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    • 专利摘要:

    公开号:WO1986002144A1
    申请号:PCT/CH1985/000142
    申请日:1985-10-01
    公开日:1986-04-10
    发明作者:Peter Geilinger；Bruno Keller
    申请人:Geilinger Ag；
    IPC主号:F24D13-00
    专利说明:
    [0001] System zur Deckung des für Beleuchtung und Heizung benötigten Energiebedarfes eines Gebäudes
    [0002] Die Erfindung betrifft ein System zur Deckung des für Beleuchtung und Hei¬ zung benötigten Energiebedarfes eines Gebäudes, dessen Räume beheizbar und mit Kunstlicht, sowie über Fenster mit Tageslicht beaufschlagt sind.
    [0003] Die Aussenwände von Gebäuden bestehen im allgemeinen teilweise aus durch- sichtigen Bauteilen, z.B. Fenstern, und teilweise aus undurchsichtigen
    [0004] Wandteilen, z.B. Fassadenplatten oder Mauerwerk und dergleichem; beide genannten Teile zeigen erhebliche Unterschiede im Wärmedämmvermögen: Für herkömmliche Fenster betragen die Wärmedurchgangszahlen (k-Werte) bis zu
    [0005] 2 sechsmal so viel (1,0 bis 2,8 W/m .K) wie für die undurchsichtigen Wand-
    [0006] 2 teile (0,3 bis 0,5 W/m .K). Infolgedessen weisen Verglasungen an kalten
    [0007] Tagen eine niedrigere Oberflächentemperatur auf als die anderen Teile der Aussenwand. Das führt zu einem Kaltluftabfall vor dem Fenster und zu Zug¬ erscheinungen, sowie einem einseitigen Strahlungsdefizit für die Raumin¬ sassen. Um für diese den erwünschten Komfort zu gewährleisten, werden Heizanlagen, wie Radiatoren, Konvektoren, zusätzliche Bodenheizungen usw., unter den Fenstern angeordnet, um mit dem dadurch erzeugten Warmluftvor¬ hang die Auswirkungen der kalten Fensteroberfläche zu kompensieren.
    [0008] Mit diesen Massnahmen und Anordnungen sind verschiedene, schwerwiegende Nachteile verbunden: - Es sind umfangreiche und komplizierte Installationen erforderlich mit Heizleitungen, die bis an die Peripherie des Gebäudes herangeführt wer¬ den müssen, - durch die Anordnung von Heizungsinstallationen wird die Nutzung im Fen¬ sterbereich stark beeinträchtigt, - durch den WarmluftVorhang werden die Temperaturdifferenz und der Wärme¬ übergang am Fenster erhöht, was zu erhöhten Energieverlusten am Fenster führt.
    [0009] Auch die übrigen Funktionen der Fenster - Tageslichtversorgung und Ver¬ bindung zur Aussenwelt - sind in herkömmlichen Bausystemen energetisch ungünstig. Deshalb besteht heute bei derartigen Gebäuden nur die Wahl zwi- sehen einer grosszügigen Befensterung mit einem daraus folgenden hohen Energieverbrauch durch grosse Heizungsanlagen oder einer stark reduzier¬ ten Fensterfläche auf Nord-, Ost- und Westseite des Gebäudes mit ungün¬ stigen Auswirkungen auf die Freiheit der architektonischen Gestaltung, sowie erheblichen Einschränkungen in bezug auf das Tageslicht und vermehr¬ tem Energiebedarf für künstliche Beleuchtung.
    [0010] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes und ener¬ getisch sparsames System der eingangs genannten Art zu schaffen, das
    [0011] - den Energiebedarf und insbesondere die Anforderungen an die für die Haus- technik notwendige Leistungsspitze erheblich reduziert,
    [0012] - die für die Haustechnik erforderlichen Installationen verringert und vereinfacht,
    [0013] - trotz dem hohen Komfort gewährleistet,
    [0014] - die Versorgung mit Tageslicht optimal gestaltet - und eine architektonische freie Gestaltung des Fensterbereiches zulässt.
