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Die Erfindung betrifft ein Verkleidungselement zur thermischen Dämmung eines Bauteils, wobei das Verkleidungselement eine Dämmschicht aus einem hygroskopischen Material aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bauteilanordnung mit einem wärmeerzeugenden Bauteil sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Bauteilanordnung.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2011 103 109 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Abgassystem für einen Verbrennungsmotor, aufweisend ein Wärmespeichergehäuse und ein Abgasrohr, wobei ein Wärmetransport der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie über Wärmerohre erfolgt. Dabei sind die Wärmerohre in einem Wärmespeichergehäuse angeordnet, wobei das Wärmespeichergehäuse das Abgasrohr zumindest abschnittsweise in Längsrichtung vollständig umschließt. Die aus dem Abgas entzogene Wärmeenergie kann über die im Wärmespeichergehäuse enthaltenen Wärmerohre abgeführt werden. Insbesondere eignet sich das beschriebene System zum Thermomanagement des Kaltstartverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2012 110 268 A1 ist zudem ein Wärmeabschirmsystem zum Abschirmen eines wärmeemittierenden Elements mit einer dem wärmeemittierenden Element zugewandten Heißseite oder Fläche und einer dem wärmeemittierenden Element abgewandten Kaltseite oder Fläche bekannt, wobei die Flächen je aus einem Blech definiert werden und die Bleche einen Raum zwischen sich begrenzen, wobei in dem Raum benachbart zu dem Blech der Heißseite eine Schicht aus einem Sorptionsspeichermaterial ausgebildet ist.
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Die Druckschrift
DE 10 2004 050 649 A1 beschreibt weiterhin einen schallabsorbierenden Hitzeschild mit einem Trägerblech, das eine akustisch und thermisch wirksame Isolationsschicht trägt. Der Hitzeschild weist eine auf einer während dessen Verwendung einer Schallquelle zugewandten Seite der Isolationsschicht angeordnete Schutzfolie auf, die eine Mikrolochung aufweist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verkleidungselement zur thermischen Dämmung eines Bauteils vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verkleidungselementen Vorteile aufweist, insbesondere eine bessere Dämmwirkung über einen längeren Zeitraum aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verkleidungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Verkleidungselement zusätzlich eine hydrophobe Membranschicht aufweist, die in Richtung der Dämmschicht wasserdurchlässig und in die entgegengesetzte Richtung wasserundurchlässig ist.
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Das Verkleidungselement dient zur thermischen Dämmung beziehungsweise Isolierung des Bauteils. Vorzugsweise ist das Verkleidungselement zur wenigstens bereichsweisen Aufnahme des Bauteils vorgesehen und ausgebildet. Beispielsweise ist das Bauteil zur thermischen Dämmung mit dem Verkleidungselement wenigstens bereichsweise oder sogar vollständig verkleidet. Im letzteren Fall umgreift das Verkleidungselement das Bauteil vollständig, fasst dieses also durchgehend ein.
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Das Bauteil liegt beispielsweise als wärmeerzeugendes Bauteil vor. Das Verkleidungselement ist daher besonders bevorzugt dazu ausgebildet, einen Wärmeaustrag aus dem Bauteil in Richtung einer Außenumgebung, welche auf der dem Bauteil abgewandten Seite des Verkleidungselements vorliegt, zu verhindern oder zumindest zu verringern. Beispielsweise erzeugt das Bauteil lediglich zeitweise Wärme und befindet sich in einer Außenumgebung, in der die Umgebungstemperatur geringer ist als eine Betriebstemperatur des Bauteils. Aus diesem Grund soll ein Auskühlen des Bauteils in Zeiträumen, in welchen es keine Wärme erzeugt, so weit als möglich verhindert werden. Hierzu dient das Verkleidungselement.
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Das Bauteil ist beispielsweise ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs. In diesem Fall weist das Kraftfahrzeug das Antriebsaggregat auf, welches vorzugsweise dem Antreiben des Kraftfahrzeugs und insoweit dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments dient. Das Antriebsaggregat liegt beispielsweise in Form einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Otto-Brennkraftmaschine oder einer Diesel-Brennkraftmaschine vor. Dem Antriebsaggregat wird während seines Betriebs wenigstens ein Kraftstoff zugeführt, welcher in dem Antriebsaggregat chemisch reagiert insbesondere oxidiert beziehungsweise verbrennt. Bei der chemischen Reaktion entsteht Wärme, wodurch sich die Temperatur des Bauteils, also des Antriebsaggregats, erhöht, insbesondere bis auf seine Betriebstemperatur.
