstunden mit der Kraftwärmemaschine 30 mittels der Energiepuffer 26 aus dem Bereich AA und mittels der Energiepuffer 26 in Bereich BB erhöht werden und die Innenoberflächen 21 erwärmen. Außerdem kann zusätzlich ein externes Bauwerk im Bereich DD als Energiequelle mit seinen

Energiepuffern 26 beansprucht werden. Parallel dazu wird die Frischzuluft mit der Kraftwärmemaschine 31 mittels des Luft - Luft Wärmetauschers 34 aufgewärmt, wobei die Wärmequelle die externen Bauwerke EE und FF sein können. Mit der verbrauchten Innenluft wird auf dem Rückweg über hinterlüftete Wandoberflächen 22 die Temperatur an der Oberfläche 21 zusätzlich aufrechtgehalten. Für diesen Zweck werden Energiepuffer-Kollektoren 27 eingesetzt.

Im Winter geht es hauptsächlich darum Wärmeenergie zu erhalten. Die Temperaturen im Winter im Bereich von -10°C bis - 20°C treten nur selten auf und wenn überhaupt nur über kurze Zeitabschnitte hinweg. Ein besonderer Vorteil bei dieser Erfindung ist, dass man die Wärmeenergie aus natürlichen Energiequellen nutzen kann (Geothermik, Grundwasser, Windenergie, Photovoltaik usw.).

Im vorgegebenen Beispiel Fig. 2 zeigt die Winteramplitude für Tag/Nacht ein

Temperaturunterschied von 26°C. Da bei der ganzen Tag/Nacht Amplitude die

Temperaturen unterhalb der Temperatur 36 = T7 liegt, muss die Temperatur T3 beeinflusst durch Temperatur T4 des Arbeitsfluids 6 im Energiepuffer 26 permanent im Vergleich zu der Temperaturänderung 50 = Tl optimal herabgesetzt werden, wobei die Wärmeenergie aus einer Umgebung des Bauwerkteils 1 in kühlere Energiepuffer 26 fließt. Wie in der Beschreibung der Fig. 1 bereits dargelegt wurde, wird die

aufgenommene Wärmeenergie mittels Wärmetauschkollektor 23 im Energiepuffer 26 durch Einsatz des Gas-Arbeitsfluides 6 in den Leitungen 5 aus dem Bereich AA in Wärmetauschkollektor 23 des Energiepuffer 26 im Bereich BB mittels Kraftwärmemaschine 30 für Heizzwecke übertragen.

Fig. 3 Stellt ein System von zusammengeschlossenen Bauwerkteilen 1 in einer vereinfachten Weise dar. Dabei lehnt sich Fig. 3 an das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 an und ist auch im Zusammenhang mit der zu Fig. 1 zu betrachten. Als Ziel sollen die mit Innenraum im Kontakt stehenden Bauwerkteile 1 mit Energie versorgt werden oder vom Überschuss der Energie entlastet werden. Bei dem vorgestellten Beispiel werden die folgenden Energiequellen dargestellt:

Eine Hausaußenoberfläche 10 als Sonnenstrahlungs- und Umweltenergieabsorber, eine Dachschrägen-Rippeplatte 14 als Sonnenstrahlungs- und Umweltenergieabsorber, eine Kellerwandplatte 15 als Geothermie-Energieabsorber, eine Fundament-Rippenplatte 39 als Geothermie-Energieabsorber, ein Fundamente 40 als Geothermie-Energieabsorber, ein Nebenbauwerk 41 in Kontakt mit der Umwelt auch als Energieabsorber. Durch das Verfahren der vorliegender Erfindung wird die Wärmeenergie zwischengespeichert und in oben genannte Bauwerke mittels SPS 45, 46 Steuerung über zusätzliche

Wärmetauscher 42, 43 transformiert und in einem Bereich BB und CC des Bauwerkteils 1 konzentriert.

Die SPS Steuerung 45 ist für eine mehrstufige Gas - Gas Kraftwärmemaschine ausgelegt. Der Wärmetauscher 42 ermöglicht eine Nutzung von mindestens einem externen Bauwerk und/oder Bauwerkteil und/oder mindestens einem Baustein, wobei die Temperatur im Bereich BB des Bauwerkteils 1 von der SPS 45 gesteuert, also erhöht oder gesenkt wird.

Die SPS Steuerung 46 für Wärmetauscher 43 ist komplexer ausgelegt und für einen angeschlossenen Energiepuffer-Luftkanalkollektor 27 zuständig, darüber hinaus aber auch für die Steuerung der Luftqualität in den Entfeuchtungskanälen 9. D.h., mittels der Anordnung der SPS Steuerung 46 wird die Luftqualität in den Entfeuchtungskanälen 9 mittels einer Anlage 44 zur Befeuchtung und/oder Entfeuchtung, Temperaturförderung des flüssigen Fluides etc. entsprechend der an Innenoberflächen notwendigen Zuständen permanent angepasst. Dabei wird sowohl der Feuchtezustand, insbesondere in den Ausfachungselementen 3, als auch eine Optimierung der Temperaturen im Bereich CC angestrebt.

Die Wärmeenergie aus externen Bauwerkteilen kann permanent genutzt werden und zwar auch dann, wenn die Oberflächen der Entfeuchtungskanäle vereist sind. D.h., in einer solchen Phase wird eine Sublimation des Wassers genutzt. In bestimmten Fällen kann das Kondensat des Wassers in den Entfeuchtungskanälen 9 für einen Hausgebrauch auch als Wasserquelle dienen.