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Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung von konstanter Temperatur, damit im Sommer kein Kühlen und im Winter kein Heizen von Raumen oder Gegenständen notwendig ist
Derartige Systeme sind beispielsweise aus SU 1769 038 A1, SU 113 268 A, SU 1065 752 A, SU 1665 791 A1, US 5 2 77 034 A oder DE 35 13 458 A1 bekannt, wonach man mittels Gasgleichung und anderen physikalischen Gesetzen versucht, Systeme zu schaffen, die beispielsweise, sich entweder aufheizen, die damit entstehende Energie (Wärme/Kälte) weiterleiten, Luftfeuchtigkeit entstehen zu lassen, oder mittels mechanischen Hilfen beispielsweise durch einen Generator Luftströmung zu erzeugen, um damit Systeme zu kühlen oder zu erhitzen und um thermische Grössen, wie die Temperatur,
konstant zu halten
Die Lösung dieses Patentanspruches knüpft an die vorigen Lösungsversuche an, jedoch handelt es sich um ein Warmeaustauschsystem mit thermischer Regelkreisschaltung.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist also demgegenüber ein Regelsystem, das NUR (ohne herkömmlichen Heiz- I Kühlmethoden) durch Druckausgleich und Mediumconditioning, annähernd konstante Bedingungen aufrecht erhält, um Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit zu regeln, um ein Heiz- / Kuhlsystem bzw. Warmetauschsystem zu schaffen, dadurch gekennzeichnet, dass aus Regelschaltung, Verdichter, Ventil, Sensor vorgegebenes Medium und mit einem konstanten, definierten System ein Warmeaustauschsystem mit thermischer Regelkreisschaltung erzeugt wird, dass die damit gewonnene Energie in Form von Wärmeunterschieden (Heiss/Kalt), beispielsweise einer Wärmetauschmaschine z. B.
Stirlingmotor, vor-, bzw. nachgeschaltet wird, und/oder dass die damit gewonnene Energie in Form von Wärmeunterschieden (Heiss / Kalt), als Kraftmaschine oder Arbeitsmaschine verwendet wir. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Regelsystem dadurch gekennzeichnet, dass Luft oder ein anderes hierfür geeignetes Medium unter Verwendung einer Energiequelle verwendet ist, und dass die thermische Regelkreisschaltung elektronisch betrieben wird
Ober Konstanthalten der Temperatur mittels Konstanthalten eines bestimmten Druckes in einem definierten System z. B. Raum, unabhängig von der Umgebungstemperatur, die von aussen einwirkt, wird im System die Temperatur konstant gehalten. Durch Wärmedurchgang und Wärmeübertragung kommt es zu einem Warmeaustausch zwischen diesen Raum mit konstant gehaltener Temperatur und der Umgebung.
Um die Temperatur im Raum konstant zu halten, wird eine Regelkreisschaltung unter Ausnützung der thermischen Zustandsgleichung p*V=m*R*T oder wenn v=/m p*v=R*T (wobei p=Druck in N/m ; V=Volumen in m3 v=spezifische Volumen ; R=Gaskonstante; m-Masse; T=Temperatur in K) verwendet. (siehe dazu Fig. 1). Aus der Gasgleichung kann erkannt werden, wenn sich eine Grösse ändert, dies automatisch Einfluss auf die anderen Grössen hat Annahme die Sottgrösse eines Regelkreises ist der Druck. Da der Druck in einem bestimmten Volumen sich auch durch Temperaturschwankungen ändert, ist somit der Druck ein Mass zur Messung der Temperatur. Wenn der Druck als Sollgrösse, Regelgrösse dient bedeutet dies, wenn p=konstant, dass p1 *v1 =konstant ist.
Damit die Formel auch stimmt muss R1-T1 konstant sein Die Temperatur im definierten System ist T1 mit p1=v1=R1=T1. Bei Umgebungstemperatur T4 mit der Zustandsgleichung p*v=R*T dass p4* v4=R4 * T4 ist, wobei die Grössen sich durch Einflüsse ändern.
