DE102016222248A1

DE102016222248A1 - Temperature-dependent switching mechanism and its use

Info

Publication number: DE102016222248A1
Application number: DE102016222248.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Maurer; Tilmann E. Kuhn; Thibault PFLUG; Stefan Gschwander
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-05-17
Also published as: WO2018087283A1; EP3538818A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schaltmechanismus 1 mit einem Aktor und einer Transmissionsmechanik 5, wobei die Transmissionsmechanik 5 eingerichtet ist, mittels einer von dem Aktor 4 aufbringbaren Schaltkraft ein Umschalten zwischen zwei Schaltzuständen zu bewirken. Der Aktor 4 weist einen, ein Phasenwechselmaterial 6 beinhaltenden, Behälter 7 auf und die Schaltkraft wird durch eine Volumenänderung des Phasenwechselmaterials 6 bei einem temperaturänderungsbedingten Phasenwechsel zwischen zwei Phasenzuständen des Phasenwechselmaterials 6 aufgebracht.The invention relates to a temperature-dependent switching mechanism 1 with an actuator and a transmission mechanism 5, wherein the transmission mechanism 5 is arranged to effect a switching between two switching states by means of a can be applied by the actuator 4 switching force. The actuator 4 has a container 7 containing a phase change material 6, and the switching force is applied by a volume change of the phase change material 6 during a temperature change phase change between two phase states of the phase change material 6.

Description

Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen Schaltmechanismus mit einem Aktor und einer Transmissionsmechanik, wobei die Transmissionsmechanik eingerichtet ist mittels einer von dem Aktor aufbringbaren Schaltkraft ein Umschalten zwischen zwei Schaltzuständen zu bewirken. Weiterhin betrifft die Erfindung dessen Verwendung in einer Klimaanlage.The invention relates to a temperature-dependent switching mechanism with an actuator and a transmission mechanism, wherein the transmission mechanism is set up by means of a switchable by the actuator switching force to effect a switching between two switching states. Furthermore, the invention relates to its use in an air conditioning system.

Temperaturabhängige Schaltmechanismen werden z.B. eingesetzt, um ein Gebäude in einer kühlen Sommernacht durch die Außenluft abzukühlen. Dazu kann eine als Lüftungsanlage ausgeführte Klimaanlage verwendet werden, wofür elektrische Hilfsenergie zum Betrieb von Ventilatoren und zu deren Einschalten benötigt wird. Weiter werden zur Gebäudeklimatisierung Öffnungen in der Gebäudehülle des Gebäudes verwendet, die ebenfalls elektrisch oder manuell geschaltet, d.h. geöffnet oder geschlossen, werden, z.B. um während Sommertagen wenig Hitze in das Gebäude zu lassen und in Winternächten wenig Wärme nach außen zu verlieren.Temperature dependent switching mechanisms are e.g. Used to cool a building from the outside air on a cool summer night. This can be done using a ventilation system designed as a ventilation system, for which electrical auxiliary power is required for the operation of fans and their switching. Further, for building air conditioning, openings are used in the building envelope of the building, which are also electrically or manually switched, i. opened or closed, e.g. to keep little heat in the building during summer days and to lose little heat on winter nights.

Die WO2014/l14563 offenbart einen gattungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus in einem Fassadenelement mit schaltbarem Wärmeübergangskoeffizienten (U-Wert). Als Aktor dient dabei z.B. ein elektrische Hilfsenergie benötigender Elektromotor, der die Schaltkraft aufbringt, um zwischen einem hohen und niedrigen U-Wert zu schalten, was notwendigerweise über eine Transmissionsmechanik zur Kraftübertragung geschieht. Neben dem Energieverbrauch und den Kosten solcher Konzepte erschwert diese auch den Bauablauf, wenn die Fassaden mit elektrischer Hilfsenergie und einer Steuerung vernetzt werden müssen.WO2014 / l14563 discloses a generic temperature-dependent switching mechanism in a facade element with switchable heat transfer coefficient (U-value). As an actuator, e.g. an electric power required electric motor that applies the switching force to switch between a high and low U value, which is necessarily done via a transmission mechanism for transmitting power. In addition to the energy consumption and the cost of such concepts, this also complicates the construction process, when the facades with electrical auxiliary power and a controller must be networked.

Elektromotoren als Aktoren stellen keine preiswerte Technologie dar, die dezentral autark eingesetzt werden kann, um z.B. Öffnungen so zu öffnen und zu schließen, dass in einer Sommernacht Wärme nach außen abgeführt, am Wintertag Wärme von außen nach innen geführt wird und innen und außen an Sommertagen und in Winternächten gut voneinander isoliert sind. Auch eine lokale Erzeugung und Speicherung von elektrischer Energie z.B. durch ein kleines Photovoltaik-Modul (PV-Modul) und eine Batterie stellt hierzu keine preisgünstige Alternative dar. Zudem würde dies zu ästhetischen Beeinträchtigungen bei der Gestaltung der Gebäudehülle führen.Electric motors as actuators are not inexpensive technology that can be used decentralized autonomously, e.g. To open and close openings so that heat is dissipated to the outside on a summer's night, heat is transferred from outside to inside on winter's day and are well insulated inside and out on summer days and in winter nights. Also, a local generation and storage of electrical energy, e.g. a small photovoltaic module (PV module) and a battery is not a cheap alternative. In addition, this would lead to aesthetic impairments in the design of the building envelope.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen temperaturabhängigen Schaltmechanismus und dessen Verwendung bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik verringert, wobei ein autarker Einsatz ohne Zuführung von elektrischer Energie ermöglicht werden soll.The object of the present invention is to provide a temperature-dependent switching mechanism and its use, which reduces the disadvantages of the prior art, wherein a self-sufficient use without supply of electrical energy to be made possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und dessen Verwendung gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.The object is achieved by a device according to claim 1 and its use according to claim 13. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.

Bei einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus weist der Aktor eines gattungsgemäßen Schaltmechanismus einen, ein Phasenwechselmaterial (PCM) beinhaltenden Behälter auf. Dabei wird die Schaltkraft durch eine Volumenänderung des Phasenwechselmaterials bei einem temperaturänderungsbedingten Phasenwechsel zwischen zwei Phasenzuständen des Phasenwechselmaterials aufgebracht. Das PCM ist entsprechend der gewünschten Temperatur, bei der der Phasenwechsel, z.B. von einem festen in einen flüssigen Zustand oder umgekehrt, eintreten soll, auszuwählen um ein Schalten bei dieser Temperatur zu ermöglichen. Das PCM wird in dem Behälter mit einer ausreichenden Anbindung an diese Temperatur gelagert, z.B. die Außentemperatur außerhalb eines Gebäudes. Die Transmissionsmechanik dient als Mechanismus zur Kraftübertragung beim Schalten.In a temperature-dependent switching mechanism according to the invention, the actuator of a generic switching mechanism has a container containing a phase change material (PCM). In this case, the switching force is applied by a change in volume of the phase change material in a temperature change phase change between two phase states of the phase change material. The PCM is according to the desired temperature at which the phase change, e.g. from a solid to a liquid state, or vice versa, to select to allow switching at that temperature. The PCM is stored in the container with sufficient attachment to this temperature, e.g. the outside temperature outside a building. The transmission mechanism serves as a mechanism for transmitting power during shifting.

