DE102005055378A1

DE102005055378A1 - Paneel mit Vakuum und/oder mit Latentspeichermasse

Info

Publication number: DE102005055378A1
Application number: DE102005055378A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Paul
Original assignee: PAUL WAERMERUECKGEWINNUNG GmbH; Paul Warmerueckgewinnung GmbH
Current assignee: PAUL WAERMERUECKGEWINNUNG GmbH; Paul Warmerueckgewinnung GmbH
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-05-24

Abstract

Paneel mit Vakuum oder Latentspeichermasse gefüllt zur Nutzung bei der Wärmerückgewinnung und bei Steuerschrankgehäusen zur Wärmedämmung bzw. Wärme- und Kältespeicherung unter Ausnutzung zeitlich versetzt vorliegender unterschiedlicher Temperaturniveaus.

Description

Stand der Technik
Diese Erfindung kann in allen Apparaten und Geräten mit Wärmetausch-, speicher- und Kältespeicher-Funktionen eingesetzt werden.

Bisher eingesetzte Wärmetauscher kommen in ihrer Leistung bei besonders kritischen Temperaturbereichen oft an ihre Grenzen, z. B. wird durch die extreme sommerliche Sonneneinstrahlung mittags auf ein Steuerschrank-(bzw. Multifunktions-)Gehäuse eine besonders hohe Wärmeabgabe aus dem Innenraum des Gehäuses (in dem zusätzliche Wärme durch die Elektronik-Bauteile entsteht und durch die Innenluft abzuführen ist) gefordert. Der Innenluft-Außenluft-Wärmetauscher (2) (1) ist dann überfordert, zumal zum „Kühlen" mittags nur relativ warme Außenluft zur Verfügung steht.

In ähnlicher Weise stellt sich die Situation in einem Wohnhaus mit kontrollierter Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung dar: die von außen angesaugte sommerlich-warme Außenluft (z. B. 24°C) erwärmt sich im Wärmetauscher ungewollt zusätzlich, wenn die vom Haus abgesaugte Abluft durch die mittägliche Sonneneinstrahlung (insbesondere durch Glasbauteile) sehr warm ist, z. B. 28°C; hier würde in dem Wärmetauscher die Außenluft von 24°C auf ca. 27,5°C erwärmt werden, wodurch die Raumtemperatur noch weiter steigt.

Zwar wird für solche Fälle oft auch die Außenluft in einem Erdrohrwärmetauscher gekühlt und dann im Bypass am Wärmetauscher vorbei geführt; die teuren Erdarbeiten, sowie die Kosten für Erdrohr und Verlegung werden deutlich höher als bei einem Latentspeicher und bedingen zudem genügend Außenfläche, z. B. Gartenland. Bei beiden Geräten (Apparaten) bestehen häufig Temperaturunterschiede – auch am Latentwärmespeicher. Zur Minderung von ungewollten Wärmeübertragungsprozessen dienen Dämmmaterialien, die aber wegen ihrer relativ hohen Materialdicken (im Vergleich zur Gerätekontruktion aus Metall oder Kunststoff) oft konstruktive oder Platzprobleme mit sich bringen. Die in diesen o. g. beiden Beispielen geschilderten Kühlaufgaben lassen sich bei tageszeitlich bedingten hohen Temperaturen (mittags) schwierig realisieren.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Temperatur bei kühleren Tageszeiten (z. B. abends, nachts, morgens) in der Weise zu nutzen, dass diese relative Kühle gespeichert wird und zu einer Tageszeit mit maximaler Kühlleistung (mittags) genutzt wird. Außerdem soll eine dünnwandige Dämmplatte mit guter Isolierwirkung bei der Gerätekonstruktion eingesetzt werden.

Gegenstand und Vorteile der Erfindung

Für solche Wärme-(bzw. Kälte-)Speicheraufgaben können erfindungsgemäß sehr gut Paneele mit Latentwärmespeichermaterialien verwendet werden.

Diese Latentwärmespeichermaterialien lassen sich auf die gewünschte Schmelztemperatur modifizieren, d. h. es besteht die Möglichkeit, bei verschiedenen Kühlaufgaben die Speichermasse anzupassen. Z. B. kann man hierzu Paraffin- oder Salzspeicher einsetzen.