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Während des Betriebs des Antriebsaggregats wird überschüssige Wärme aus ihm abgeführt, um ein Überschreiten der Betriebstemperatur zu verhindern. In anderen Worten wird eine Temperatur des Bauteils auf seine Betriebstemperatur eingestellt, insbesondere steuernd und/oder regelnd. Bei abgeschaltetem Antriebsaggregat, insbesondere also bei einem Stillstand des Antriebsaggregats, soll eine Verringerung der Temperatur möglichst verhindert werden, sodass bei einem Wiederstart des Antriebsaggregats möglichst wenig Wärme für eine Erhöhung der Temperatur aufgewandt werden muss. Entsprechend ist das Antriebsaggregat mithilfe des Verkleidungselements gedämmt.
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Zur Erzielung der thermischen Dämmwirkung für das Bauteil weist das Verkleidungselement die Dämmschicht und die Membranschicht auf. Die Dämmschicht besteht aus dem hygroskopischen Material, also einem Material, welches Feuchtigkeit beziehungsweise Wasser aufnimmt und bindet. Das hygroskopische Material ist derart gewählt, dass es bei der Aufnahme des Wassers Wärme abgibt. Zudem kann das Wasser durch Wärmeeintrag aus dem hygroskopischen Material ausgetragen werden.
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Die Verwendung des hygroskopischen Materials in Form der Dämmschicht hat den Vorteil, dass während eines Betriebs des wärmeerzeugenden Bauteils die von dem Bauteil erzeugte Wärme in das hygroskopische Material eingetragen und somit eventuell in diesem gebundenes Wasser ausgetragen wird. Entfällt die von dem Bauteil bereitgestellte Wärme, beispielsweise durch das Abstellen des Antriebsaggregats, so ist das hygroskopische Material zur Aufnahme von Wasser vorbereitet. Somit kann Wasser, beispielsweise aus der Außenumgebung, von dem hygroskopischen Material aufgenommen werden, was wiederum Wärme erzeugt.
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Einerseits dient das hygroskopische Material insoweit bereits auf rein physikalischem Weg der Dämmung des Bauteils. Zusätzlich fällt in dem hygroskopischen Material durch die Aufnahme des Wassers Wärme an, durch welche die Dämmwirkung des Verkleidungselements weiter verbessert beziehungsweise welche in das Bauteil eingetragen wird. Hierzu ist die Dämmschicht bevorzugt wärmeübertragend mit dem Bauteil verbunden, sodass einerseits die von dem Bauteil erzeugte Wärme das hygroskopische Material erwärmt und umgekehrt die in dem hygroskopischen Material anfallende Wärme dem Aufwärmen des Bauteils dient.
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Zusätzlich zu der Dämmschicht ist die Membranschicht Bestandteil des Verkleidungselements. Die Membranschicht ist hydrophob, also grundsätzlich wasserabweisend. Die Membranschicht ist derart ausgestaltet, dass sie in Richtung der Dämmschicht wasserdurchlässig und in die entgegengesetzte Richtung wasserundurchlässig ist. Das bedeutet, dass durch die Membranschicht hindurch Wasser zu dem hygroskopischen Material gelangen kann, sodass es nachfolgend von diesem aufgenommen wird.
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Die Membranschicht ist vorzugsweise auf der dem Bauteil abgewandten Seite der Dämmschicht angeordnet, sodass sie also zwischen der Dämmschicht und der Außenumgebung vorliegt. Entsprechend lässt die Membranschicht einen Wassereintrag aus der Außenumgebung in das hygroskopische Material zu, wohingegen es einen Wasseraustrag aus dem hygroskopischen Material in die Außenumgebung unterbindet.
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Das Wasser kann entweder in flüssiger Form oder in gasförmiger Form, also als Wasserdampf, vorliegen. Beispielsweise ist die Membranschicht derart ausgestaltet, dass sie in Richtung der Dämmschicht für Wasserdampf durchlässig ist, in die entgegengesetzte Richtung jedoch undurchlässig. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Membranschicht grundsätzlich für gasförmiges Wasser durchlässig und für flüssiges Wasser undurchlässig ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass mithilfe der Membranschicht der Eintrag von gasförmigem Wasser aus der Außenumgebung in das hygroskopische Material zugelassen ist, wohingegen der Austrag von flüssigem Wasser aus der Dämmschicht in die Außenumgebung unterbunden wird. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es, das mithilfe der von dem Bauteil erzeugten Wärme aus dem hygroskopischen Material ausgetragene Wasser zu sammeln und für einen beliebigen Zweck zu verwenden, beispielsweise für einen Betrieb des Bauteils.
