DE10009257C1

DE10009257C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung der Kondensation an Kältebrücken durch künstliche Herbeiführung einer Temperaturinversion

Info

Publication number: DE10009257C1
Application number: DE2000109257
Authority: DE
Inventors: Eberhard Wahl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-02-26
Filing date: 2000-02-26
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2020-02-27

Abstract

Bei vielen Gebäuden wird an flächigen Kältebrücken (6) Wasser abgeschieden, das von dort ablaufen kann und Schäden an dem umgebenden Gebäudebereich herbeiführen kann. DOLLAR A Die Abscheidung des Wassers an der Kältbrücke kann verhindert werden, wenn eine geringe, räumlich begrenzte Temperaturinversion erzeugt wird, die dafür sorgt, dass der kühlste Bereich der ursprünglichen Kältebrücke (1) relativ wärmer (durch einen künstlichen Erwärmungspunkt (9), als eine vorgelagerte Kondensationsfläche (4) ist. DOLLAR A Das Verfahren eignet sich besonders zur Verhinderung der Wasserabscheidung an Fensterunterseiten. Hier ist die Temperaturinversion sehr einfach unter Verwendung von Peltier-Elementen (3) herbeiführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Kondensation an Kältebrücken durch künstliche Herbeiführung einer Temperaturinversion, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei hoher Temperaturdifferenz zwischen Wohnräumen und Außenbereich kann es zur Kondensation von Raumfeuchtigkeit an Kältebrücken kommen. Regelmäßig liegen Fenster als Kältebrücken vor. Ist die Anbringung einer Heizung dort nicht baulich vorgesehen, so finden hier Luftabkühlungen Statt. Die daran vorbeiströmende Luft kühlt sich ab und in ihr enthaltenes Wasser fällt an der Kältebrücke aus. Dies kann im Einzelfall zu einer lokalen Feuchtigkeitsstelle führen, an der sich Schimmelbildung und weitere Beschädigungen einstellen.

Zur Umgehung von größeren baulichen Veränderungen zur Verhinderungen dieses Problems, werden im allgemeinen künstlich zusätzliche Kältepunkte erzeugt, an denen gezielt eine Kondensation stattfindet.

Die FR 2647832 A1 beschreibt den Einsatz eines Wärmeleiters im Fensterrahmen, über den ein solcher künstlicher Kondensationspunkt erzeugt wird. Da ein beträchtlicher Teil dieses Wärmeleiters mit der Außenluft in Verbindung ist, gleicht sich dessen Temperatur der Außenluft an. Dadurch variiert aber demzufolge auch die Temperatur des in den Innenbereich ragenden Teil des Wärmeleiters. Durch die gewollt gute Wärmeleitung folgt dieser Punkt stärker der Außentemperatur, als die Fensterfläche. Bei kalter Witterung fällt folglich das Wasser nicht am Fenster, sondern an diesem Wärmeleiter aus.

Analog arbeitet ein Luftentfeuchtungssystem gemäß Gebrauchsmuster DE 18 54 569 U, bei dem als Wärmeleiter ein mit Außenluft durchströmtes Rohr verwendet wird, welches im Raum vor der flächigen Kältebrücke entlang geführt wird.

In der GB 2199934 A wird eine abgewandelte Anordnung geschützt, bei der die Rauminnenluft durch ein geschlossenes Rohr geführt wird, in dem wiederum eine Abkühlung und somit Wasserentnahme durch einen mit dem Außenbereich verbundenen Wärmeleiter stattfindet.

Prinzipiell könnten auch handelsübliche Luftentfeuchter verwendet werden.

Diese Geräte verhelfen aber typischerweise nicht zu einer Problemlösung, da sie in keiner Verbindung zur problemverursachenden flächigen Kältebrücke stehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung den unkontrollierten Wasserniederschlag an der flächigen Kältebrücke sicher zu stoppen, ohne eine wärmeleitende Verbindung zum Außenbereich einzusetzen.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in Patentanspruch 4 beschrieben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das Prinzip der geringen künstlichen Inversion des Temperaturverlaufs, die eine örtlich determinierte Kondensation (losgelöst von der flächigen Kältebrücke [6]) herbeiführt, ist in Bild 1 + 2 dargestellt. Dabei ist stets links der kältere Außenbereich [11] und rechts der warm gehaltene Innenbereich [12] dargestellt.

Während im Normalzustand (Bild 1) die ankommende warme und feuchte Luft [7] an der Kältebrücke abkühlt [8] und zu einem Feuchtigkeits niederschlag [5] auf dem inneren Fensterglas führt, wird dies durch die gezielte Verlegung des Temperaturminimums (Bild 2) verhindert. Der untere Teil der Kältebrücke [1] wird relativ zum vorgelagerten Kältepunkt (Kondensationsfläche [4]) wärmer gehalten (Erwärmungspunkt [9]). Dies führt zu einem veränderten Luftstrom [10] und zu einem gezielten Wasserausfall [5] am Kältepunkt (Kondensationsfläche [4]). Da der Ort des Wasserausfalls bekannt ist, kann das anfallende Wasser definiert abgeführt und gesammelt werden (Prinzip Luftentfeuchter). Die notwendige geringe Temperaturdifferenz ist bereits durch minimale Leistungsaufnahmen zu erreichen. Dadurch arbeitet dieser "Luftentfeuchter" ökonomisch und gezielt am Ort des Problems.

Die Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform klarer beschrieben, wobei auf das Bild 3 Bezug genommen wird, das hier näher beschrieben wird.