Mit dem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus (PCM-Modul) kann z.B. eine ohne elektrische Hilfsenergie schaltende Öffnung (selbstschaltende Öffnung) zum Kühlen und Heizen eines Gebäudes durch Umgebungsluft verwirklicht werden. Wird ein tägliches Schalten nicht benötigt, so kann der Schaltmechanismus ein thermisch schaltendes PCM-Element aufweisen, das z.B. im Winter eine andere Schaltposition einnimmt als im Sommer. Ein Schalten nach Tieftemperatur- und Hochtemperaturphasen, z.B. Winter-Sommer, kann auch für Mechanismen verwendet werden, die keine Öffnungen beinhalten, z.B. für das Ausrichten von PV-Modulen, von Sonnensegeln von Satelliten und/oder zum Frostschutz. Der erfindungsgemäße Schaltmechanismus benötigt keine Hilfsenergie zum Schalten. Das Schalten erfolgt durch Aufnahme und/oder Abgabe von Energie aus der Umgebungswärme und/oder an die Umgebungswärme. Dadurch ist z.B. eine erfindungsgemäß selbstschaltend ausgeführte Öffnung ökologisch, preiswert, robust und autark. Die Autarkie erleichtert z.B. den Einbau in eine Fassade und somit einen Bauprozess eines Gebäudes und die Nutzung der Öffnung.With the temperature-dependent switching mechanism (PCM module) according to the invention, e.g. an electric auxiliary power switching opening (self-switching opening) for cooling and heating a building by ambient air can be realized. If daily switching is not required, the switching mechanism may comprise a thermally switching PCM element, e.g. takes a different shift position in winter than in summer. Switching to cryogenic and high temperature phases, e.g. Winter-summer can also be used for mechanisms that do not include openings, e.g. for aligning PV modules, sun sails of satellites and / or frost protection. The switching mechanism according to the invention requires no auxiliary power for switching. The switching takes place by recording and / or release of energy from the ambient heat and / or to the ambient heat. Thereby, e.g. an inventive self-switching executed opening ecological, inexpensive, robust and self-sufficient. Self-sufficiency facilitates e.g. the installation in a facade and thus a building process of a building and the use of the opening.

Eine derartige selbstschaltende Öffnung hat überall dort Vorteil, wo Heiz- oder Kühlbedarf besteht und die Außentemperatur um die gewünschte Innentemperatur herum schwankt. Sie ist nicht auf Gebäude beschränkt. Neben der Verwendung in Gebäudehüllen kann eine erfindungsgemäße selbstschaltende Öffnung z.B. in Maschinenräumen, Autos, Notzelten, Militäranlagen, in der Raumfahrt und/oder in Lagerhallen verwendet werden. Insbesondere bei Maschinenräumen ist der Preis, die Einfachheit und die Robustheit ein Vorteil gegenüber aktiven Schaltmechanismen, also Schaltmechanismen, die einen Elektroantrieb aufweisen. Der erfindungsgemäße Schaltmechanismus eignet sich besonders für einen Einsatz in Bereichen, wo wenig elektrische Hilfsenergie verfügbar ist. Z.B. bei einem Auto, das mehrere Wochen in der Sonne geparkt ist, sollte zur Klimatisierung möglichst keine Energie aus der Autobatterie aufgewendet werden um ein tägliches Schalten oder Ventilieren einer Lüftungsöffnung zu ermöglichen. Eine Militäranlage muss eventuell für viele Monate autark sein, aber kann dazu evtl. kein gut sichtbares PV-Modul verwenden. In der Raumfahrt steht evtl. nicht genug Energie für ein tägliches Bewegen von Sonnensegeln zur Verfügung. Bei Lagerhallen können der Preis, die Einfachheit und die Robustheit ebenso entscheidend sein wie die möglicherweise einfache Nutzung von natürlicher Konvektion in diesen Räumen.Such a self-switching opening has everywhere advantage where heating or cooling demand exists and the outside temperature fluctuates around the desired internal temperature around. It is not limited to buildings. In addition to use in building envelopes, a self-switching opening according to the invention can be used, for example, in engine rooms, cars, emergency tents, military facilities, in space travel and / or in warehouses. Especially in engine rooms is the price, the Simplicity and robustness are an advantage over active switching mechanisms, ie switching mechanisms that have an electric drive. The switching mechanism according to the invention is particularly suitable for use in areas where little electrical auxiliary energy is available. For example, in a car that has been parked in the sun for several weeks, it is best to use no energy from the car battery for air conditioning to enable daily switching or ventilation of a ventilation opening. A military facility may need to be self-sufficient for many months, but may not use a highly visible PV module. In space travel may not have enough energy for a daily moving awnings available. For warehouses, price, simplicity and ruggedness can be just as crucial as the potential ease of natural convection in these rooms.

Bei besonders geeigneten PCMs weist die Volumenänderung des Phasenwechselmaterials eine temperaturabhängige Hysterese auf, derart dass der Phasenwechsel von einem ersten in einen zweiten der Phasenzustände bei einer anderen Temperatur erfolgt als der Phasenwechsel von dem zweiten in den ersten Phasenzustand. Mittels eines derartigen PCM kann ein jahreszeitliches Schalten des Schaltmechanismus erreicht werden. So kann das PCM zum Beispiel bei 28°C schmelzen, also mit den ersten heißen Sommertagen und bei 3°C gefrieren, also mit den ersten kalten Herbstnächten.In particularly suitable PCMs, the volume change of the phase change material has a temperature-dependent hysteresis, such that the phase change from a first to a second of the phase states at a different temperature than the phase change from the second to the first phase state. By means of such a PCM, a seasonal switching of the switching mechanism can be achieved. For example, the PCM can melt at 28 ° C, ie with the first hot summer days and freezing at 3 ° C, ie with the first cold autumn nights.

Das Phasenwechselmaterial beinhaltet in einigen Ausführungsformen der Erfindung Paraffin. Paraffine sind in einer großen Bandbreite hinsichtlich Hysterese bei Phasenübergängen verfügbar. Weiter weisen Paraffine eine große Wärmekapazität auf, was ein jahreszeitliches Schalten des Schaltmechanismus weiter unterstützt.The phase change material includes paraffin in some embodiments of the invention. Paraffins are available in a wide range of hysteresis at phase transitions. Furthermore, paraffins have a high heat capacity, which further supports seasonal switching of the switching mechanism.

