Die Erfindung betrifft ein System zur Klimatisierung von Innenräumen eines Gebäudes.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, im Wechsel der Jah reszeiten entsprechende Vorkehrungen zu treffen, um Temperaturen in Innen räumen in einem für die Nutzer angenehmen Temperaturbereich zu halten. Zur Erhöhung der Temperatur kommen dabei unterschiedliche Ausführungsformen von Heizungen zum Einsatz, während eine Absenkung der Temperatur oftmals durch Klimageräte geschaffen wird, welche Außenluft über einen Kühlkompres sor entsprechend heruntergekühlt in den Innenraum führen.

Moderne Systeme werden dabei als sogenannte raum lufttechnische Anlagen eingesetzt, bei denen die Außenluft über einen Wärmetauscher mittels eines Radiallüfters als Zuluft in den Innenraum des Gebäudes geführt werden kann. Abluft wird dabei oftmals mittels eines Verdunstungskühlers dem Wärmetau scher zugeführt, wobei die von einem weiteren Radiallüfter angesaugte Luft als Fortluft das Gebäude verlässt. Neben diversen Filtern zur Säuberung der Luft können auch Zusatzheizungen zum Einsatz kommen, so dass eine Innenraum lüftung ermöglicht wird.

Aus der DE 10 2018 213274 A1 ist ein Beispiel einer derartigen raum lufttechni schen Anlage bekannt. In dieser Schrift wird ein Klimagerät mit einem Gerä tegehäuse mit einer Abluftöffnung, Zuluftöffnung, Fortluftöffnung und Außenluf töffnung, einem Zuluft- und Fortluftventilator, im Um luftbetrieb eines Außenluft- Fortluftstromes und Abluft-Zuluftstromes hintereinander und im Außenluftbetrieb des Abluft-Fortluftstromes und Außenluft-Zuluftstromes übereinander angeord neten Kreuzstromwärmetauschern mit in den Strömungswegen des Außenluft- Zuluftstromes und des Abluft-Fortluftstromes angeordneten Wärmetauscher- Bypassklappen zur Übertragung thermischer Energie zwischen den Luftströ men, einer Hybrid-Kälteanlage mit einem Kompressor, einem Verdampfer und einem Kondensator sowie einem Wasser/Wasserglykol-Kältemittelwärme- tauscher als weiteren Kondensator, einer Nacherwärmungseinrichtung, einer Einrichtung zur adiabaten Sprühbefeuchtung, Klappen zur Steuerung der Luft ströme und einer Einrichtung zur Regelung der Feuchte und Temperatur zu mindest eines Teils der Luftströme beschrieben.

Desweiteren ist es bekannt, Außenluft einem Innenraum zuzuführen, wobei sämtliche Innenräume eines Gebäudes über einen gemeinsamen Abluftkanal verbunden sind, über die die Abluft einer Wärmepumpe zugeführt werden kann, so dass die in der Abluft enthaltene Energie vor dem Verlassen des Gebäudes als Fortluft, beispielsweise einem Warmwasserspeicher, über die Wärmepumpe zugeführt werden kann. Derartige Abluftwärmepumpen tragen zur Energieeffizi enz eines Gebäudes bei.

Aus der DE 2926610 A1 ist ein Speicher zur Bereitstellung der Eingangswär meenergie auf niederem Temperaturniveau für Wärmepumpenanlagen be kannt, die diese Energie aufnehmen und auf höherem Temperaturniveau wie der abgeben. Dabei ist ein Wasserbecken so gestaltet, dass sein Wasserinhalt ohne Beckenbeschädigung einfrieren kann und dass ein am Beckenboden be findliches oder in den Beckenboden eingelassenes Wärmetauschersystem er laubt, die Abkühlungs- und Gefrierwärme dieses Beckens der Kaltseite einer Wärmepumpe zuzuführen.

Neben der Verwendung eines künstlichen Wasserbeckens ist es auch bekannt, natürliche Gewässer als Speichermedium zu nutzen.

So ist aus der DE 102015 104909 A1 ein Energiespeicher bekannt, der einen Wärmetauscher aufweist, der auf einem vorzugweise über eine erste Zuleitung mit Wasser befüllbarem, als See ausgebildetem Unterbecken schwimmend an geordnet ist, wobei über eine zweite Zuleitung Wasser aus dem Unterbecken und über eine dritte Zuleitung den Wärmetauscher durchdringendes Kühlmittel einer Wärmepumpe in getrennten Kreisläufen zuführbar ist, so dass Energie über den Wärmetauscher unter Vereisung des Wassers des Unterbeckens oder in Form von sensibler Wärme aus dem Wasser des Unterbeckens entnehmbar und an einen Verbraucher zur Wärmeabgabe und/oder zur Kälteabgabe weiter leitbar ist.

