AT328671B - Hohle warmespeicherplatte zur klimatisierung von raumen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine hohle Wärmespeicherplatte zur Klimatisierung von Räumen, wobei eine
Plattenseite als wärmeaufnehmende Senke und die andere als wärmeabgebende Quelle dient. 



   Es ist bekannt, Räume von Gebäuden dadurch kühl zu halten, dass man in diesen Räumen oder an Stelle der Wandungen dieser Räume Speicherkörper der eingangs genannten Art vorsieht, deren Temperatur unterhalb der mittleren Aussentemperatur am Tage und oberhalb der mittleren Aussentemperatur in der Nacht liegt. Es ist bekannt, dass in solchen Gebäuden mit ausserordentlich grosser Wärmekapazität, z. B. Kellerräumen oder auch
Gebäuden mit sehr dicken Wandungen, am Tage eine Temperatur herrscht, die erheblich unter Aussentemperatur liegt. Man hat das Gefühl, dass es in diesen Räumen kühl ist. Dies liegt darain, dass die während des Tages von den Wandungen gespeicherte Wärme während der Nacht abgegeben wird. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, Räume künstlich nach diesem Prinzip, jedoch in viel wirkungsvollerer Weise zu klimatisieren. 



   Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Wärmespeicherplatte eine speichernde Schicht und eine isolierende Schicht enthält, die für einen im Hohlkörper zirkulierenden flüssigen Wärmeträger in Gasform durchlässig ist, und dass Regeleinrichtungen vorgesehen sind, die eine Rückführung des kondensierten Wärmeträgers in einer vorgegebenen Richtung von der Wärmesenke zur Wärmequelle ermöglichen. Gegenüber den eingangs beschriebenen Räumen mit extrem grosser Wärmekapazität wird dadurch der Vorteil erzielt, dass der Wärmeentzug ohne die Wärmedämmung der Wandung erfolgt, während jedoch die einströmende Wärme erst die Wärmedämmung der Wandungen überwinden muss. 



   Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn die wärmespeichernde Schicht an die Wärmesenke angrenzend in der Platte untergebracht ist und einen Temperaturhaltepunkt aufweist, der unterhalb der gewünschten Raumtemperatur liegt. Ein günstiger Aufbau der Wärmespeicherplatte wird dadurch erzielt, dass die wärmespeichernde Schicht zwischen verrippten, die tragende Struktur der Platte bildenden Seitenwandungen angeordnet ist und eine wasserdichte Oberfläche aufweist. Des weiteren trägt zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Wärmespeicherplatte bei, dass der im Hohlkörper eingebrachte flüssige Wärmeträger in verdampfter Form das gesamte Restvolumen des Hohlraumes ausfüllt und der maximale Dampfdruck bei der Arbeitstemperatur unter dem Aussendruck liegt. 



   Zur Steuerung der Rückführung des Kondensates ist im Sammelraum der Wärmespeicherplatte vorzugsweise ein Regelorgan angeordnet, welches eine Kodensatsperre bildet. 



   In den Zeichnungen sind Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt,   u. zw.   ist Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hohlen Wärmespeicherplatte gemäss der Erfindung, welche als Dachauflage dienende Bauplatte ausgeführt ist, während einer Phase der Sonneneinstrahlung ;

   Fig. 2 zeigt die gleiche Wärmespeicherplatte während der Nachtabstrahlung, Fig. 3 zeigt ebenfalls die gleiche Wärmespeicherplatte bei geschlossenem Kondensatventil, Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Aufbau einer Kondensatpfanne für die Wärmespeicherplatte, Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Wärmespeicherplatte für mehrgeschossige Gebäude, Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Regeleinrichtung zur Steuerung des in der Wärmespeicherplatte zirkulierenden Wärmeträgers, die Fig. 7 und 8 zeigen Diagramme zum Temperaturverlauf und Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer Wärmespeicherplatte, welche der Raumbeheizung dient. 



   Die hohle Wärmespeicherplatte nach Fig. 1 besitzt eine Fläche, die dem zu kühlenden Raum zugewandt ist, sowie eine Fläche, die von der kalten Nachtluft überstrichen wird und gegebenenfalls über Nacht Wärmeenergie 
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 während des ganzen Tages Wärme aufnimmt, ohne ihre Temperatur zu ändern. Zwischen der Aussenwand   --133--   und der Speicherplatte--132--befindet sich eine (durchsichtig dargestellte) poröse, sehr lockere   Isolierstoff-Füllung--134--.   Unmittelbar unter der   Aussenwand --133-- liegt   eine durchbrochene Kondensatschale--135--. Durch die Isolierstoff-Füllung--134--und die Durchbrüche der Kondensatschale   --135--   hindurch kann der Dampf eines niedersiedenden Wärmeträgers an die   Aussenwand--133--   gelangen, wo er kondensiert.