Vorteilhaft weist der Behälter ein Vorratsgefäß und ein Steigrohr auf. Die Volumenänderung des PCM beim Phasenübergang kann so in eine große Flüssigkeitsstandsänderung im Steigrohr und damit in einen großen Schaltweg übersetzt werden.Advantageously, the container has a storage vessel and a riser. The volume change of the PCM during the phase transition can thus be translated into a large fluid level change in the riser and thus into a large switching path.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltmechanismus ist ein temperaturabhängig schaltendes Aktorelement vorgesehen, wobei die Schaltkraft des Aktors zum Umschalten zwischen den Schaltzuständen und das Aktorelement als Reihenschaltung ausgeführt sind. Derart addieren sich die Schaltwege des Aktors und des Aktorelements, wodurch sich der Schaltmechanismus für verschiedenste Anwendungen flexibel konfigurieren lässt.In a particularly advantageous embodiment of the switching mechanism according to the invention, a temperature-dependent switching actuator element is provided, wherein the switching force of the actuator for switching between the switching states and the actuator element are designed as a series circuit. In this way, the switching paths of the actuator and of the actuator element add up, whereby the switching mechanism can be flexibly configured for a wide variety of applications.

Insbesondere wenn das Aktorelement bei einer Temperaturänderung langsamer oder schneller schaltet als der Phasenwechsel zwischen den Phasenzuständen des Phasenwechselmaterials eintritt, kann z.B. neben dem jahreszeitlichen Schalten zusätzlich ein tägliches Schalten erreicht werden. Es wird so eine mechanische Vorrichtung verwirklicht, die mindestens zwei verschiedene Positionen, d.h. Schaltzustände, annimmt, wobei die Position von einer äußeren Temperatur abhängt, die zyklisch variiert, d.h. z.B. der ganzjährige tägliche Temperaturwechsel, wobei für die Position der Mittelwert über mehrere Zyklen, z.B. jahreszeitlicher Mittelwert der Temperatur, und/oder die Extremwerte der Zyklen, z.B. tägliche Höchstwerte der Temperatur, entscheidend sind.In particular, when the actuator element shifts slower or faster with a temperature change than the phase change occurs between the phase states of the phase change material, e.g. In addition to the seasonal switching additional daily switching can be achieved. Thus, a mechanical device is realized which has at least two different positions, i. Switching states, the position being dependent on an external temperature which varies cyclically, i. e.g. year-round daily temperature cycling, where the position is averaged over several cycles, e.g. seasonal average of the temperature, and / or the extreme values of the cycles, e.g. daily highs of temperature, are crucial.

Das Aktorelement kann konstruktiv einfach als Teil der Transmissionsmechanik ausgeführt sein.The actuator element can be structurally simple designed as part of the transmission mechanism.

Ein tägliches Schalten zwischen den Schaltzuständen kann einfach erreicht werden, wenn das Aktorelement einen aus einem Bimetall gefertigten Hebel aufweist. Insbesondere alternativ dazu kann das Aktorelement ein, ein weiteres Phasenwechselmaterial beinhaltendes Gefäß aufweisen, wobei das Gefäß schwimmend auf dem Phasenwechselmaterial des Aktors angeordnet ist. Das weitere Phasenwechselmaterial kann dabei insbesondere zu einem täglichen Umschalten zwischen den Schaltzuständen führen, wenn es eine kleinere Hysterese als das Phasenwechselmaterial des Aktors aufweist. Für das PCM mit kleiner Hysterese lassen sich zahlreiche weitere Materialien mit temperaturabhängigem Volumen verwenden, z.B. auch Gase. Die Reihenschaltung des Aktors und des Aktorelements lässt sich in diversen Varianten verwiklichen, zum Beispiel kann ein Bimetall mit thermischer Anbindung an eine Außenoberfläche z.B. eines Gebäudes, unter dem das PCM mit einem Schwimmer beinhaltenden Gefäß des PCM-Moduls montiert sein, so dass das Gefäß temperaturbedingt von dem Bimetall verschoben wird.A daily switching between the switching states can be easily achieved if the actuator element has a lever made of a bimetal. In particular, alternatively, the actuator element may comprise a vessel containing a further phase change material, wherein the vessel is arranged floating on the phase change material of the actuator. The additional phase change material can in particular lead to a daily switching between the switching states, if it has a smaller hysteresis than the phase change material of the actuator. For the low hysteresis PCM, numerous other temperature dependent volume materials may be used, e.g. also gases. The series connection of the actuator and the actuator element can be simplified in various variants, for example, a bimetal with thermal connection to an outer surface, e.g. a building under which the PCM is mounted with a float containing vessel of the PCM module, so that the vessel is moved by the bimetal due to temperature.

Eine robuste und einfache Kraftübertragung der Schaltkraft kann erreicht werden, wenn die Transmissionsmechanik eine Zahnstange mit einem Zahnrad und/oder einen Schieber aufweist, wobei die Zahnstange und/oder der Schieber über einen auf dem Phasenwechselmaterial schwimmenden Schwimmer betätigt werden.A robust and simple transmission of the switching force can be achieved when the transmission mechanism comprises a rack with a gear and / or a slider, wherein the rack and / or the slider are actuated by a float floating on the phase change material.

Der erfindungsgemäße Schaltmechanismus eignet sich insbesondere zum Einsatz in einer Klimaanlage. Eine derartige Klimaanlage mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus weist eine Fluiddurchströmungsöffnung auf, wobei die Fluiddurchströmungsöffnung eingerichtet ist, beim Umschalten zwischen den Schaltzuständen geöffnet und/oder geschlossen zu werden (selbstschaltende Öffnung). Die Fluiddurchströmungsöffnung kann im einfachsten Fall als Lüftungsöffnung ausgeführt sein. Es kann aber auch z.B. eine Öffnung zum Durchströmen eines Gases oder einer Flüssigkeit in einem Kreislauf für eine Konvektionswalze geschaltet werden.The switching mechanism according to the invention is particularly suitable for use in an air conditioning system. Such an air conditioning system with a temperature-dependent switching mechanism according to the invention has a fluid flow opening, wherein the fluid flow opening is set to be opened and / or closed when switching between the switching states (self-switching opening). The fluid flow opening can in the simplest case as Be carried out ventilation. But it can also be switched, for example, an opening for the passage of a gas or a liquid in a circuit for a convection roller.

In einer derartigen Klimaanlage mit einem ein PCM aufweisenden Aktor und einem zusätzlichen Aktorelement ist vorteilhaft das Aktorelement zu einem täglichen Schalten eingerichtet und das Phasenwechselmaterial derart eingerichtet, dass der Phasenwechsel zwischen den Phasenzuständen in einem jahreszeitlichen Wechsel eintritt. Eine Lüftungsöffnung in einer Gebäudehülle kann dadurch selbsttätig derart geöffnet und geschlossen werden, dass in einer Sommernacht Wärme nach außen abgeführt, am Wintertag Wärme von außen nach innen geführt wird und innen und außen an Sommertagen und in Winternächten gut voneinander isoliert sind.In such an air conditioner with an actuator having a PCM and an additional actuator element, the actuator element is advantageously set up for daily switching and the phase change material is set up such that the phase change between the phase states occurs in a seasonal change. A ventilation opening in a building envelope can thus be automatically opened and closed in such a way that heat is dissipated to the outside on a summer night, heat is conducted from outside to inside on winter day and well insulated from each other inside and outside on summer days and winter nights.

