DE10048339A1 - Isolationsvorrichtung für einen Raum - Google Patents

Abstract

Die Isolationsvorrichtung (4) für einen Raum (2) weist ein Isolationselement (8) mit einem Hohlraum (24) auf, wobei der im Hohlraum (24) herrschende Druck steuerbar ist. Dies ermöglicht das Isolationsvermögen flexibel zu variieren und insbesondere den Umweltbedingungen anzupassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Isolationsvorrichtung für einen Raum, insbesondere für ein Gebäude oder ein Kraftfahrzeug.

Insbesondere bei Gebäuden ist es bekannt, die Außenseiten, wie die Fassadenseiten und das Dach, zu isolieren, um die Heizenergie für das Gebäude gering zu halten. Zur Isolation werden hierbei generell Materialien mit geringer Wärmeleitfä­ higkeit und einem vorgegebenen materialspezifischen Isolati­ onsvermögen verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine effiziente Isolierung ei­ nes Raumes zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine In­ stallationsvorrichtung für einen Raum mit einem einen Hohl­ raum aufweisenden Isolationselement, wobei der im Hohlraum herrschende Druck steuerbar ist.

Der wesentliche Vorteil dieser Isolationsvorrichtung ist dar­ in zu sehen, dass das Isolationsvermögen nicht statisch ist, sondern den momentan herrschenden Bedingungen angepasst wer­ den kann. Je nach Isolationsbedarf wird hierzu der Druck im Hohlraum des Isolationselements erhöht bzw. erniedrigt. Hier­ durch wird also die Wärmeleitfähigkeit eingestellt, die über einen relativ großen Bereich variiert werden kann. Die Isola­ tionsvorrichtung ermöglicht eine flexible Reaktion auf die jeweils herrschenden Randbedingungen. So wird beispielsweise einerseits durch Einstellen eines hohen Drucks, insbesondere eines Überdrucks eine hohe Wärmeleitfähigkeit eingestellt, wenn die Außentemperatur - beispielsweise nach einer Kältepe­ riode - über der Raumtemperatur liegt. Andererseits wird bei einer geringen Außentemperatur im Hohlraum ein niedriger Druck, insbesondere ein Unterdruck (Vakuum) erzeugt und so ein hohes Isolationsvermögen geschaffen. Die Begriffe Unter­ druck und Überdruck beziehen sich hierbei auf den Atmos­ phärendruck.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist der Hohlraum über eine Vakuumleitung mit einer Pumpe verbunden. Die Pumpe dient da­ bei vorzugsweise sowohl als Vakuumpumpe zum Erzeugen eines Unterdrucks im Hohlraum als auch als Kompressor zum Erzeugen eines Überdrucks im Hohlraum.

Bevorzugt ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe der Druck in Abhängigkeit eines gewünschten Isolations­ vermögens steuerbar ist. Mit dieser Steuervorrichtung ist insbesondere eine automatische Steuerung ohne manuelle Ein­ griffe möglich.

Zweckdienlicherweise werden als Steuerparameter die Tempera­ tur und/oder die Wärme herangezogen. Hierzu ist der Steuer­ vorrichtung ein Wärme- und/oder Temperaturfühler zugeordnet. Zur Ermittlung des benötigten Isolationsvermögens kann hier­ bei auch ein Vergleich zwischen den Rauminnenwerten und den Raumaußenwerten herangezogen werden. Ein Wärmefühler eignet sich insbesondere dann, wenn beispielsweise die Außentempe­ ratur noch gering ist, jedoch bereits aufgrund von Sonnenein­ strahlung eine vergleichsweise hohe Wärmestrahlung auftritt, die zur Erwärmung herangezogen werden kann.

Zweckdienlicherweise sind mehrere Isolationselemente vorgese­ hen, deren Drücke unabhängig voneinander steuerbar sind. Da­ mit besteht die Möglichkeit, auf lokale Gegebenheiten zu rea­ gieren. Insbesondere im Hinblick auf ein Gebäude ist dies von Vorteil, um an unterschiedlich ausgerichteten Fassadenseiten, beispielsweise an der Südseite und an der Nordseite, durch unterschiedliche Ansteuerung unterschiedliche Wärmeleitfä­ higkeiten einzustellen.

Um auch große Flächen in einfacher Weise zu isolieren, sind gemäß einer bevorzugten Ausführung mehrere Isolationselemente vorgesehen, deren Hohlräume miteinander verbunden sind. Dabei ist für die Steuerung des Drucks in den Hohlräumen eine ge­ meinsame Vakuumleitung mit der Pumpe verbunden.