Des Weiteren ist aus der DE 102015 121 177 A1 eine schwimmende Vorrich tung zum Einbringen von Wärmeenergie in ein Gewässer sowie zum Entziehen von Wärmeenergie aus dem Gewässer bekannt, die einen Wasserwärmetau scher aufweist, der nach dem Einsetzen der Vorrichtung in das Gewässer in dieses eintaucht und einen Zulauf und einen Ablauf für eine Wärmeträgerflüs sigkeit aufweist, die Wärmeenergie an das Gewässer abgeben oder dem Ge wässer Wärmeenergie entziehen kann. Die Vorrichtung weist darüber hinaus einen Luftwärmetauscher auf, der von Umgebungsluft durchdrungen werden kann und darüber hinaus einen Einlass für aus dem Gewässer stammendes Wasser mit einem entsprechenden Auslass aufweist, so dass Wasser aus dem Gewässer durch den Luftwärmetauscher strömen kann, wobei Wärmeenergie zwischen der dem Luftwärmetauscher durchströmenden Umgebungsluft und dem den Luftwärmetauscher durchströmenden Wasser übertragbar ist.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen wirken üblicherweise mit einer in einem Gebäude installierten Wärmepumpe zusammen. Diese kann beispielsweise über das Stromnetz oder einen eigenen Stromspeicher mit elektrischer Energie versorgt werden.

Vor diesem Hintergrund stellt sich nun die Aufgabe, ein System zur Klimatisie rung von Innenräumen zu schaffen, welches im Vergleich zu bisherigen Syste- men einen ganzjährigen Einsatz ermöglicht und bei höherer Energieeffizienz geringere Installationskosten aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unter ansprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombi niert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.

Gemäß der Erfindung wird ein System zur Klimatisierung von Innenräumen ei nes Gebäudes geschaffen, welche über ein wenigstens einen Abluftkanal ver bunden sind, wobei ein oder mehrere Innenräume mit einen Klimagerät verse hen sind, welches eine Zuführung von Außenluft aufweist, welches Zuluft oder Umluft an den oder die Innenräume abgibt, und welches mit einem Fluidkreis lauf einer Wärmepumpe verbunden ist, wobei der Abluftkanal und ein weiterer Fluidkreislauf der Wärmepumpe mit einem außerhalb des Gebäudes angeord neten Energiespeicher verbunden sind, wobei der Energiespeicher zur Ener gieübertragung und zur Energiespeicherung mit einem Wärmetauscher in ei nem Flüssigkeitsreservoir, das über den Wärmetauscher mit dem weiteren Flu idkreislauf der Wärmepumpe verbunden ist, ausgebildet ist, wobei die Abluft über einen Wärmeübertrager in dem Flüssigkeitsreservoir geführt ist.

Demnach wird erfindungsgemäß bei dem System zur Klimatisierung von Innen räumen das Klimagerät für die Aufwärmung und das Abkühlen der Außenluft mittels der Wärmepumpe verwendet. Die oftmals in Regionen mit Fleizungsbe- darf vorhandenen Raumheizungen können entfallen. Die Abluft aus den Innen räumen des Gebäudes wird über den Energiespeicher geführt und als Fortluft abgeblasen. Ein großer Teil der Energie wird dabei mit der Wärmepumpe über den weiteren Fluidkreislauf zurückgewonnen. Im Gegensatz zu den bisher ver wendeten Raumheizungen in der Kombination mit Klimageräten werden Instal- lationskosten deutlich reduziert. Klimageräte sind in Regionen mit Heizungsbe darf beispielsweise im Winter oft ohne Funktion, da aus Komfortgründen eine Fußbodenheizung als Raumheizung verwendet wird. Bekannte Klimageräte weisen zwar ebenfalls einen Anschluss für die Zuführung von Außenluft als Zu luft auf, welche jedoch der Zuluft nur in Verbindung einer Umluftfunktion in ei nem vorgegebenen Verhältnis beigemischt wird und welche oftmals vorgewärmt als sogenannte Primärluft bereitgestellt werden muss. Insgesamt ist die Ener gieeffizienz des erfindungsgemäßen Systems zur Klimatisierung von Innenräu men höher als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen, da die energieintensive Luftventilation zu einem großen Teil entfällt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abluft nach Verlassen des Wärmetauschers im Flüssigkeitsreservoir als Fortluft zu einem ebenfalls mit der Wärmepumpe verbundenen Luftwärmetauscher geführt. Dabei kann sich die Fortluft vor dem Luftwärmetauscher mit Außenluft mischen.