    [0015] Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, dass die Wärmedurch¬ gangszahl (Gesamt-k-Wert) des gesamten Fensters und der Wärmedurchgangs- zahl der undurchsichtigen Wandteile der Aussenwände des Gebäudes je höch-
    [0016] 2 stens einen Wert von 1 W/m .K haben, und dass zur Deckung des Kunstlicht- und des Heizbedarfes elektrische Beleuchtungskörper und elektrische Heiz¬ körper mit vergleichbaren Leistungen vorhanden sind.
    [0017] Die Wärmedurchgangszahl des gesamten Fensters, der Gesamt -k-Wert, setzt sich zusammen aus den beiden Einzel-K-Werten für die Verglasung und für den Rahmen; der Gesamt-k-Wert kann dabei entweder gesamthaft experimen- teil bestimmt oder als arithmetischer Mittelwert aus den Einzel -k-Werten berechnet werden, wobei diese entsprechend den Flächenanteilen von Ver¬ glasung und Rahmen anteil ässig in die Rechnung eingehen.
    [0018] Unter "vergleichbaren Leistungen" wird dabei verstanden, dass die instal¬ lierte Heizleistung zwischen 50 und 150 % der installierten Beleuchtungs- leistung, d.h. der von den Beleuchtungskörpern aufgenommenen Leistung, beträgt. Die niedrigen k-Werte für das Fenster können beispielsweise durch über eine doppelte Verglasung hinausgehende Mehrfachverglasungen oder durch die Massnahmen erreicht werden, die in der EP-A- 117 885 beschrieben sind; eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von hochwärmeisolie- renden und gleichzeitig hochtransparenten Stoffen, wie zum Beispiel Aero- gelen. Die Einhaltung der k-Werte für die Wandteile erfolgt mit Hilfe von bekannten Wär edämm-Massnah en und/oder -Materialien.
    [0019] Aufgrund der besonderen Ausgestaltung der Aussenwand in thermischer Hin¬ sicht können Heizungsinstallationen vor oder unter dem Fenster zum Abfan¬ gen des Kaltluftabfalls entfallen; weiterhin bewirken die nahe beieinan¬ der liegenden k-Werte von Fenster und Wandteil eine über die ganze Aus- senwandfläche weitgehend gleiche Oberflächentemperatur, so dass Zugerschei¬ nungen vermieden werden. Darüberhinaus kann die mittlere Raumtemperatur ohne Komfortverlust abgesenkt werden. Der zum Heizen benötigte Energie¬ anteil ist, besonders bei Belegung des Raumes mit Personen, wegen der ge¬ ringen Wärmeverluste so niedrig, dass er durch die künstliche Beleuchtung oder - falls kein Kunstlicht benötigt wird - durch elektrische Heizkörper mit etwa gleicher Leistung gedeckt werden kann. Mit Vorteil können daher die Beleuchtungs- und die Heizkörper gemeinsam in mit kombinierten Fas¬ sungen versehenen Reflektoren, vorzugsweise an der Decke, angeordnet sein.
    [0020] Sollten in Sonderfällen an Decke, Fussboden oder Innenwänden wärmeisolie- rende Massnahmen erforderlich sein, so sind die k-Werte dieser Elemente selbstverständlich an diejenigen der Aussenwände angepasst.
    [0021] Da häufig die von einem Abnehmer dem Netz zu entnehmende Maximalleistung durch die Elektrizitätswerke beschränkt wird, so dass sie beispielsweise nicht für eine elektrische Beheizung herkömmlicher Art ausreicht, ist es in Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn die Ma¬ ximalleistung der installierten Heizkörper diejenige der installierten Beleuchtungskörper nicht übersteigt; zusätzlich kann dabei noch die Mass- nah e getroffen sein, dass das Einschalten der Beleuchtungs- und der Heiz¬ körper so gesteuert ist, dass die jeweils abgegebene Gesamtleistung bei- der auf den Wert der installierten Beleuchtungsleistung begrenzt ist.
    [0022] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zu¬ sammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
    [0023] Fig. 1 zeigt schematisch in einer räumlichen Skizze einen erfindungs- gemäss ausgebildeten Raum in einem Gebäude; Fig. 2 ist ein Grundriss dieses Raumes mit Blickrichtung gegen die Decke
    [0024] Fig. 3 stellt den Schnitt III - III von Fig. 2 dar, während Fig. 4 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 einen Raum wiedergibt, in dem die Anordnung der Heizkörper gegenüber der ersten Ausfüh¬ rungsform modifiziert ist.