Eine erfindungsgemäß ausgestattete Klimaanlage eignet sich insbesondere gut zur Verwendung zum Einbau in eine Gebäudehülle, z.B. einer Fassade, und/oder zur Hinterlüftung eines Solarmoduls. Viele Fassaden von Gebäuden werden mit einer Hinterlüftungsebene ausgeführt. Bei einem auf einer Gebäudehülle mit Hinterlüftung installierten Solarmodul, z.B. einem PV-Modul und/oder einem Solarthermiekollektor, ist es vorteilhaft, wenn die Hinterlüftung im Sommer geöffnet ist, um eine Überhitzung des Gebäudes zu vermeiden, und im Winter geschlossen ist, so dass dann das Gebäude weniger beheizt werden muss. Dies kann mit einer Hinterlüftungsöffnung mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen selbstschaltenden Schaltmechanismus erreicht werden. Der Schaltmechanismus benötigt dazu lediglich einen Aktor mit einem ein PCM enthaltenden Behälter. Auf ein zusätzliches Aktorelement, z.B. mit einem Bimetall, kann dazu verzichtet werden, so dass der Schaltmechanismus nur zu einem saisonalen Schalten, ohne ein tägliches Schalten, eingerichtet ist.An air conditioning system according to the invention is particularly well suited for use in a building envelope, e.g. a facade, and / or for ventilation of a solar module. Many facades of buildings are designed with a rear ventilation level. For a solar module installed on a ventilated building envelope, e.g. a PV module and / or a solar thermal collector, it is advantageous if the rear ventilation is open in summer to prevent overheating of the building, and is closed in winter, so that then the building has less heating. This can be achieved with a rear ventilation opening with a temperature-dependent self-switching switching mechanism according to the invention. The switching mechanism only requires an actuator with a container containing a PCM. On an additional actuator element, e.g. with a bimetal, can be dispensed with, so that the switching mechanism is only for a seasonal switching, without a daily switching, is set up.

Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1a bis 1d ein schematisches Schnittbild einer selbstschaltenden Öffnung mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus mit einer, eine Zahnstange aufweisenden Transmissionsmechanik, in verschiedenen Schaltzuständen.
2 ein schematisches Schnittbild einer selbstschaltenden Öffnung mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus.
3 ein schematisches Schnittbild eines als ein PCM enthaltendes Vorratsgefäß mit Steigrohr ausgebildeten Behälters eines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus.
4 ein schematisches Schnittbild einer, als eine Luftdurchführung zwischen einem Innenraum und der Außenluft ausgeführten, selbstschaltenden Öffnung mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen temparaturabhängigen Schaltmechanismus gemäß den 1.
5a bis 5d ein schematisches Schnittbild einer selbstschaltenden Öffnung mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus mit einer, einen Schieber aufweisenden Transmissionsmechanik, in verschiedenen Schaltzuständen.
6a bis 6d ein schematisches Schnittbild einer selbstschaltenden Öffnung mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus mit einer einen Schieber und eine Zahnstange aufweisenden Transmissionsmechanik, in verschiedenen Schaltzuständen.
7 ein schematisches Schnittbild einer Klimaanlage mit selbstschaltenden Öffnungen, die eine Konvektionswalze innerhalb eines geschlossenen Kanalsystems schalten.

Particular embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1a to 1d a schematic sectional view of a self-switching opening with a temperature-dependent switching mechanism according to the invention with a, a rack having transmission mechanism, in different switching states.
2 a schematic sectional view of a self-switching opening with a further embodiment of a temperature-dependent switching mechanism according to the invention.
3 a schematic sectional view of a PCM containing storage vessel with riser formed container of a temperature-dependent switching mechanism according to the invention.
4 a schematic sectional view of a, as an air passage between an interior and the outside air running, self-switching opening with an embodiment of a temperature-dependent switching mechanism according to the invention according to the 1 ,
5a to 5d a schematic sectional view of a self-switching opening with a temperature-dependent switching mechanism according to the invention with a slider having a transmission mechanism, in different switching states.
6a to 6d a schematic sectional view of a self-switching opening with a temperature-dependent switching mechanism according to the invention with a slider and a rack having transmission mechanism, in different switching states.
7 a schematic sectional view of an air conditioner with self-switching openings that switch a convection roll within a closed channel system.

In den 1 bis 2 sowie 4 bis 6 sind schematische Schnittbilder von selbstschaltenden Öffnungen mit verschiedenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus 1 in verschiedenen Schaltzuständen dargestellt. Die Öffnungen sind dabei als Durchgänge in Lüftungskanälen ausgebildet, wie sie z.B. als Fluiddurchströmungsöffnung 3 für eine Konvektionswalze in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Klimaanlage vorhanden sein können. Der temperaturabhängige Schaltmechanismus 1 ist mit einem Aktor 4 und einer Transmissionsmechanik 5 ausgestattet, wobei die Transmissionsmechanik 5 eingerichtet ist, mittels einer von dem Aktor 4 aufbringbaren Schaltkraft ein Umschalten zwischen zwei Schaltzuständen zu bewirken. Der Aktor 4 weist einen ein Phasenwechselmaterial 6 beinhaltenden Behälter 7 auf. Die Schaltkraft wird durch eine Volumenänderung des Phasenwechselmaterials 6 bei einem temperaturänderungsbedingten Phasenwechsel zwischen zwei Phasenzuständen des Phasenwechselmaterials 6 aufgebracht.In the 1 to 2 and FIGS. 4 to 6 are schematic sectional views of self-switching openings with various embodiments of a temperature-dependent switching mechanism according to the invention 1 shown in different switching states. The openings are formed as passages in ventilation ducts, as for example as a fluid flow opening 3 may be present for a convection in an inventively designed air conditioning. The temperature-dependent switching mechanism 1 is with an actor 4 and a transmission mechanism 5 equipped, with the transmission mechanism 5 is set up by means of one of the actuator 4 Applicable switching force to effect a switching between two switching states. The actor 4 has a phase change material 6 containing container 7 on. The switching force is due to a change in volume of the phase change material 6 at a temperature change phase change between two phase states of the phase change material 6 applied.