Demnach wird das erfindungsgemäße Konzept dahingehend erweitert, dass nach Durchströmen des Wärmeübertragers im Flüssigkeitsreservoir die nun das System verlassende Fortluft einem Luftwärmetauscher zugeführt wird, wobei sich die Fortluft vor dem Luftwärmetauscher mit Außenluft mischen kann. Die somit noch enthaltene Energie der Fortluft kann nun über den Luftwärmetau scher ebenfalls genutzt werden, wobei es sich als vorteilhaft herausgestellt hat, die Abluft zunächst einem Wärmetauscher mit Flüssigkeitsreservoir zuzuführen und nicht sofort mit der Außenluft zu mischen, da auf diese Weise eventuell große Temperaturunterschiede vermieden werden können. Die Kombination aus erstem Wärmetauscher im Flüssigkeitsreservoir und zweitem Wärmetau scher als Luftwärmetauscher in Kombination mit der Zuführung von Außenluft ermöglicht ein sehr effizientes Betreiben des erfindungsgemäßen Systems. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Luftwärmetau scher so über dem Flüssigkeitsreservoir angeordnet, dass ein radial nach innen gerichteter Luftstrom aus Fortluft und Außenluft durch den Luftwärmetauscher mittels eines im Inneren angeordneten Lüfters erzeugbar ist, wobei der Luft strom in einem zentralen Bereich das System verlässt.

Vorteilhafterweise verlässt der Luftstrom aus Fortluft das Flüssigkeitsreservoir entlang eines Außenumfangs des Flüssigkeitsreservoirs, sodass eine Durch strömung des Luftwärmetauschers dann vorteilhafterweise wieder radial nach Innen erfolgt, sodass der Luftstrom in einem zentralen Bereich das System ver lassen kann. Auf diese Weise wird ein Luftstrom ermöglicht, der ohne große Umlenkungen um Hindernisse der Anordnung der einzelnen Komponenten folgt, sodass insgesamt ein einfacher Aufbau des Energiespeichers möglich ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind ein Lufteinlass für Außenluft schlitzförmig entlang eines Außenumfang eines Deckels und ein Luftauslass für Außenluft und Fortluft vorzugsweise mittig am Deckel ausgebil det.

Das Durchströmen des Luftwärmetauschers mit Außenluft lässt sich auf diese Weise einfach erreichen, sodass ein kompakter Aufbau des Energiespeichers zu insgesamt reduzierten Installationskosten des Systems zur Klimatisierung von Innenräumen beiträgt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Klimagerät an einer Decke, an einer Wand oder in einer Brüstung des Innenraums angeord net.

Je nach Ausführung des Innenraums kann das Kühlgerät an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein, wobei hier auch unterschiedliche Ausgestaltungen des Kühlgeräts gewählt werden können, sollte dieses in ein Wohngebäude oder in ein Bürogebäude eingesetzt werden. Neben den Anschlussleitungen zur Wär mepumpe und einer Außenluftzuführung muss zum Kühlgerät noch eine Ver bindung zum Abluftkanal geschaffen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Klimagerät als Truhengerät ausgebildet.

Auf diese Weise wird der Einbau insbesondre in Wohnräumen erleichtert, da technische Einzelheiten für einen Betrachter nicht mehr zu erkennen sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erwärmt das Klimagerät bei Heizbedarf die Außenluft vor Abgabe als Zuluft in den Innenraum mittels des Fluidkreislaufs der Wärmepumpe.

Die im Flüssigkeitsreservoirs des Energiespeichers gespeicherte Energie kann über die Wärmepumpe mittels des Fluidkreislaufs die Außenluft entsprechend erwärmen, sodass bei Heizbedarf ein angenehmes Raumklima herrscht. Die abgeführte Abluft wird wiederum dem Energiespeicher zugeführt, sodass die darin enthaltene Energie entnommen werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kühlt das Klimagerät bei Kühlbedarf die Außenluft vor Abgabe als Zuluft in den Innenraum mittels des Fluidkreislaufs der Wärmepumpe ab.