    [0025] Als Ausschnitt aus einem grösseren Gebäude 1 zeigt Fig. 1 einen Raum 2, der auf drei Seiten von gleichartigen Räumlichkeiten, die nicht näher dar¬ gestellt sind, umgeben ist. Auf einer Seite, die in Fig. 1 rechts und in den Fig. 2 und -3 links angeordnet ist, ist der Raum 2 durch eine Aussen¬ wand 3 abgeschlossen, in der ein Fenster 4 vorhanden ist.
    [0026] In der Decke 5 des Raumes 2 befinden sich in Abständen voneinander ange- ordnete Strahlungsreflektoren 6, in denen je eine Leuchtstoffröhre als Beleuchtungskörper 7 und ein handelsüblicher Heizstab, beispielsweise aus Keramik, als Heizkörper 8 installiert sind. Jeder Reflektor 6 bzw. jeder Strahlungskörper 7 bzw. 8 in ihm ist, einzeln und getrennt, von Hand ein- und ausschaltbar.
    [0027] Die Beleuchtungskörper 7 und die Heizkörper 8 sind so ausgewählt, dass die von ihnen aufgenommene Leistung gleich ist. Sie beträgt beispielswei-
    [0028] 2 se 25 W/m Raumfläche. Die Leistungsaufnahme in den einzelnen Reflektoren
    [0029] 6 kann dabei ebenfalls gleich, aber auch verschieden sein.
    [0030] Weiterhin sind Beleuchtungs- und Heizkörper 7 und 8 eines Reflektors 6 - im einfachsten Fall über einen von Hand zu betätigenden Umschalter - in ihrer elektrischen Schaltung so miteinander gekoppelt, dass in einem Reflektor 6 wahlweise nur der eine oder der andere der beiden energieab¬ gebenden Strahler 7 bzw. 8 in Betrieb stehen kann.
    [0031] Berechnungsbeispiel:
    [0032] 2 Der Raum 2, der eine Höhe von 3 m hat, misst 5 x 4 m ; die Fläche des über
    [0033] 2 seine ganze Breite verlaufenden, 2 m hohen Fensters 4 beträgt 8 m . Es ist doppeltverglast, und sein k-Wert ist durch Verlegen von durchsichti¬ gen, beschichteten Kunststoffolien zwischen den Scheiben auf etwa 0,7
    [0034] 2 W/m .K abgesenkt, während derjenige der undurchsichtigen Aussenwandteile 3 0,5 W/m2.K beträgt. Daraus ergeben sich für den Raum 2 ein Volumen V von 60 m und eine Aus-
    [0035] 2 2 2 senwandfläche von 12 m , wovon, wie erwähnt, 8 m Fensterfläche und 4 m undurchsichtige Brüstungsfläche sind.
    [0036] Unter der Annahme eines Luftwechsels von 0,3 h" resultieren daraus Ener- gieverluste für die Luftwechsel von 6 W/K sowie für den Wärmedurchgang nach aussen durch das Fenster 5,6 W/K und durch die Brüstung von 2 W/K, was einen Gesamtenergieverlust von 13,6 W/K ergibt.
    [0037] Die zur Deckung dieses Energiebedarfes benötigte Leistung beträgt bei ei¬ ner Aussentemperatur von -10°C (übliche Auslegungstemperatur) und gefor- derter Raumtemperatur von 20°C 408 W. Die installierte Beleuchtungs- bzw. Heizleistung von 500 W ist also ausreichend, selbst wenn keine zusätzli¬ che Wärmeabgabe durch Rauminsassen stattfindet, die eine zusätzliche "Be¬ heizung" von 80 W/Person darstellt.
    [0038] Für eine ausreichende Beheizung des Raumes 2 ergeben sich somit folgende Möglichkeiten:
    [0039] - Bei einer Belegung werden unter Berücksichtigung der durch Insassen ab¬ gegebenen Wärme je nach'Tageslichtbeleuchtung nur ein Teil der Beleuch¬ tungs- und/oder Heizkörper 7 bzw. 8, d.h. nur einer oder einzelne der Reflektoren 6, eingeschaltet. - Während kurzzeitiger Nichtbelegungen, bei Bürogebäuden beispielsweise nachts oder an Wochenenden, ist bei den gebräuchlichen Baumassen die Auskühlung des Gebäudes 1 mit den erfindungsge ässen Massnahmen so ge¬ ring (1 bis 2°C Temperaturabfall), dass auf ein Heizen während der ge¬ nannten Nichtbelegungszeiten verzichtet werden kann. Falls erforderlich, können die Heizkörper 8 oder ein Teil von ihnen eingeschaltet werden.