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Dies ist besonders bevorzugt im Falle der Ausgestaltung des Bauteils als Antriebsaggregat der Fall. Zur Leistungssteigerung und/oder Kühlung des Antriebsaggregats kann es nämlich vorgesehen sein, dem Antriebsaggregat zusätzlich zu dem Kraftstoff Wasser zuzuführen. Hierzu ist eine Wassereinbringungsvorrichtung vorgesehen und ausgebildet. Die Wassereinbringungseinrichtung dient dem Einbringen des Wassers in wenigstens einen Brennraum des Antriebsaggregats. Der Brennraum liegt in einem Zylinder des Antriebsaggregats vor und wird beispielsweise von einer Zylinderwand des Zylinders, einem Kolben und einem Zylinderdach gemeinsam begrenzt. Das Zylinderdach ist beispielsweise Bestandteil eines Zylinderkopfs des Antriebsaggregats.
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Das Antriebsaggregat kann lediglich über den einen Brennraum oder aber über mehrere Brennräume verfügen. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung lediglich auf den Brennraum beziehungsweise das Einbringen von Wasser in diesen eingegangen wird, so sind die Ausführungen stets auf jeden der mehreren Brennräume übertragbar. Beispielsweise kann mittels der Wassereinbringungseinrichtung das Wasser unmittelbar in den Brennraum eingebracht werden. Entsprechend liegt beispielsweise eine Düse vor, welche unmittelbar in den Brennraum einmündet. Alternativ kann es vorgesehen sein, das Wasser mittels der Wassereinbringungseinrichtung lediglich mittelbar in den Brennraum einzubringen, beispielsweise über ein Saugrohr. In diesem Fall wird das Wasser dem Saugrohr zugeführt und gelangt über dieses in den wenigstens einen Brennraum.
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Das dem Brennraum mittels der Wassereinbringungseinrichtung zuführbare Wasser wird vorzugsweise zumindest zum Teil der Dämmschicht entnommen, nämlich durch einen Wärmeeintrag in das hygroskopische Material. Die Dämmschicht beziehungsweise das hygroskopische Material bildet hierbei einen Adsorptionsspeicher. Dieser nimmt unter bestimmten Bedingungen Wasser, beispielsweise in Form des Wasserdampfs, auf und sondert es unter anderen Bedingungen wieder ab. Während des Adsorbierens des Wassers beziehungsweise Wasserdampfs gibt das hygroskopische Material Wärme ab. Zum Ausbringen beziehungsweise Desorbieren des Wassers muss dem Adsorptionsspeicher Wärme zugeführt werden. Das aus dem hygroskopischen Material ausgetragene Wasser wird aufgefangen, beispielsweise mittels eines Kondensators und/oder eines Wasserabscheiders.
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Die beschriebene Ausgestaltung des Verkleidungselements ermöglicht eine besonders effektive thermische Dämmung des Bauteils. Hierdurch wird eine gute Temperierung des Bauteils über einen langen Zeitraum erzielt. Zudem kann das mithilfe des hygroskopischen Materials gesammelte Wasser einer weiteren Verwendung zugeführt werden. Beispielsweise wird das Wasser als Betriebsmittel für das Bauteil herangezogen. Im Falle des Antriebsaggregats führt dies zu einer Leistungssteigerung und/oder einer Reduzierung von Schadstoffemissionen des Antriebsaggregats.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das hygroskopische Material Zeolith, Kieselgel oder Upsalit ist. Ganz allgemein ausgedrückt kann als hygroskopisches Material ein Molekularsieb verwendet werden. Ein Beispiel für ein solches Molekularsieb ist das Zeolith. Alternativ oder zusätzlich zu dem Zeolith kann auch das Kieselgel oder Upsalit als hygroskopisches Material verwendet werden. Von Bedeutung ist insbesondere, dass das hygroskopische Material porös ist, also Lufteinschlüsse aufweist, welche eine hervorragende physikalische Dämmung bewirken. Auch ohne das Vorliegen von Wasser beziehungsweise Wasserdampf zur Aufnahme durch das hygroskopische Material wird insoweit bereits eine gute thermische Dämmung des Bauteils erzielt. Die genannten Materialien Zeolith, Kieselgel und Upsalit zeichnen sich darüber hinaus durch die Wärmeabgabe bei der Aufnahme von Wasser aus. Hierdurch wird die Dämmwirkung des Verkleidungselements weiter verbessert.