Neben der Funktion einer Raumheizung kann das erfindungsgemäße System auch zur Klimatisierung von Innenräumen eingesetzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung arbeitet das Klimagerät im Umluftbetrieb. Sofern weder eine Erwärmung noch eine Abkühlung der Raumluft erwünscht ist, kann das Klimagerät in einem Umluftbetrieb arbeiten, um verbrauchte Raumluft auszutauschen, sodass der Aufenthalt im Innenraum unter verbesser ten Bedingungen möglich ist.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Systems in einer schematischen Darstellung,

Figur 2 eine Schnittansicht durch einen Energiespeicher zur Verwendung in einem System nach Figur 1 ,

Figur 3 eine Draufsicht auf den Energiespeicher aus Figur 2, und

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Klimageräts zur Verwendung in einem System nach Figur 1.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteil mit den glei chen Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist in einer Ausführungsform ein erfindungsgemäßes System 2 zur Klimatisierung von Innenräumen 4 eines Gebäudes 6 gezeigt. Bei dem Gebäu de 6 kann es sich bespielweise um ein Wohngebäude oder Bürogebäude han deln. Die Erfindung lässt sich jedoch auf unterschiedliche Gebäudetypen an wenden, das gezeigte Beispiel soll daher als nicht limitierend betrachtet wer den. Jeder der Innenräume 4 ist über eine Abluftöffnung 8 mit einem Abluftka- nal 10 verbunden, der Abluft aus den Innenräumen 4 abführt. Der Abluftkanal 10 ist über eine Zuführungsleitung 12 mit einem Energiespei cher 14 verbunden, der in einem unteren Teil ein Flüssigkeitsreservoir 16 auf weist, in welchem sich ein Wärmetauscher 18 befindet. Der Energiespeicher 14 ist außerhalb des Gebäudes 6 angeordnet und wird typischerweise in einem Erdreich versenkt sein. Oberhalb des Flüssigkeitsreservoirs 16 befindet sich über einer Isolationsschicht 20 ein Luftwärmetauscher 22.

Der Luftwärmetauscher 22 ist dabei in mehreren Segmenten um einen zentra len Bereich 24 des Energiespeichers 14 angeordnet. Die über die Zuführungs leitung 12 zugeführte Abluft wird zunächst über einen nicht in Figur 1 dargestell ten Wärmeübertrager, der unterhalb der Isolationsschicht 20 liegt und in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 26 markiert ist, geführt, sodass die in der Abluft enthal tene Energie zunächst dem Flüssigkeitsreservoir 16 zugeführt wird.

Nach Durchlaufen des Wärmeübertragers 26 wird die Luft radial von außen durch die Luftwärmetauscher 22 geführt und verlässt das System 2 im zentralen Bereich 24. Zum Betrieb des Wärmetauschers 18 ist ein Fluidkreislaufs 28 vor gesehen, der den Wärmetauscher 18 mit einer vorzugsweise im Inneren des Gebäudes 6 angeordneten Wärmepumpe 30 verbindet. Ein weiterer Fluidkreis lauf 32 verbindet die Wärmepumpe 30 mit einem Klimagerät 34, welches zu sätzlich zu der Verbindung zum weiteren Fluidkreislauf 32 eine Zuführung von Außenluft über eine Öffnung 36 mittels der Zuführleitung 38 aufweist.

Des Weiteren kann die Wärmepumpe 30 auch mit weiteren Komponenten, wie zum Bespiel einem Warmwasserspeicher 40 welcher mit einer Heizung 42 in Verbindung steht verbunden sein. Diese Bestandteile bilden jedoch kein Teil der Erfindung, sodass auf eine detaillierte Beschreibung hiervon verzichtet wer den kann. In Figur 2 ist der Energiespeicher 14 nochmals in einer Querschnittansicht ge zeigt. Der Energiespeicher 14 weist im Flüssigkeitsreservoir 16 eine Vielzahl von Rohren auf, die über den Fluidkreislauf 28 mit der Wärmepumpe 30 ver bunden sind. Typischerweise wird das Flüssigkeitsreservoir 16 mit Wasser oder einer Paraffinverbindung gefüllt sein. Oberhalb der Flüssigkeit befindet sich der Wärmeübertrager 26, der durch die Abluft des Gebäudes 6 radial nach außen durchströmt wird, sodass die Abluft nun als Fortluft 44 im Bereich eines Spaltes zwischen der Isolationsschicht 20 und einer Außenhülle 46 verlässt. Im zentra len Bereich 24 befindet sich ein Ventilator 48, welcher die Fortluft 44 zusammen mit Außenluft 50, welche zwischen der Flülse 26 und einem Deckel 52 radial von außen einströmen kann, in Richtung des Zentralbereichs 24 ansaugt, wo die Luft dann das System 2 verlässt.