Rechenbeispiel, das sich der Druck in normalen System ändert :
EMI1.1
<tb>
<tb> 1 <SEP> bar.... <SEP> 1*103 <SEP> Nimz <SEP>
<tb> im <SEP> Fall <SEP> von <SEP> Luft <SEP> entspricht <SEP> v <SEP> bei <SEP> 1 <SEP> m3 <SEP> : <SEP> bei <SEP> -50oC <SEP> Dichte <SEP> 1, <SEP> 500 <SEP> kg/m3 <SEP> v= <SEP> /D, <SEP> eMe=0, <SEP> 66 <SEP>
<tb> bei <SEP> 0 C <SEP> Dichte <SEP> 1,276 <SEP> kg/m3 <SEP> v-1/Dichte=0,78
<tb> bei+50 C <SEP> Dichte <SEP> 1,078 <SEP> kg/m3 <SEP> v=1/dichte=0,92
<tb>
im Falle von Luft R= 287 kann bei diesen Temperaturen nahezu als Konstante angesehen werden.
EMI1.2
<tb>
<tb>
0 C <SEP> entspricht <SEP> 273, <SEP> 16 <SEP> K <SEP> = > <SEP> in <SEP> der <SEP> Formel <SEP> p=""/v <SEP> ist <SEP>
<tb> bei-50"C <SEP> p=0. <SEP> 97 <SEP> bar <SEP> bei <SEP> Raum <SEP> mit <SEP> 1 <SEP> m3 <SEP> Luft
<tb> bei <SEP> +50oC <SEP> p=1, <SEP> 0 <SEP> bar <SEP> bei <SEP> Raum <SEP> mit <SEP> 1 <SEP> m3 <SEP> Luft <SEP>
<tb>
Den Druck kann man z. B. durch Dünschicht Drucksensoren oder Piezoelektrische Sensoren messen. Ein Wärmeflss kann nur dann sein, wenn ein System wärmer ist, das andere kälter. Die Wärme fliesst vom wärmeren zum kälteren System, bis die beiden Systeme gleiche Wärme besitzen, bis T4=T1 ist.
Die einzige Figur der beiliegenden Zeichnung beschreibt das Prinzip des
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Wärmetauschsystems mit Regelkreisschaltung unter Ausnützung der thermischen Zustandsgleichung p*v=R*T.
EMI2.1
<tb>
<tb>
Regelschaltung <SEP> ............................................ <SEP> 1 <SEP> ....... <SEP> ..z.B. <SEP> elektronisch <SEP> gesteuerte <SEP> Regelschaltung
<tb> Verdichter <SEP> ............................................... <SEP> 21 <SEP> ....... <SEP> . <SEP> mit <SEP> p3,v3T3
<tb> Ventil <SEP> ................................................... <SEP> 3
<tb> Mediumtransportmitte <SEP> !........... <SEP> 4
<tb> Sensor <SEP> 5....... <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Drucksensor
<tb> Raum <SEP> mit <SEP> konstanten <SEP> Grossen. <SEP> 6......... <SEP> definiertes <SEP> System <SEP> mit <SEP> p1, <SEP> v1, <SEP> T1 <SEP>
<tb> Umgebung <SEP> 7 <SEP> mit <SEP> p4, <SEP> v4, <SEP> T4 <SEP>
<tb> Energiequelle.......................... <SEP> 8....... <SEP> für <SEP> Ventil, <SEP> Verdichter, <SEP> elektronische <SEP> Regelschaltung, <SEP> Sensor
<tb> Medium...............................
<SEP> 9....... <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Luft
<tb> Raumgrenze <SEP> 10
<tb> Sensor <SEP> 11 <SEP> Messung <SEP> für <SEP> Luftfeuchtigkeit
<tb> Behalter <SEP> 12 <SEP> fur <SEP> Medium
<tb>
Mittels Sensor 5 werden im definierten System 6 Temperaturschwankungen T1 erkannt, in ein Messsignal umgewandelt, von Regelschaltung 1 mittels einer Regelgrosse, deren Bandbreite (Grosse) eingestellt werden kann, verglichen, geregelt Wenn sich also der Druck p1 bzw die Temperatur T1 im definierten System 6 ändert, ändert sich somit die Sollgrösse, also die Regelgrösse und die Regelschaltung 1 betätigt ein Ventil 3 um dem definierten System 6 sein Medium 9 zu entziehen, beziehungsweise betatigt gegebenenfalls einen Verdichter 2 um Medium 9 dem definierten System 6 zuzuführen,
damit die Gasgleichung erfullt werden kann, um Druck p1, Volumen v1, und daraus folgend Temperatur T1 konstant zu halten. Wenn das definierte System 6 eine Temperatur T1 aufweist, diese nicht mit der Umgebungstemperatur T4 (Temperatur von Umgebung 7) übereinstimmt, kommt es zu einer Wärmefluss, Temperaturausgleich damit T4=T1 wird. Das definierte System 6 mit Druck p1 und Temperatur T1 lässt keine Warmeänderung zu, da der Druck p1 eine Sollgrösse ist. Somit kommt es zu einer Kuhlung oder Erwärmung der Umgebung 7, mittels Transports des Mediums 9.