Auch punktuell kann man ein Latentwärmespeicherpaneel gezielt bei „Wärmenestern" in Schaltschränken (Bauteile mit hoher Wärmeabgabe) einsetzen. Es ist hier günstig, bei einer hohen Temperatur die Wärme punktuell abzuführen an die Speichermasse! Wenn diese hohe Wärmeabgabe über den Luftstrom realisiert würde, stellt sich ein Mischeffekt ein – die Luft hat eine geringere Temperatur; damit stellt sich ein kleinerer Temperaturgradient beim Abkühlen im Luft-Luft-Wärmetauscher ein; die Wärmeabfuhr ist also bei hoher Temperatur direkt am Bauteil günstiger. Das Bauteil ist gut wärmeleitend mit dem Latentwärmespeicherpaneel verbunden. Die Latentwärmespeicher (1) können in Kombination mit Wärmerückgewinnungsgeräten so eingesetzt werden, dass sie vom Abluftstrom und/oder Außenluftstrom und/oder Zuluftstrom durchströmt werden. Die Anbringung der Vakuum-Dämmpaneele ist an den Wärmerückgewinnungsgeräten und an Schaltschrankgeräten bzw. deren Kühlaggregaten als gesamte Gehäusekonstruktion, aber auch bereichsweise dort anwendbar, wo der Temperaturunterschied zwischen Aufstellraum und Innenluft am größten ist.

Zeichnungen
In 1 sind 3 Elemente der Erfindung an einem Schaltschrank mit Kühlaggregat (im Kopf) dargestellt:
Latentwärmespeicher-Paneel (1), latentwärmespeicherndes Zusatzteil (3) unter einem wärmeabgebenden Bauteil (4) und ein bereichsweise am Kopf (6) des Gerätes eingesetztes Vakuum-Dämm-Paneel (5).
In 2 ist das Vakuum-Dämm-Paneel (5) über die gesamte Oberseite des Kopfteiles (6) des Schaltschrankgerätes gestreckt.
In den 3 bis 6 werden Wärmerückgewinnungsgeräte mit Latentwärmespeicher (1) gezeigt, eingebaut in Abluft-, Außenluft- und Zuluftstrom.
5 zeigt ein Wärmerückgewinnungsgehäuse mit Vakuum-Dämm-Paneel (5), im Kaltbereich des Gerätes (Außen- und Fortluftbereich) zur Wärmedämmung gegen den wärmeren Aufstellraum eingesetzt.
In 7 ist ein besonders gestaltetes Paneel im Querschnitt dargestellt, bei welchem das Latentspeichermaterial (17) schachbrettähnlich eingeschlossen ist.
8 zeigt ein Paneel mit wärmetauschflächen-vergrößernden Rippen.
9 zeigt zwei Latentwärmespeicher, die über ein Wärmetransportmittel (19) mit dem kühlenden Medium verbunden sind.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 wird ein Schaltschrankgehäuse mit Klimamodul mit integriertem Latentwärmespeicher (1) im Kopfbereich gezeigt. Die Platzierung des Klimamoduls ist auch an jeden anderen Gehäusebauteil möglich. Abends oder nachts wird sich durch die kühlere Außentemperatur und evtl. durch geringere Wärmeabgabe der elektronischen Bauteile (z. B. durch weniger Telefonate) eine kühlere Innenraumlufttemperatur im Luftstrom (10) einstellen. Der Latentwärmespeicher (1) kann Wärme an den Luftstrom (10) abgeben – das Speichermaterial erstarrt und stellt damit einen Kältespeicher dar. Der erwärmte Luftstrom (10) kann im nachfolgenden Luft-Luft-Wärmetauscher (2) an den kühleren Abend- oder Nachtstunden sehr gut durch die kühlere Außenluft (12) gekühlt werden. Am Folgetag kann bei höheren Temperaturen im Innenluftkreis (10) der Kältespeicher (1) Wärme aufnehmen; die Rest-Abkühlung des Luftstromes (10) erfolgt im Luft-Luft-Wärmetauscher (2). Natürlich kann der Latentwärmespeicher (1) auch im Luftstrom (11), also hinter dem Luft-Luft-Wärmetauscher (2) eingesetzt werden – dann muss auch eine entsprechende temperaturspezifische Speicherzusammensetzung gewählt werden.
Ähnlich ist das Funktionsprinzip bei Wärmerückgewinnungsgeräten (3 bis 6).
3 zeigt ein Beispiel, wo im mittäglichen warmen Abluftstrom (26°C) der Latentwärmespeicher (1) Wärme aufnimmt und der Luft-Luft-Wärmetauscher (2) dann erfindungsgemäß sogar mittags! eine Abkühlung des Außenluftstromes von 24°C auf 21°C bewirkt.
4 zeigt die kühlende Wirkung des Außenluftstromes (30°C → 24°C); der Nutzen (kühle Luft!) bleibt durch Umgehung des Wärmetauschers (2) in Form eines Bypasses (8) erhalten.
5 zeigt, dass die Nutzung des Bypasses (8) keine Wirkung hat (26°C Zuluft), wenn der Latentwärmetauscher 1 im Abluftstrom platziert ist – die Außenluft wird durch den Luft-Luft-Wärmetauscher (2) geleitet, um die am Latentspeicher (1) bewirkte Abluftkühlung (24°C → 20°C) zu nutzen. Die Bypass-Klappe (9) wird erst dann umgestellt und der Bypass (8) freigegeben, wenn der Außenluftstrom (z. B. durch ein Erdrohr gekühlt) kälter als 20°C (Abluft-Temperatur) in das Wärmerückgewinnungsgerät eintritt.
6 zeigt eine Version, bei der die Zuluft gekühlt wird: ohne Erdrohrwärmetauscher von 24°C auf 18°C oder mit Erdrohrwärmetauscher von 20°C (mittags) auf 17°C. Gleichzeitig kann der Latentwärmespeicher aber auch zur Zulufterwärmung bei zu kühlen Nachttemperaturen (Außenluft) genutzt werden; die Wärme wird dann bei tageszeitlich und klimatisch bedingten höheren Außentemperaturen gespeichert.
7 und 8 zeigen Ausführungsformen des Latentspeicher-Paneels: ein schachbrettähnlich gestaltetes Paneel mit Latentspeichermaterial (17) gefüllt und andererseits mit zu wärmenden oder zu kühlenden Medium; zum anderen in 8 ein Paneel mit wärmetauschfläche-vergrößernden Rippen.
in 9 werden zwei alternierend beschickte Latentspeicher gezeigt. Diese Speicher können (müssen aber nicht) mit zwei Speichermassen mit jeweils unterschiedlichem Schmelzpunkt gefüllt werden. Der Wärme-(Kälte-)Transport erfolgt über ein Wärmetransportmedium zwischen Latentspeicher und kühlendem Gerät.