Vorzugsweise weist die Isolationsvorrichtung eine Stütz­ struktur zur mechanischen Stabilisierung auf. Damit ist auch eine großflächige Isolierung, beispielsweise bei Gebäudefas­ saden möglich. Die Stützstruktur ist beispielsweise eine Stützen-Strebenstruktur oder auch eine Wabenstruktur.

Zweckdienlicherweise ist die Isolationsvorrichtung für einen Aufenthaltsraum für Personen, wie beispielsweise ein Gebäude vorgesehen. Daneben dient die Isolationsvorrichtung insbeson­ dere auch zur Isolation von Kraftfahrzeugen oder sonstigen Transportmitteln. Dabei kommt die Isolationsvorrichtung auch für Transportmittel im Bereich des Güterverkehrs in Betracht.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Isolation eines Raums, bei dem der Druck in einem Hohlraum eines Isolationselements in Abhängigkeit eines gewünschten Isolationsvermögens gesteuert wird.

Die im Hinblick auf die Isolationsvorrichtung erwähnten Vor­ teile und bevorzugten Ausführungen sind sinngemäß auf das Verfahren zu übertragen. Bevorzugte Weiterbildungen des Ver­ fahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schemati­ schen Darstellungen:

Fig. 1 ein Gebäude mit einer Isolationsvorrichtung und

Fig. 2 ein Isolationselement mit einer Stützstruktur.

Gemäß Fig. 1 weist ein Gebäude 2 eine Isolationsvorrichtung 4 auf. Das Gebäude 2 ist beispielsweise ein Wohnhaus oder auch ein Bürogebäude mit Fassadenseiten 6A, B. Die Isolationsvor­ richtung 4 umfasst eine Vielzahl von an den Fassadenseiten 6A, B angebrachten Isolationselementen 8, eine Steuervorrich­ tung 10, zwei Pumpen 12A, B sowie zwei Messfühler 14A, B. Die Messfühler 14A, 14B stehen mit der Steuervorrichtung 10 in Da­ tenverbindung und übermitteln an diese Messdaten M1, M2. Die Pumpen 12A, 12B stehen jeweils über eine Vakuumleitung 16A, 16B mit den Isolationselementen 8 der einen Fassadenseite 6A bzw. mit denen der anderen Fassadenseite 6B in Verbindung. Die Pumpen 12A, 12B werden über Steuerleitungen 18A, 18B von der Steuervorrichtung 10 angesteuert.

Ein beispielhafter Aufbau eines Isolationselements 8 ist in Fig. 2 dargestellt. Danach weist das Isolationselement 8 eine Stützstruktur auf bestehend aus Längsstreben 20 und Querstre­ ben 22. Zwischen den Streben 20, 22 ist ein Hohlraum 24 einge­ schlossen, der über einen Vakuumstutzen 26 an die Vakuumlei­ tung 16A, B anschließbar ist. Der Vakuumstutzen 26 ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass zwei Isolationselemente 8 miteinander verbunden werden können, um ein gemeinsames I­ solationselement zu bilden. Das Isolationselement 8 wird zweckmäßigerweise in Fassadenelemente integriert wie sie bei­ spielsweise beim Fassadenbau eingesetzt werden. Dadurch ist der Installationsaufwand gering.

Beim Betrieb der Isolationsvorrichtung 2 wird der Druck im Hohlraum 24 in geeigneter Weise eingestellt, um das Isolati­ onsvermögen, also die Wärmeleitfähigkeit, des Isolationsele­ ments 8 entsprechend den Anforderungen und in Abhängigkeit der äußeren Randbedingungen einzustellen. Vorzugsweise wird hierbei in den Hohlraum 24 Luft eingepumpt oder abgepumpt. Anstelle der Luft kann auch ein anderes geeignetes Medium herangezogen werden. Insbesondere besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit des gewünschten Isolationsvermögens, unter­ schiedliche gasförmige oder auch flüssige Medien mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten in den Hohlraum 24 einzu­ bringen.

Ein wesentliches Merkmal der Isolationsvorrichtung 2 ist die Steuerbarkeit des Isolationsvermögens. Je nach gewünschtem Isolationsvermögen wird in den Isolationselementen 8 für eine hohe Wärmeleitung entweder ein Überdruck erzeugt. Oder es wird in den Isolationselementen 8 ein Unterdruck (Vakuum) er­ zeugt, um eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ein hohes Iso­ lationsvermögen zu bereitzustellen.