Die Transmissionsmechanik 5 weist jeweils ein temperaturabhängig schaltendes Aktorelement 9 auf, wobei die Schaltkraft des Aktors 4 zum Umschalten zwischen den Schaltzuständen und das Aktorelement 9 als Reihenschaltung ausgeführt sind. D.h. die Schaltwege des Aktors 4 und des Aktorelementes 9 addieren sich. Derart kann eine Öffnung realisiert sein, die sich in Abhängigkeit einer variierenden äußeren Temperatur öffnen und schließen kann, wobei das Schaltverhalten von Phasen mit niedrigen mittleren äußeren Temperaturen und/oder hohen mittleren äußeren Temperaturen abhängt. Außer der Wärme aus dieser äußeren Umgebung wird dazu keine weitere Energie, wie z.B. elektrische oder pneumatische Energie, für das Aufbringen der Schaltkraft, also das Schalten, benötigt.The transmission mechanics 5 each has a temperature-dependent switching actuator element 9 on, where the switching force of the actuator 4 for switching between the switching states and the actuator element 9 are designed as a series connection. That is, the switching paths of the actuator 4 and the actuator element 9 add up. Such an opening can be realized, which can open and close depending on a varying external temperature, wherein the switching behavior of phases with low average outside temperatures and / or high average outside temperatures. Apart from the heat from this external environment, no additional energy, such as electrical or pneumatic energy, is required for applying the switching force, that is, the switching.

In den 1a bis 1d ist ein schematisches Schnittbild einer selbstschaltenden Öffnung mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus 1 mit einer eine Zahnstange 11 aufweisenden Transmissionsmechanik 5 in verschiedenen Schaltzuständen dargestellt. Die Zahnstange 11 greift in ein Zahnrad 12, ein an dem ein aus einem Bimetall gefertigter Hebel 14 als Aktorelement 9 befestigt ist. Der Hebel 14 greift wiederum an einem einen Winkel ausbildenden Schieber (Verschluss) 15 an, mittels dessen Verschiebung die Fluiddurchströmungsöffnung 3 in einem ersten Schaltzustand geöffnet und in einem zweiten Schaltzustand geschlossen sein kann. Die Zahnstange 11 ist auf einem Schwimmer 17 befestigt, der auf dem Phasenwechselmaterial 6 schwimmt.In the 1a to 1d is a schematic sectional view of a self-switching opening with a temperature-dependent switching mechanism according to the invention 1 with a rack 11 having transmission mechanism 5 shown in different switching states. The rack 11 engages in a gear 12 one on which a lever made of a bimetal 14 as actuator element 9 is attached. The lever 14 in turn engages an angle forming slide (shutter) 15 by means of which displacement the fluid flow opening 3 can be opened in a first switching state and closed in a second switching state. The rack 11 is on a float 17 fixed on the phase change material 6 swims.

1a zeigt den Schaltmechanismus 1 in einem Schaltzustand während einer Sommernacht. Im Sommer ist das Phasenwechselmaterial 6 flüssig, während es im Winter fest ist. Wenn es flüssig ist, hat es ein größeres Volumen als im festen Zustand. Bei Paraffinen beträgt die Volumenänderung 5% bis 15%. Geeignete Paraffine haben eine Wärmekapazität im Bereich von 180-300 kJ/kg. Im Sommer hat der Schwimmer 17 auf dem PCM 6 daher eine höhere Position als im Winter. In der hohen Position ist das Bimetall über die Zahnstange 11 und das Zahnrad 12 soweit nach oben gedreht, dass es den Verschluss 15 oben hält und die Öffnung offen ist. In 1b ist ein Schaltzustand während eines Sommertages dargestellt. Das Bimetall, bzw. der Hebel 14, ist aufgrund der an Sommertagen häufig hohen Temperatur verkrümmt, wodurch der Verschluss geschlossen ist. 1a shows the switching mechanism 1 in a switching state during a summer night. In summer, the phase change material 6 liquid, while it is solid in winter. When it is liquid, it has a larger volume than in the solid state. For paraffins, the volume change is 5% to 15%. Suitable paraffins have a heat capacity in the range of 180-300 kJ / kg. In summer, the swimmer has 17 on the PCM 6 therefore a higher position than in winter. In the high position, the bimetal is over the rack 11 and the gear 12 so far turned up that it is the shutter 15 holds up and the opening is open. In 1b is a switching state during a summer day shown. The bimetal, or the lever 14 , is curved due to the often high temperature on summer days, whereby the shutter is closed.

In 1c ist der Schaltzustand während einer Winternacht dargestellt. Im Winter ist das PCM 6 fest, hat deshalb ein kleineres Volumen. Daher befindet sich der Schwimmer 17 weiter unten. Über die Zahnstange 11 und das Zahnrad 12 ist daher auch das Bimetall des Hebels 14 weiter nach unten gedreht. In der Kälte der Nacht ist das Bimetall gerade, aber es öffnet den Verschluss 15 nicht, da es vom Zahnrad 12 weiter nach unten gedreht wurde. In 1d ist der Schaltzustand während eines warmen Wintertages dargestellt. Aufgrund der Temperatur krümmt sich das Bimetall, was aber keine Auswirkungen auf den Schaltzustand hat. Bei einer Verwendung der selbstschaltenden Öffnung in einer Klimaanlage einer Gebäudehülle (Gebäudeanwendungsfall) ist das irrelevant, da man im europäischen Klima nur relativ wenig Heizbedarf durch einen geöffneten Verschluss an warmen Tagen einsparen kann.In 1c the switching state is shown during a winter night. In winter, the PCM 6 firm, therefore has a smaller volume. Therefore, the float is 17 further down. About the rack 11 and the gear 12 is therefore also the bimetal of the lever 14 further turned down. In the cold of the night, the bimetal is straight, but it opens the shutter 15 not because it's off the cogwheel 12 was turned down further. In 1d is the switching state during a warm winter day shown. Due to the temperature bends the bimetal, but this has no effect on the switching state. When using the self-switching opening in an air conditioning system of a building envelope (building application case) that is irrelevant, since you can save relatively little heating demand in the European climate by an open closure on warm days.

In 2 ist ein schematisches Schnittbild einer selbstschaltenden Öffnung mit einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus 1 gezeigt, wobei die Transmissionsmechanik 5, zusätzlich zu der Ausführungsform aus den 1, einen Seilzug 20 aufweist, mittels dessen der Verschluss 15 geöffnet und geschlossen werden kann. Dabei ist die gleiche Situation eines warmen Wintertages wie in 1d dargestellt, wobei der Schaltmechanismus 1 durch den Seilzug 20 erweitert wurde. Nun kann tagsüber Wärme nach innen gelangen, da der Verschluss 15 an warmen Wintertagen geöffnet ist, und dort, z.B. in der Bausubstanz, gespeichert werden, um den Heizbedarf in der Nacht zu reduzieren. Der Seilzug 20 weist ein Seil 21 auf, welches über eine Umlenkung 22 geführt ist und an einem Ende an dem Verschluss 15 befestigt ist. Auf das andere Ende wirkt die Betätigungskraft des Hebels 14. Mit mehreren Zahnrädern und/oder einem Hebel kann man die Wegänderung des Schwimmers 17 auch in eine große Wegänderung des Verschlusses 15 übersetzen.In 2 is a schematic sectional view of a self-switching opening with a further embodiment of a temperature-dependent switching mechanism according to the invention 1 shown, with the transmission mechanism 5 in addition to the embodiment of the 1 , a cable 20 by means of which the closure 15 can be opened and closed. Here is the same situation of a warm winter day as in 1d shown, wherein the switching mechanism 1 through the cable 20 was extended. Now, during the day, heat can get inside, as the closure 15 is open on warm winter days and stored there, eg in the building fabric, in order to reduce the heating demand during the night. The cable 20 has a rope 21 on, which has a diversion 22 is guided and at one end to the closure 15 is attached. On the other end, the operating force of the lever acts 14 , With several gears and / or a lever you can change the path of the float 17 also in a big way change of the lock 15 translate.