Zur Herstellung der Temperaturinversion eignen sich Peltier-Elemente [3]. Die warme Seite wird mit dem unteren Teil der flächigen Kältebrücke [1] (z. B. eines Fensters) gekoppelt und die kalte Seite mit einem Wasserniederschlagsblech verbunden, das die Kondensationsfläche [4] ausbildet. Um die erzeugte Wärme des Peltier-Elements [3] gut über die Fensterbreite zu streuen, ist es sinnvoll einen Wärmeleiter (z. B. Kupferfolie [2]) auf dem Glas anzubringen. Zudem sind je nach Fensterbreite mehrere Peltier-Elemente [3] zu verwenden. Als Wärmeleiter auf dem Glas eignet sich z. B. Kupferfolie, welche in Netzform ausgestanzt ist. Die Kondensationsfläche [4] sollte ebenfalls ein gut wärmeleitendes Material sein, das zur Effizienzsteigerung mit einer hydrophoben Schicht (z. B. Teflon) überzogen sein kann. Durch die Geometrie des Bleches (z. B. Zuspitzung nach unten) wird das Wasser in ein Auffanggefäß geleitet.

In dem dargestellten Fall wurde auf eine Strukturierung des Wärmeleiters verzichtet. Zudem sind keine Stromzuführungen, Wasserauffanggefäße, sowie die Halterung und der Sichtschutz abgebildet. Das hier dargestellte System wurde bereits realisiert und konnte mit einem Leistungsverbrauch von 4,5 W die Kondensation von einer 1,1 m² großen Glasfläche abwenden. In der Praxis ist nur der zeitweise Einsatz in der kalten Jahreszeit sinnvoll. Im Sommer soll natürlich wieder die volle Fensterfläche genutzt werden. Eine Befestigung mit lösbaren Klebestreifen oder das Anpressen mit Saugnäpfen wäre somit sinnvoll und hier denkbar. Auch die Verwendung von Wärmeleitpaste zwischen der Kupferfolie und dem Glas ist praktikabel. Die notwendige spätere Reinigung der Glasfläche ist mühelos möglich.

Die Betriebskosten betragen bei einer geschätzten notwendigen Betriebsdauer von 300 h pro Jahr nur:

Für eine halbe Mark lassen sich damit kostentreibende Bauschädigungen verhindern.

Das Bild 4 zeigt ein Foto des ersten Funktionsmusters. Klar sichtbar ist die Kupferfolie auf der Fensterunterseite zur guten Wärmeableitung der Peltier- Heizleistung. Ebenfalls gut erkennbar sind die beiden (unterschiedlich langen) gekühlten Wasserabscheidungsbleche.

Alternative Ausführungsformen, sowie Erweiterungen und Ergänzungen sind möglich. So sind neben der simplen Aktivierung des Betriebes durch eine manuelle Stromschaltung noch weitere Ausgestaltungen denkbar:

- Betrieb mittels eines Feuchtesensors
- Hysteresebetrieb mittels eines Temperatursensors
- Geregelter Betrieb mittels der Sensoren

Alternative Bauformen sind auch bei der Temperaturinversion möglich. Hier können z. B. auch Heizwiderstände und miniaturisierte Kältepumpen verwendet werden.

Aus kosmetischen Gründen ist die Verwendung eines Batterie- oder Akkubetriebes (keine Kabelzuführung) wünschenswert. Dies ist in der dargelegten Leistungsaufnahme noch möglich, führt aber zu deutlich höheren Systemkosten. Bei Fenstern, die tagsüber eine gute Sonnenlichtbestrahlung erfahren, kann die Stromversorgung mittels Solarzellen und Stromspeicher erfolgen. Dabei wird die tagsüber erzeugte Energie beim nächtlichen Temperaturabfall zur Speisung der Vorrichtung verwendet.

Bezugszeichenliste

1

Kältebrücke (unterer Teil)

2

Kupferfolie

3

Peltier-Element

4

Kondensationsfläche

5

Kondensat (Wasser)

6

Kältebrücke gesamt (z. B. Fensterscheibe)

7

Warmluft

8

Abkühlende Luft

9

Künstlicher Erwärmungspunkt an der Kältebrücke

10

Veränderter Luftstrom

11

Außenbereich

12

Innenbereich (Wohnbereich)

Claims

1. Verfahren zur Verhinderung der Kondensation an flächigen Kältebrücken [6] beispielsweise an Fenstern, durch Herbeiführung einer räumlich beschränkten, künstlichen Inversion des Temperaturverlaufs zur Raummitte hin, wobei an einem der Kältebrücke [1] vorgelagerten und mittels eines aktiven Elementes künstlich kälter gehaltenen Punktes, ein gezielter Wasserniederschlag herbeigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als aktives Element ein Peltier-Element verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als aktives Element eine miniaturisierte Kältepumpe verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die warme Seite des Peltier-Elementes [3] mit der flächigen Kältebrücke [1] wärmeleitend verbunden ist und die der Kältebrücke [1] rauminnenseitig vorgelagerte kalte Seite des Peltier-Elementes [3] mit einem wärmeleitenden Material verbunden ist, welches als Kondensationsfläche [4] ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsfläche [4] mit einem hydrophoben Material derart beschichtet ist, dass eine vereinfachte Ableitung des Kondensationswassers [5] erzielbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationsfläche [4] nach unten spitz zulaufend ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeleiter auf der Kältebrücke [1] eine Kupferfolie [2] aufgebracht wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferfolie [2] eine netzförmige Ausstanzung aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung unter Verwendung von Saugnäpfen oder lösbaren Klebestreifen an der Kältebrücke [1] befestigbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit Solarzellen oder Speicherakkumulatoren betreibbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mittels eines Feuchtesensors und/oder eines Temperatursensors regelbar ist.