   Das Kondensat kann nicht mehr durch die   Isolierstoff-Füllung--134--   zurückfliessen, sondern sammelt sich in der Sammelrinne--136--. Die Sammelrinne wird bei entsprechender Temperatur durch eine bimetall-gesteuertes   Ventil--137--abgesperrt.   Die Oberseite der Speicherplatte   --132--   ist mit einer saugfähigen   Schicht --138-- überzogen.   Die Aussenhülle der   Wärmespeicherplatte   besteht aus Blech oder Beton. Zur Versteifung der Platte können Sicken vorgesehen sein. Die parallel zur Längskante verlaufenden   Seiten--140--der   Platte sind gewellt ausgeführt, damit möglichst wenig Wärme durch diese seitlichen Wandungen in Richtung des Temperaturgefälles strömen kann.

   Dabei ist die Wellung so ausgebildet, dass benachbarte Platten ineinander verzahnt verlegt werden können. Die Dimensionierung der Füllkörperzellen der   Isolierschicht--134--kann   optimal so gewählt werden, dass sie mit der Grössenordnung der freien Wellenlänge des Dampfes zusammenfällt. Dadurch ergibt sich für die Isolierschicht eine Wärmeleitzahl, 
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 aufgeheizt, so kann ihre Wärme die Speicherplatte--132--nicht erreichen, so dass in diesem Fall die Platte als hochwertiger Isolierkörper wirkt.

   Die   Bimetall-Kondensatsperre--137--lässt   nur dann Kondensat in den Kreislauf zurücktreten, wenn die   Aussenwand--133--kühler   ist als die Speichermasse der Wärmespeicherplatte 

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   - -132--.   Das Kondensat verteilt sich durch die Kapillarwirkung der saugfähigen   Schicht--138--   gleichmässig über die Oberfläche der Speicherplatte--132--. 



   Sobald nun die Aussenwandtemperatur infolge Abkühlung durch Nachtluft oder insbesondere durch Abstrahlung den Taupunkt des Sattdampfes unterschreitet, beginnt der Sattdampf an der Innenseite der Aussenwand --133-- zu kondensieren (Fig. 2). Das Kondensat läuft sofort wieder auf die Speicherplatte   -     zurück,   so dass ein kontinuierlicher Verdampfungs- und Kondensatkreislauf entsteht, durch den die während des Tages mit Wärme geladene Speicherplatte--132--wieder entladen wird. Die als Wärmegleichrichter wirkende, hohle Wärmespeicherplatte entzieht also dem Raum während des Tages Wärme und gibt diese während der Nacht an den Aussenraum ab. Im Sommer erfüllt somit die Platte damit die Funktion eines Klimagerätes, jedoch ohne die Nachteile von Zug, Geräusch, Energieverbrauch und Wartung.

   Das einzige mechanische Element ist die Bimetall-Kondensatsperre, die keine gleitenden und damit keine verschleissenden Teile besitzt. 



   Im Winter wird, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt, ein Wärmetransport mittels der Kondensatsperre   - -137-- unterbrochen,   wodurch die Wärmespeicherplatte nur noch als Isolator wirkt. Am wirksamsten sind die als Wärmegleichrichter wirkenden, hohlen Wärmespeicherplatten dann, wenn sie als Dachplatten eingesetzt werden. Sie können jedoch auch in vertikaler Lage als Wandplatten Verwendung finden. Sollen sie in Stockwerken eingesetzt werden, so muss die Wärme durch Luft- oder Wasserkreislauf abgeführt werden, oder aber eine Trennung von Wärmesenkenbereich und Kondensplatte vorgenommen werden. Auch diese Ausbildung bleibt noch ein statisches System, dessen Aufbau in den Fig. 4 und 5 an Hand eines Gebäudeteiles mit einer 
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   Es ist Vorsorge getroffen, dass die als Wärmegleichrichter wirkende, hohle Wärmespeicherplatte nur durch jahreszeitliche Einflüsse und nicht durch kurzfristige Tieftemperatur im Sommer oder Hochtemperatur im Winter umschaltet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bimetall-Kondensatsperre--137--, wie in Fig. 6 gezeigt, in einem   Gehäuse --165-- untergebracht   ist, das mit Isolierschichten-166, 167-versehen ist, welche teilweise aus Speichersubstanzen bestehen. In dem Gehäuse --165-- befindet sich eine Bimetall-Spirale   --160--,   die einen elastisch angelenkten   Ventilteller--161--in   den Ventilsitz --162-- drückt und in der andern Endstellung an den   Magneten-163-anschlägt,   wodurch der Gegenmagnet --164-- festgehalten wird. Dadurch wird eine definierte Zweipunktschaltung sichergestellt.