In 3 ist ein schematisches Schnittbild eines als ein PCM 6 enthaltendes Vorratsgefäß 30 mit Steigrohr 31 (Steigleitung) ausgebildeten Behälters 7 eines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus dargestellt. Wenn der horizontale Querschnitt des gefrorenen PCMs 6 deutlich größer ist als der horizontale Querschnitt der Steigleitung 31, in der sich der Schwimmer 17 bewegen kann, so vergrößert sich die Wegänderung des Schwimmers 17 entsprechend. In der Figur ist ein Behälter 7 mit gefrorenem PCM 6 und einem entsprechend tief in der Steigleitung 31 liegenden Schwimmer 17 gezeigt.In 3 is a schematic sectional view of one as a PCM 6 containing storage vessel 30 with riser 31 (Riser) trained container 7 a temperature-dependent switching mechanism according to the invention shown. When the horizontal cross section of the frozen PCM 6 is significantly larger than the horizontal cross section of the riser 31 in which the swimmer 17 can move, so increases the path change of the float 17 corresponding. In the figure is a container 7 with frozen PCM 6 and one correspondingly deep in the riser 31 lying swimmers 17 shown.

In 4 ist ein schematisches Schnittbild einer, als eine Luftdurchführung zwischen einem Innenraum (innen) 40 und der Außenluft (außen) 41 ausgeführten, selbstschaltenden Öffnung mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus 1 gemäß den 1 dargestellt. Wie durch die Außenöffnung 42 dargestellt, kann die schaltbare Öffnung auch Luftaustausch zwischen innen 40 und außen ermöglichen 41, anstatt z.B. eine Konvektionswalze innerhalb einer Trennwand zu schalten. Dadurch lässt sich eine größere Auskühlung in der Sommernacht erreichen, aber es muss ein geeigneter Umgang mit Verschmutzungs- und Lärmrisiken gefunden werden. Dazu können Filter und/oder Schalldämpfer in der Fluiddurchströmungsöffnung eingebaut sein.In 4 is a schematic sectional view of a, as an air passage between an interior (inside) 40 and the outside air (outside) 41 running, self-switching opening with an embodiment of a temperature-dependent switching mechanism according to the invention 1 according to the 1 shown. As through the outer opening 42 shown, the switchable opening can also allow air exchange between 40 inside and outside 41, for example, instead of switching a convection roll within a partition wall. As a result, greater cooling can be achieved during the summer night, but appropriate handling of pollution and noise risks must be found. For this purpose, filters and / or mufflers can be installed in the fluid flow opening.

In den 5a bis 5d ist ein schematisches Schnittbild einer selbstschaltenden Öffnung mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus 1 mit einer einen Schieber 50 aufweisenden Transmissionsmechanik 5 in verschiedenen Schaltzuständen dargestellt. In dieser Ausführungsform weist die Transmissionsmechanik 5 ein Aktorelement 9 auf, das mit der Schaltkraft des Aktors 4 in Reihe geschaltet ist und ein weiteres Phasenwechselmaterial 52 beinhaltendes Gefäß 53 aufweist. Das Gefäß 53 ist schwimmend auf dem Phasenwechselmaterial 6 des Aktors 4 angeordnet. Der Schieber 50 ist wiederum auf einem, auf dem weiteren Phasenwechselmaterial 52 schwimmenden Schwimmer 55 befestigt. Auch der Verschluss 15 der Fluiddurchströmungsöffnung 3 ist als ein Schieber ausgeführt, wobei der Verschluss 15 eine Öffnung 57 aufweist die beim Umschalten zwischen den Schaltzuständen im geöffneten Fall die Fluiddurchströmungsöffnung 3 frei gibt, wogegen die Fluiddurchströmungsöffnung 3 im geschlossenen Fall von dem Verschluss 15 in einem die Öffnung 57 nicht enthaltenden Bereich überdeckt ist.In the 5a to 5d is a schematic sectional view of a self-switching opening with a temperature-dependent switching mechanism according to the invention 1 with a slider 50 having transmission mechanism 5 shown in different switching states. In this embodiment, the transmission mechanism 5 an actuator element 9 on, with the switching power of the actuator 4 connected in series and another phase change material 52 containing vessel 53 having. The container 53 is floating on the phase change material 6 of the actor 4 arranged. The slider 50 is again on one, on the other phase change material 52 floating swimmers 55 attached. Also the closure 15 the fluid flow opening 3 is designed as a slider, the shutter 15 an opening 57 has the case when switching between the switching states in the open case, the fluid flow opening 3 free, whereas the fluid flow port 3 in the closed case of the closure 15 in one the opening 57 not covered area is covered.

Es gibt Phasenwechselmaterialien mit sehr unterschiedlichen Schmelztemperaturen und Gefriertemperaturen. Darunter sind auch PCMs mit sehr kleinen Hysteresen, so dass sie die Funktion eines Bimetalls, wie z.B. in den 1 dargestellt, ersetzen können. Um diese Funktion zu ersetzen, ist eine gute thermische Anbindung des weiteren PCM an die Außentemperatur notwendig und es sollte eine eher geringe Menge dieses weiteren PCMs verwendet werden. 5a zeigt den Schaltzustand des Schaltmechanismus 1 an einem Sommertag, 5b in einer Sommernacht. 5c zeigt den Schaltzustand des Schaltmechanismus 1 an einem Wintertag und 5d in einer Winternacht. In diesen Figuren ist das weitere PCM 52 zwischen zwei Schwimmern 55, wobei einer der beiden Schwimmer als das das weitere PCM 52 enthaltende Gefäß 53 ausgebildet ist, derart gewählt, dass es eine größere Hysterese als das PCM 6 in dem Behälter 7 aufweist. Das weitere PCM 52 hat also im Sommer ein großes Volumen und im Winter ein kleines Volumen, da dessen Phasenwechsel lediglich jahreszeitlich und nicht täglich eintritt. Das untere PCM 6 weist eine kleinere temperaturabhängige Hysterese hinsichtlich dessen Volumenänderung auf, so dass es jeden Tag einen Phasenwechsel durchläuft und damit einen Schaltvorgang täglich herbeiführen kann.There are phase change materials with very different melting temperatures and freezing temperatures. Among them are also PCMs with very small hystereses, so they have the function of a bimetal, such as in the 1 represented, can replace. In order to replace this function, a good thermal connection of the other PCM to the outside temperature is necessary and a rather small amount of this additional PCM should be used. 5a shows the switching state of the switching mechanism 1 on a summer day, 5b on a summer night. 5c shows the switching state of the switching mechanism 1 on a winter day and 5d in a winter night. In these figures, this is the other PCM 52 between two floats 55 where one of the two floats than the the other PCM 52 containing vessel 53 is formed, chosen such that there is a greater hysteresis than the PCM 6 in the container 7 having. The further PCM 52 has a large volume in the summer and a small volume in the winter, since its phase change occurs only seasonally and not daily. The lower PCM 6 has a smaller temperature-dependent hysteresis in terms of its volume change, so that it undergoes a phase change every day and thus can bring about a switching process daily.