Bei größeren Fassaden ist es dabei zweckmäßig, einzelne Iso­ lationselemente 8 oder Gruppen von Isolationselementen 8 un­ abhängig voneinander anzusteuern, wie dies gemäß Fig. 1 vorge­ sehen ist. Und zwar werden die Isolationselemente 8 der einen Fassadenseite 6A gemeinsam über die Pumpe 12A angesteuert. Die Isolationselemente 8 der anderen Fassadenseite 6B werden unabhängig hiervon über die Pumpe 12B ebenfalls gemeinsam an­ gesteuert. Die eine Fassadenseite 6A ist beispielsweise die Südseite, die einer hohen Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist, wie dies anhand der schematisch dargestellten Sonne 28 illu­ striert ist. Demgegenüber ist die andere Fassadenseite 6B ei­ ner deutlich geringeren Sonneneinstrahlung ausgesetzt.

Über die Messfühler 14A, 14B werden vorzugsweise sowohl die Außentemperatur als auch die Wärmeeinstrahlung erfasst und als Messwerte M1, M2 an die Steuervorrichtung 10 übermittelt. Diese ermittelt anhand der Messwerte M1, M2 und anhand eines gewünschten Wärmebedarfs im Gebäude 2 den notwendigen Druck und das notwendige Isolationsvermögen an den beiden Fassa­ denseiten 6A, 6B.

Die Isolationsvorrichtung 4 ermöglicht dadurch beispielsweise an der ersten Fassadenseite 6A bei ausreichender Sonnenein­ strahlung eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit einzu­ stellen, um die Sonneneinstrahlung zur Erwärmung des Gebäudes heranzuziehen. Gleichzeitig wird auf der zweiten Fassadenseite 6B eine geringe Wärmeleitfähigkeit eingestellt, um ei­ nen Wärmeabtransport aus dem Gebäude 2 in die Umgebung mög­ lichst zu vermeiden. Nimmt nunmehr die Sonneneinstrahlung stark zu, so wird das Isolationsvermögen an der ersten Fassa­ denseite 6A erhöht, um ein Aufheizen des Gebäudes 2 möglichst zu unterbinden. Dies ist insbesondere im Sommer von Vorteil, um das Gebäude 2 kühl zu halten. Für eine möglichst effizi­ ente Steuerung des Isolationsvermögens wird der Druck in den Hohlräumen 24 der einzelnen Isolationselemente 8 bei Bedarf daher im Verlauf eines Tages variiert.

Claims (13)

1. Isolationsvorrichtung (4) für einen Raum (2) mit einem ei­ nen Hohlraum (24) aufweisenden Isolationselement (8), wobei der im Hohlraum (24) herrschende Druck steuerbar ist.

2. Isolationsvorrichtung (4) nach Anspruch 1, bei der der Hohlraum (24) über eine Vakuumleitung (16A, B) mit einer Pumpe (12A, B) verbunden ist.

3. Isolationsvorrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Steuervorrichtung (10) vorgesehen ist, mit der in Abhän­ gigkeit eines gewünschten Isolationsvermögens der Druck steu­ erbar ist.

4. Isolationsvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Steuervorrichtung (10) ein Wärme- und/oder Temperaturfühler (14A, B) zugeordnet ist.

5. Isolationsvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mehrere Isolationselemente (8) vorgesehen sind, deren Drücke unabhängig voneinander steuerbar sind.

6. Isolationsvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mehrere Isolationselemente (8) vorgesehen sind, deren Hohlräume (24) miteinander verbunden sind, und die über eine gemeinsame Vakuumleitung (16A, B) mit der Pumpe (12A, B) verbunden sind.

7. Isolationsvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Stützstruktur (20, 22) zur mechani­ schen Stabilisierung vorgesehen ist.

8. Isolationsvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der das Isolationselement (8) an einer Außenseite ei­ nes Aufenthaltsraums für Personen, insbesondere an einer Au­ ßenseite (6A, B) eines Gebäudes (2), angeordnet ist.

9. Verfahren zur Isolation eines Raums (2), bei dem der Druck in einem Hohlraum (24) eines Isolationselements (8) in Abhän­ gigkeit eines gewünschten Isolationsvermögens gesteuert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Druck temperatur­ abhängig gesteuert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Druck wär­ meabhängig, insbesondere in Abhängigkeit einer auf das Isola­ tionselement (8) auftreffenden Wärmestrahlung, gesteuert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem meh­ rere Isolationselemente (8) vorgesehen sind, deren Drücke un­ abhängig voneinander gesteuert werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem für ein hohes Isolationsvermögen ein Unterdruck und für ein nied­ riges Isolationsvermögen ein Überdruck im Isolationselement (8) eingestellt wird.