Der Luftwärmetauscher 22 ist oberhalb des Flüssigkeitsreservoirs 16 über der Isolationsschicht 20. Die über die Zuführungsleitung 12 zugeführte Abluft wird zunächst über den Wärmeübertrage 26 geführt, sodass die in der Abluft enthal tene Energie zunächst dem Flüssigkeitsreservoir 16 zugeführt wird. Nach Durchlaufen des Wärmeübertragers 26 wird die Luft radial von außen durch den Luftwärmetauscher 22 geführt und verlässt das System 2 im zentralen Bereich 24. Zum Betrieb des Wärmetauschers 18 ist neben des Fluidkreislaufs 28, der den Wärmetauscher 18 mit einer vorzugsweise im Inneren des Gebäudes 6 angeordneten Wärmepumpe 30 verbindet, ein weitere, nicht in den Figuren dargestellter Fluidkreislauf vorgesehen, der den Luftwärmetauscher 22 mit der im Inneren des Gebäudes 6 angeordneten Wärmepumpe 30 verbindet.

Unter Bezugnahme auf Figur 3 ist die Verteilung der Abluft aus dem Gebäude 6 nochmals detailliert dargestellt man erkennt, dass die Abluft dem Wärmeüber trager 26 an einer Stelle zugeführt wird, sodass diese nach Durchdringen des Wärmeübertragers 26 diese wieder radial nach außen verlässt. Wärmeübertra- ger 26 kann aus Metall mit einer Vielzahl, insbesondere radial ausgerichteter Lamellen ausgeführt sein, die den Luftstrom wie in Figur 3 dargestellt lenken.

Unter Bezugnahme auf Figur 4 ist eine schematische Ansicht des Klimageräts 34 gezeigt. Neben einer Zuführung der Außenluft über die Leitung achtunddrei ßig kann auch über eine Öffnung 60 und ein Verbindungsstück 62 Luft über ei nen Ventilator 64 einer Kühl- oder Heizvorrichtung 66 zugeführt werden, welche mit dem Fluidkreislauf 32 in Verbindung steht. Anschließend verlässt die so temperierte Luft das Klimagerät 34 über eine Austrittsöffnung 68. zusätzliche Komponenten, wie zum Beispiel eine Bypass-Leitung zur Überbrückung der Kühl- oder Heizvorrichtung 66 im Umluftbetrieb können selbstverständlich im Rahmen des fachmännischen Wissens ergänzt werden.

Bei dem System 2 zur Klimatisierung der Innenräume 4 wird das Klimagerät 34 für die Aufwärmung und das Abkühlen der Außenluft mittels der Wärmepumpe 30 verwendet. Die oftmals in Regionen mit Heizungsbedarf vorhandenen Raumheizungen können entfallen. Die Abluft aus den Innenräumen 4 des Ge bäudes 6 wird über den Energiespeicher 14 geführt und als Fortluft abgeblasen. Ein großer Teil der Energie wird dabei mit der Wärmepumpe 30 über den weite ren Fluidkreislauf 28 zurückgewonnen.

Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbil dungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebe nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar. Liste der Bezugszeichen:

2 System

4 Innenräume 6 Gebäude

8 Abluftöffnung

10 Abluftkanal

12 Zuführungsleitung

14 Energiespeicher 16 Flüssigkeitsreservoir 18 Wärmetauscher

20 Isolationsschicht

22 Luftwärmetauscher 24 zentraler Bereich 26 Wärmeübertrager

28 Fluidkreislauf

30 Wärmepumpe

32 weiterer Fluidkreislauf 34 Klimagerät 36 Öffnung

38 Zuführleitung

40 Warmwasserspeicher 42 Heizung

44 Fortluft 46 Außenhülle

48 Ventilator

50 Außenluftöffnung

52 Deckel

60 Eintrittsöffnung 62 Verbindungsstück

64 Ventilator

66 Heizvorrichtung

68 Austrittsöffnung