   Durch die Isolation des Gehäuses   --165-- wird   erreicht, dass die Umschaltung von Sommer- auf Winterbetrieb erst nach längerer Einwirkung der jeweilig herrschenden Temperatur erfolgt. Die Fig. 7 und 8 dienen der Erläuterung des Schaltwechsels in Abhängigkeit der Umweltfaktoren. Auf der Ordinate der Fig. 7 ist die Temperatur aufgetragen. Die 
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 Sommernacht eintreten kann. Die Kurve --172 bis 173--zeigt, dass die Bimetall-Kondensatsperre --137-dennoch die Entladung, also den Wärmetransport von der   Speicherplatte--132--zur Aussenwand--133--   
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 Unterschreitungsdauer der Schalttemperatur--171--. Dass eine befristete Rückerwärmung, wie sie an sonnigen Wintertagen vorkommt, ebenfalls keinen Einfluss ausübt, zeigt Fig. 8. Im Winter bleibt die 
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 --137-- geschlossen.Bimetall-Kondensatsperre gemäss Fig. 6.

   Der horizontale   Kurvenast-182-entspricht   der Haltetemperatur des Speicherwerkstoffes der Isolierschicht--166--. Erst wenn jahreszeitlich bedingt langfristige Temperaturänderungen auftreten, erfolgt automatisch die Umschaltung von Wärmegleichrichter-Betrieb auf   Isolierbetrieb.   



   Eine erfindungsgemässe Wärmespeicherplatte, die nicht zur Raumkühlung, sondern zur Raumerwärmung dient, zeigt Fig. 9. Die Heizung erfolgt in diesem Falle elektrisch. Die   Speicherplatte --150-- ist   hier zwischen zwei isolierenden   Schichten-152   und 152'--angeordnet. Die   Schicht --151-- ist   unter Vermittlung eines mit Füllstoff versehenen   Hohlraumes --159-- hermetisch   von der   Schicht --152-- getrennt.   Durch bekannte   Heizelemente--153--wird   die   Speicherplatte--150--, z. B.   während der Nachtstunden, geladen. Ein raumthermostatisch gesteuertes Magnetventil--154--stellt, sobald Wärme entzogen werden soll, eine Verbindung zwischen dem   Kapillarvlies--155--und   dem kondensat --156-- her.

   Dadurch hat das 

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 unterbrochen. Da der Raum der Isolationsschicht--151--nicht mit dem Sattdampf-Kreislauf kommuniziert, findet Wärmetransport nur von der   Wärmespeicherplatte--150--zur Oberfläche--157--statt.   Eine volle Klimatisierung kann dadurch erfolgen, dass ein Teil der Deckenplatten der beschriebenen Art zusammen mit der Speicherplatte--150--verlegt werden. Da die äussere Form der Deckenplatten im wesentlichen der zuletzt genannten Platte entsprechen, können sie, wie angedeutet, mittels einer gemeinsamen   Trennfuge-158-längs   ihrer Seitenflächen ineinander verzahnt verlegt werden. 



   Diese Ausführung eignet sich nicht nur für Elektroheizung, sondern insbesondere auch für Heissöl-Heizung. 



  Die Heizanlagen mit Maximalarbeitstemperatur von 4000C kommen mit extrem geringem   Rohrleitungs-Quer-   schnitt aus, haben aber den Nachteil, dass auf Grund der hohen Temperatur die sich während eines ganzen Tages ergebenden Wärmeverluste beträchtlich sind. Wenn sie jedoch beispielsweise 2 h zur Aufheizung von Speicherplatten eingesetzt werden, wird dieser Mangel weitgehend vermieden. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Hohle Wärmespeicherplatte zur Klimatisierung von Räumen, wobei eine Plattenseite als wärmeaufnehmende Senke und die andere als wärmeabgebende Quelle dient,   dadurch gekenn-   zeichnet, dass die Wärmespeicherplatte eine speichernde Schicht (132, 150) und eine isolierende Schicht (134,151/152) enthält, die für einen im Hohlkörper zirkulierenden flüssigen Wärmeträger in Gasform durchlässig ist, und dass Fördereinrichtungen (135,154) vorgesehen sind, die eine Rückführung des kondensierten Wärmeträgers in einer vorgegebenen Richtung von der Wärmesenke (130,157) zur Wärmequelle (133,153) ermöglichen. 
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Claims (1)

1. wärmespeichernde Schicht (132) zwischen verrippten, die tragende Struktur der Platte bildenden Seitenwandungen (140) angeordnet ist und eine wasserdichte Oberfläche aufweist. EMI3.3 Isolierschicht (134) aus einem porösen oder schaumartigen Gemenge besteht, in welchem Gas eingelagert ist, dessen Molekulargewicht grösser ist als das der Luft. EMI3.4 Hohlkörper eingebrachte flüssige Wärmeträger in verdampfter Form das gesamte Restvolumen des Hohlraumes ausfüllt und der maximale Dampfdruck bei der Arbeitstemperatur unter dem Aussendruck liegt. EMI3.5 Isolierschicht (134) und der als Wärmequelle dienenden Wandung (133) eine Zwischenwand (135) angeordnet ist, welche dampfdurchlässig ist, das Kondensat aufnimmt und es über einen Sammelraum (136) der Wärmespeicherplatte (132) zuleitet. EMI3.6