Eine Energiequelle 8 versorgt Verdichter 2, Ventil 3, Sensor 5 und Regelschaltung 1 mit der notigen Energie. Eine Regelschaltung 1 für solche Systeme kann eine elektronische Schaltung mit Soll- Istwertvergleich zwischen der Sollgrosse, den Messsensor und der Regelgrösse, die gewünschte, regelbare Grosse, sein. Die Regelgrösse kann entweder manuell, auf eine gewisse gewünschte Grösse eingestellt werden, oder eine andere Möglichkeit wäre z. B. durch Definition ; Festlegen von Kennlinien als Vergleichswerte und das programmieren von Mikrochips, oder eines Computers. Der Sensor, die Sollgrösse, kann beispielsweise ein Piezoelektrischer Drucksensor oder ein Dünnschicht Drucksensor sein, oder ein Sensor, der zur Bestimmung des Volumens oder Temperatur dient.
Die Raumgrenze 10, wo dem definierten System 6, Medium beigefügt werden kann, besteht aus festen, wärmedurchlässigen Material, wobei wärmedurchlässig es nur auf der zu kühlenden, der sich zu erwärmen versuchenden Oberfläche sein muss. Wärmeübertragung, Leitung und die Schnelligkeit (Dauer) hängt davon ab, ob das Medium 9 flüssig oder gasförmig ist, bzw. aus welchen Material, oder Materialien (Aufbau mehrerer Schichten) die Raumgrenze 10 besteht Als Medium 9 eignet sich beispielsweise Luft. Wenn man ein anderes Medium verwenden möchte, wird zwischen Verdichter 2 und Ventil 3 ein Behälter 12 zwischengeschaltet (siehe die Fig. ). Der thermische Regelkreislauf ist nun ein geschlossenes System. In der Umgebung herrscht Temperatur T4 mit Druckverhältnisse p4.
Im definierten System 6 herrschen die Grössen, die gewünscht, geregelt werden. Zwischen den Systemen kommt es zu einem Wärmefluss, Wärmedurchgang, Wärmeübergang zwischen warmen und kalten System. Dadurch entstehen zwischen der Temperatur T1 und der Umgebungstemperatur T4 Temperaturschichten, die Mischschichten, die Grenzschicht und die dabei entstehende Feuchtigkeit durch Kondensation Wo die Kondensation beginnt, kann geregelt werden, indem man den Abstand und die Intensität der Wärmeübertragung zwischen definierten System 6 und Umgebung 7 festlegt, oder durch Messung mittels Sensor 11 ermittelt und über Regelstrecke 1 mit einer Regelgrösse vergleicht, gegebenenfalls einstellt. Kennlinien, oder eine zu regelnde Grösse für die Luftfeuchtigkeit werden der Regelstrecke 1 übergeben oder einprogrammiert.
Bei Fahrersitze oder Matratzen aus beispielsweise Luftpölstem könnte man die Raumgrenze, die Systemoberfläche, also die Sitzfläche, auf eine bestimmte Temperatur bringen, die erwünscht
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wird. Siehe beispielsweise Sitze von der Firma Ricaro, jedoch mit dem Unterschied, das kein Kühlen noch Erhitzen notwendig ist, um die Sitzoberfläche auf bestimmte Temperatur zu bringen und konstant zu halten
PATENTANSPRÜCHE :
1.
Regelsystem, das NUR (ohne herkömmlichen Heiz- I Kuhlmethoden) durch
Druckausgleich und Mediumconditioning, annähernd konstante Bedingungen aufrecht erhalt, um Temperatur und / oder Luftfeuchtigkeit zu regeln, um ein Heiz- I Kuhlsystem bzw Warmetauschsystem zu schaffen, dadurch gekennzeichnet. dass aus Regelschaltung, Verdichter, Ventil, Sensor, vorgegebenes Medium und mit einem konstanten, definierten System ein Warmeaustauschsystem mit thermischer
Regelkreisschaltung erzeugt wird, dass die damit gewonnene Energie in Form von
EMI3.1
verwendet wird.