    [0040] - Während längerer Belegungsunterbrüche erfolgt von Zeit zu Zeit je nach Auskühlung des Raumes 2 durch die Heizkörper 8 eine Aufheizung; zu die¬ sem Zweck werden die Heizkörper 8 - beispielsweise von einer Schaltuhr periodisch oder von einem Raumthermostaten in Abhängigkeit vom Tempe- raturabfall gesteuert - in zeitlichen Abständen eingeschaltet.
    [0041] Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 bis 3 nur dadurch, dass die Reflektoren 6 nur Beleuchtungskörper 7 enthalten, während als Heizkörper an der Innenwand 9 des Raumes 2 eben¬ falls elektrisch beheizte Flächenstrahler 11 vorgesehen sind.
    [0042] Diese können wiederum mit den Beleuchtungskörpern 7 schaltungsmässig so gekoppelt sein, dass wahlweise nur ein Beleuchtungskörper 7 oder ein ihm "zugeordneter" Flächenstrahler 11 in Betrieb stehen können. Selbstverständ¬ lich ist es jedoch auch möglich, die Heizkörper oder Flächenstrahler 11, deren Heizleistung kontinuierlich oder stufenweise veränderbar sein kann, vollständig oder nur mit ihren unteren Leistungsstufen zusätzlich zum Kunst- oder Tageslicht als Energiequelle nutzen.
    [0043] Die Erfindung ist nicht auf die diskutierten Ausführungsbeispiele be¬ schränkt, insbesondere können beispielsweise die Heizkörper statt als di¬ rekt in den Raum abstrahlende Wärmequellen auch als dem Raum zuzuführende Luft vorwärmende Wärmetauscher ausgebildet sein.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. System zur Deckung des" für Beleuchtung und Heizung benötigten Energie¬ bedarfes eines Gebäudes, dessen Räume beheizbar und mit Kunstlicht, sowie über Fenster mit Tageslicht beaufschlagt sind, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Wärmedurchgangszahl (der Gesamt-k-Wert k--) des ge- samten Fensters (4) und die Wärmedurchgangszahl ( .) der undurchsich¬ tigen Wandteile der Aussenwände (3) des Gebäudes (1) je "höchstens ei-
    2 nen Wert von 1 W/m .K haben, und dass zur Deckung des Kunstlicht- und des Heizbedarfes elektrische Beleuchtungskörper (7) und elektrische Heizkörper (8, 11) mit vergleichbaren Leistungen vorhanden sind.
    2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungs¬ und die Heizkörper (7 bzw. 8) gemeinsam in mit kombinierten Fassungen versehenen Reflektoren (6), vorzugsweise an der Decke (5) des Raumes (2), angeordnet sind.
    3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Maxi- malleistung der installierten Heizkörper (8, 11) diejenige der instal¬ lierten Beleuchtungskörper (7) nicht übersteigt.
    4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten der Beleuchtungs- und der Heizkörper (7 bzw. 8, 11) so gesteuert ist, dass die jeweils abgegebene Gesamtleistung beider auf den Wert der in- stallierten Beleuchtungsleistung begrenzt ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-04-10| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DK FI JP NO US |
    1986-04-22| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 861689 Country of ref document: FI |
    1991-05-27| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 861689 Country of ref document: FI |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CH84810485.7||1984-10-08||
    EP19840810485|EP0177656B1|1984-10-08|1984-10-08|System zur Deckung des für Beleuchtung und Heizung benötigten Energiebedarfes eines Gebäudes|FI861689A| FI83132C|1984-10-08|1986-04-22|System foer tillfredsstaellande av energibehovet foer belysning och uppvaermning i en byggnad.|
    DK226586A| DK165605C|1984-10-08|1986-05-15|Anlaeg til opvarmning af en bygning eller rum|
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