1: Latentwärmespeicher
2: Luft-Luft-Wärmetauscher
3: latentwärmespeicherndes Zusatzteil
4: wärmeabgebendes Bauteil
5: Vakuum-Dämm-Paneel
6: Kopf eines Schaltschrank-(oder Multifunktional-)Gehäuses
7: Schaltschrank-(oder Multifunktional-)Gehäuse
8: Sommer-Bypass
9: Sommer-Bypassklappe
10: Innenluftkreis-Eintritt in Kühlaggregat
11: Innenluftkreis-Austritt aus Kühlaggregat
12: Außenluftkreis-Eintritt in Kühlaggregat
13: Außenluftkreis-Austritt aus Kühlaggregat
14: Ventilator-Innenluftkreis
15: Ventilator-Außenluftkreis
16: schachbrettähnlich aufgebautes Paneel mit Latentspeichermasse
17: Latentspeichermasse
18: Wärmetausch-Rippen
19: Wärmetransport-Mittel

Claims

Paneel mit einem Innenraum aus Vakuum oder mit Latentspeicher gefüllt, gekennzeichnet dadurch, dass dieses jeweils separat oder beide Paneele kombiniert in/an einem Wärmerückgewinnungsgerät oder in/an einem Steuerschrank-(bzw. Multifunktional-)Gehäuse oder/und deren Kühlaggregat oder separat (allein) eingesetzt wird, wodurch zeitlich versetzt vorliegende unterschiedliche Temperaturniveaus ausgenutzt werden und zusätzlich oder alternativ Wärmeströme durch Temperaturunterschiede an der jeweiligen Gehäusekonstruktion durch eine Vakuum-Dämmplatte gemindert werden.
Latentwärmespeicherpaneel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere verschiedene Speichermedien aus brandschutztechnischen Gründen oder schmelzpunktbedingten Gründen umeinander, ineinander oder aneinander gefügt sind oder durch ein Wärmetransportmittel (19) miteinander verbunden sind, wobei das Wärmetransportmittel die Wärme aus dem Gerät abführt bzw. hinführt und dabei die Wärme zu/von dem ersten Speichermedium geführt wird oder temperaturbedingt zu/von dem zweiten Speichermedium geführt wird, wobei diese Kühlversion auch mit einer Außenluftkühlung (12) kombiniert sein kann.
Paneel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paneel mit Latentspeichermasse als Zusatzteil (3) am/im Steuerschrankgehäuse so platziert ist, dass im besonderen Maße wärmeabgebende Bauteile (4) in einem konkreten Temperaturbereich Wärme in den Latentspeicher (3) abgeben kann.
Paneel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paneel mit Latentspeichermasse (1) vor und/oder nach einem Wärmetauscher (2) platziert ist und in einem definierten Temperaturbereich Wärme in den Latentwärmespeicher abgegeben wird.
Paneel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paneel mit Latentspeichermasse (1) ohne Kombination mit einem Luft-Luft-Wärmetauscher eingesetzt wird.
Paneel nach Anspruch 1 und/oder 2 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paneel eine schachbrettähnliche Querschnittsform (16) aufweist und die jeweils versetzt angeordneten Kanäle mit Latentspeichermasse (17) gefüllt sind.
Latentspeicher-Paneel nach Anspruch 1 und/oder 2 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Paneel zur Vergrößerung der Wärmetauscherfläche luftseitig mit Rippen (18) versehen ist, die wellenförmig, trapezförmig oder ähnlich geformt sind.
Paneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumdämmpaneel (5) insbesondere an besonders kritischen Stellen eingesetzt wird.