In den 6a bis 6d ist ein schematisches Schnittbild einer selbstschaltenden Öffnung mit einem erfindungsgemäßen temperaturabhängigen Schaltmechanismus 1 mit einer, eine durch einen Schieber 60 verlängerte Zahnstange 11 aufweisenden Transmissionsmechanik 5 in verschiedenen Schaltzuständen dargestellt. Auch der hier dargestellte Schaltmechanismus 1 weist entsprechend dem Schaltmechanismus 1 aus den 5 eine Konfiguration mit zwei unterschiedlichen Phasenwechselmaterialien 6, 52 auf. Der Unterschied zu der Ausführungsform in den 5 besteht in der Ausführung des zu schaltenden Verschlusses 15 der Fluiddurchströmungsöffnung 3. Der Verschluss 15 muss nicht wie z.B. in den 5 linear verschoben werden, sondern kann, wie dargestellt, auch rotierend geöffnet bzw. geschlossen werden. Dazu ist der Verschluss 15 an einem Zahnrad 62 befestigt, welches in die Zahnstange 11 eingreift und mit Bewegung der Zahnstange 11 rotiert. 6a zeigt den Schaltzustand des Schaltmechanismus 1 in einer Winternacht (Verschluss 15 geschlossen), 6b an einem Wintertag (Verschluss 15 geöffnet). 6c zeigt den Schaltzustand des Schaltmechanismus 1 in einer Sommernacht (Verschluss 15 geöffnet) und 6d an einem Sommertag (Verschluss 15 geschlossen).In the 6a to 6d is a schematic sectional view of a self-switching opening with a temperature-dependent switching mechanism according to the invention 1 with one, one by a slider 60 extended rack 11 having transmission mechanism 5 shown in different switching states. Also the switching mechanism shown here 1 points according to the switching mechanism 1 from the 5 a configuration with two different phase change materials 6 . 52 on. The difference to the embodiment in the 5 consists in the execution of the shutter to be switched 15 the fluid flow opening 3 , The closure 15 does not have to be like in the 5 can be moved linearly, but can, as shown, also be opened or closed in rotation. This is the closure 15 on a gear 62 which is attached to the rack 11 engages and with movement of the rack 11 rotates. 6a shows the switching state of the switching mechanism 1 in a winter night (shutter 15 closed), 6b on a winter day (shutter 15 open). 6c shows the switching state of the switching mechanism 1 in a summer night (shutter 15 opened) and 6d on a summer day (shutter 15 closed).

In 7 ist ein schematisches Schnittbild einer erfindungsgemäßen Klimaanlage 70 mit selbstschaltenden Öffnungen, die eine Konvektionswalze innerhalb eines geschlossenen Kanalsystems 71 schalten, dargestellt. Die Konvektionswalze ist durch die Pfeile innerhalb des Kanalsystems 71 symbolisch dargestellt. Die in den vorangehenden Figuren dargestellten Konfigurationen von temperaturabhängigen Schaltmechanismen 1 können z.B. in der Darstellung der Klimaanlage 70 als selbstschaltende Öffnung an der unteren Ecke der Darstellung, die an den Außenbereich 41 angrenzt, eingesetzt sein. Die ohne Hilfsenergie selbstschaltende Öffnung zum Kühlen und Heizen durch Umgebungswärme kann zum Beispiel in eine Gebäudehülle so eingesetzt werden, dass im geöffneten Fall ein Luftaustausch zwischen innen und außen stattfinden kann. Siehe dazu z.B. 4. Die selbstschaltende Öffnung kann aber auch, wie hier dargestellt, innerhalb einer Trennwand, z.B. einer Gebäudehülle, zwischen innen 40 und außen 41 eingesetzt werden, um im geöffneten Fall, wie rechts dargestellt, über eine Konvektionswalze einen hohen U-Wert zu ermöglichen und im geschlossen Fall, wie links dargestellt, einen niedrigen U-Wert zu ermöglichen durch Unterbinden der Konvektionswalze. Dies ist in 7 illustriert. Das Fluid, das die Konvektionswalze ausbildet, kann Luft, ein anderes Gas oder Gasgemisch, aber auch eine Flüssigkeit, z.B. Wasser und/oder Glykol sein. Die dargestellte Trennwand weist einen Körper 75 aus einem isolierenden Material auf und verfügt über um diesen Körper 75 in einem geschlossenen Kreislauf herumführende Kanäle 71 mit je einer Fluidschicht 81,82 vor und hinter dem isolierenden Material und fluidführenden Teilkanälen 83,84 über und unter dem isolierenden Material sowie zwei erfindungsgemäß schaltbare Öffnungen 87. Z.B. während eines Sommertages (links dargestellt) wird die Konvektionswalze in dem Kanalsystem durch die schaltbaren Öffnungen verhindert, d.h. diese sind geschlossen, während in einer Sommernacht die Konvektionswalze durch geöffnete schaltbare Öffnungen ermöglicht wird (rechts Dargestellt), um Wärme nach außen abzugeben.In 7 is a schematic sectional view of an air conditioner according to the invention 70 with self-switching openings, a convection roller within a closed channel system 71 switch, displayed. The convection roller is indicated by the arrows within the channel system 71 symbolically represented. The illustrated in the preceding figures configurations of temperature-dependent switching mechanisms 1 can eg in the presentation of the air conditioning 70 as a self-closing opening at the bottom corner of the presentation, which is to the outside area 41 adjacent, be used. The self-switching opening for cooling and heating by ambient heat without auxiliary power can be used for example in a building envelope so that in the open case an exchange of air between inside and outside can take place. See eg 4 , However, the self-switching opening can also, as shown here, within a partition, such as a building envelope, between 40 and 41 are used outside to allow in the open case, as shown on the right, via a convection a high U value and in the closed Case, as shown on the left, to allow a low U-value by blocking the convection roller. This is in 7 illustrated. The fluid which forms the convection roll can be air, another gas or gas mixture, but also a liquid, for example water and / or glycol. The partition shown has a body 75 made of an insulating material and has around this body 75 in a closed circuit around channels 71 each with a fluid layer 81,82 in front of and behind the insulating material and fluid-carrying sub-channels 83,84 above and below the insulating material and two switchable according to the invention openings 87 , For example, during a summer day (shown on the left), the convection roller in the duct system is prevented by the switchable openings, ie they are closed, while on a summer night the convection roller is opened through open switchable openings (shown on the right) to release heat to the outside.

Im Falle der Verwendung eines erfindungsgemäßen Schaltmechanismus mit einem Bimetall als zu dem PCM in Reihe geschalteten Aktorelement beruht die Funktion des Schaltens darauf, dass das Bimetall in einem kleinen Temperaturbereich täglich schaltet und das PCM nur jahreszeitlich. Zum einen kann PCM eine große Hysterese haben, wie sie in der Figur schematisch dargestellt ist. So kann es zum Beispiel bei 28°C schmelzen (Schmelztemperatur TS), also mit den ersten heißen Sommertagen und bei 3°C gefrieren (Gefriertemperatur TG), also mit den ersten kalten Herbstnächten. Zur Verdeutlichung des Schaltverhaltens des PCM ist in der Figur ein Diagramm eingezeichnet, welches das Volumen V des PCM über der Außentemperatur aufgetragen zeigt. Es gibt eine Hysterese, d.h. gefrorenes PCM schmilzt erst bei einer höheren Temperatur als die Temperatur, bei der flüssiges PCM gefriert. Zum anderen hat PCM eine große thermische Kapazität. Deshalb schmilzt und gefriert es nicht jeden Tag, sondern benötigt zum Phasenwechsel mehrere Tage. Drittens hängt das Schaltverhalten auch vom thermischen Widerstand zwischen dem Bimetall und der Umgebungstemperatur und dem thermischen Widerstand zwischen dem PCM und der Umgebungstemperatur ab. Beim Bimetall sollte der thermische Widerstand gering sein, damit es mit geringer Verzögerung schaltet. Beim PCM sollte ein höherer thermischer Widerstand zur Umgebungstemperatur konstruktiv erreicht sein. Dazu sind verschiedene Wärmeübertragungsmechanismen zwischen der Außenoberfläche, z.B. der Klimaanlage, und den thermisch schaltenden Materialien, also z.B. dem PCM und dem Bimetall, denkbar. Die Wärmeübertragung kann z.B. durch direkten Kontakt, gut leitende Gitter im PCM, isolierendes Material, bewegliche Metallteile und/oder bewegliche Metallkabel erreicht sein. Bei einem Bimetall aufweisenden Aktorelement können auch getrennte Bimetallstreifen für eine Schaltung im Sommer (Sommermechanismus) und im Winter (Wintermechanismus) vorgesehen sein. Die Bimetalle der Bimetallstreifen können dabei auf die Sommer- und die Wintertemperaturen hin optimiert sein.In the case of using a switching mechanism according to the invention with a bimetal as an actuator element connected in series with the PCM, the function of the switching relies on the bimetal switching daily in a small temperature range and the PCM only on a seasonal basis. On the one hand, PCM can have a large hysteresis, as shown schematically in the figure. For example, it can melt at 28 ° C (melting temperature TS), ie with the first hot summer days and freeze at 3 ° C (freezing temperature TG), ie with the first cold autumn nights. To illustrate the switching behavior of the PCM, a diagram is shown in the figure, which shows the volume V of the PCM plotted against the outside temperature. There is a hysteresis, i. Frozen PCM melts only at a higher temperature than the temperature at which liquid PCM freezes. Second, PCM has a large thermal capacity. Therefore, it does not melt and freeze every day, but requires several days to phase change. Third, the switching behavior also depends on the thermal resistance between the bimetal and the ambient temperature and the thermal resistance between the PCM and the ambient temperature. With the bimetal, the thermal resistance should be low so that it switches with little delay. In PCM, a higher thermal resistance to ambient temperature should be achieved constructively. There are various heat transfer mechanisms between the outer surface, e.g. the air conditioning, and the thermally switching materials, e.g. the PCM and the bimetal, conceivable. The heat transfer can e.g. be achieved by direct contact, good conducting grid in the PCM, insulating material, moving metal parts and / or moving metal cable. In a bimetallic actuator element and separate bimetallic strip for a circuit in the summer (summer mechanism) and in winter (winter mechanism) may be provided. The bimetals of the bimetal strips can be optimized for the summer and winter temperatures.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste“ und „zweite“ Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.Of course, the invention is not limited to the illustrated embodiments. The above description is therefore not to be considered as limiting, but as illustrative. The following claims are to be understood as meaning that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. As long as the claims and the above description define "first" and "second" embodiments, this designation serves to distinguish two similar embodiments without prioritizing them.

Claims

Temperature-dependent switching mechanism (1) with an actuator and a transmission mechanism (5), wherein the transmission mechanism (5) is arranged to effect switching between two switching states by means of a switching force that can be applied by the actuator (4), characterized in that the actuator (4 ) has a, a phase change material (6) containing container (7) and the switching force is applied by a change in volume of the phase change material (6) at a temperature change phase change between two phase states of the phase change material (6).

Temperature-dependent switching mechanism (1) after Claim 1 , characterized in that the change in volume of the phase change material (6) has a temperature-dependent hysteresis, such that the phase change from a first to a second of the phase states at a different temperature than the phase change from the second to the first phase state.

Temperature-dependent switching mechanism (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the phase change material (6) includes paraffin.

Temperature-dependent switching mechanism (1) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the container (7) has a storage vessel (30) and a riser (31).

Temperature-dependent switching mechanism (1) according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that a temperature-dependent switching actuator element (9) is provided, wherein the switching force of the actuator (4) for switching between the switching states and the actuator element (9) are designed as a series circuit.

Temperature-dependent switching mechanism (1) after Claim 5 , characterized in that the actuator element (9) switches faster or slower with a change in temperature than the phase change between the phase states of the phase change material (6) of the actuator (4) occurs.

Temperature-dependent switching mechanism (1) according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that the actuator element (9) is designed as part of the transmission mechanism (5).

Temperature-dependent switching mechanism (1) according to one of Claims 5 to 7 , characterized in that the actuator element (9) has at least one lever (14) made of a bimetal.

Temperature-dependent switching mechanism (1) according to one of Claims 5 to 7 characterized in that the actuator element (9) comprises a vessel (53) containing a further phase change material (52), the vessel (53) floating is arranged on the phase change material (6) of the actuator (4).

Temperature-dependent switching mechanism (1) according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the transmission mechanism (5) comprises a rack (11) with a gear (12) and / or a slider (50), wherein the rack (11) and / or the slider (50) via a on the phase change material (6) floating float (17) are operated.

Air conditioning system (70) with a temperature-dependent switching mechanism (1) according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that a fluid flow opening (3) is provided, wherein the fluid flow opening (3) is adapted to be opened and / or closed when switching between the switching states.

Air conditioning (70) after Claim 11 with a temperature-dependent switching mechanism (1) after Claim 6 , characterized in that the actuator element (9) is arranged for a daily switching and that the phase change material (6) of the actuator (4) is arranged such that the phase change between the phase states occurs in a seasonal change.

Use of an air conditioner (70) after one of Claims 11 or 12 , for installation in a building envelope and / or for rear ventilation of a solar module.