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Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dämmschicht auf ihrer der Membranschicht abgewandten Seite von einer ersten Schicht und auf ihrer der Membranschicht zugewandten Seite von einer zweiten Schicht begrenzt ist. Die beiden Schichten fassen insoweit die Dämmschicht ein. Die beiden Schichten sind insbesondere zum Halten des hygroskopischen Materials vorgesehen und ausgebildet. Über die erste Schicht ist bevorzugt eine Wärmeübertragungsverbindung zwischen dem Bauteil und dem hygroskopischen Material hergestellt. Hierzu grenzt die erste Schicht besonders bevorzugt einerseits unmittelbar an der Dämmschicht und andererseits unmittelbar an dem Bauteil an.
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Beispielsweise liegt die erste Schicht flächig an dem Bauteil an oder wird von diesem ausgebildet. Im Falle der Ausgestaltung des Bauteils als Antriebsaggregat ist die erste Schicht beispielsweise eine Außenfläche eines Zylinderkurbelgehäuses und/oder eines Zylinderkopfs des Antriebsaggregats. Die erste Schicht ist besonders bevorzugt wasserundurchlässig beziehungsweise wasserdicht. Bevorzugt kann insoweit weder flüssiges Wasser noch gasförmiges Wasser die erste Schicht passieren.
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Die zweite Schicht liegt auf der der Membranschicht zugewandten Seite der Dämmschicht vor. Bevorzugt ist die zweite Schicht zwischen der Dämmschicht und der Membranschicht angeordnet. Beispielsweise ist die Membranschicht auf die zweite Schicht aufgebracht. Die zweite Schicht ist grundsätzlich wasserdurchlässig, vorzugsweise unabhängig davon, ob das Wasser in flüssiger oder in gasförmiger Form vorliegt. In anderen Worten ist die zweite Schicht „atmungsaktiv“. Sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht könnten grundsätzlich aus einem beliebigen Material bestehen, beispielsweise aus einem Kunststoff. Besonders bevorzugt ist zumindest eine der Schichten aus einem geschäumten Kunststoff hergestellt. Dies ist besonders bevorzugt für die zweite Schicht der Fall. Mit einer derartigen Ausgestaltung des Verkleidungselements wird eine besonders gute Dämmwirkung erzielt.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Schicht wasserundurchlässig und die zweite Schicht wasserdurchlässig ist. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Mithilfe der ersten Schicht wird also verhindert, dass Wasser durch das Verkleidungselement in Richtung des Bauteils gelangen kann. Das Bauteil wird folglich mithilfe des Verkleidungselements zuverlässig vor Feuchtigkeit aus der Au-ßenumgebung geschützt. Die zweite Schicht hingegen ist wasserdurchlässig, sodass Wasser beziehungsweise Wasserdampf durch die zweite Schicht hindurch in Richtung des hygroskopischen Materials gelangen kann, also beispielsweise aus der Außenumgebung in das hygroskopische Material eintreten kann. Hierdurch wird die bereits beschriebene besonders vorteilhafte Wirkung des Verkleidungselements verbessert.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dämmschicht luftdurchlässig ist und strömungstechnisch an eine Spüleinrichtung zum Spülen der Dämmschicht mit Luft angeschlossen ist. Die Luftdurchlässigkeit der Dämmschicht wird beispielsweise durch eine hinreichende Porosität des hygroskopischen Materials erzielt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Dämmschicht von aus voneinander beabstandeten Elementen des hygroskopischen Materials besteht, zwischen welchen Luft hindurchströmen kann. Die Dämmschicht ist strömungstechnisch an die Spüleinrichtung angeschlossen. Die Spüleinrichtung dient dem Beaufschlagen der Dämmschicht mit Luft.
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Zumindest zeitweise wird mittels der Spüleinrichtung Luft durch die Dämmschicht hindurch gefördert. Dies ist vorzugsweise zum Abführen von in dem hygroskopischen Material zwischengespeicherten Wasser vorgesehen. Besonders bevorzugt erfolgt das Spülen der Dämmschicht mit Luft während das Bauteil Wärme erzeugt und in das hygroskopische Material einträgt. Das hierdurch aus dem hygroskopischen Material ausgetragene Wasser wird von der Luft aufgenommen beziehungsweise mitgenommen, jedenfalls mit der Luft abgeführt.
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Beispielsweise ist es vorgesehen, der Dämmschicht an einer ersten Stelle die Luft zuzuführen und an einer von der ersten Stelle verschiedenen zweiten Stelle zu entnehmen. An der zweiten Stelle wird bevorzugt das aus dem hygroskopischen Material ausgetragene Wasser aus der Luft abgeschieden. Entsprechend steht das Wasser für eine weitere Verwendung zur Verfügung. Das Spülen der Dämmschicht mit Luft kann aufgrund natürlicher Konvektion und/oder erzwungener Konvektion erfolgen. In letzterem Fall verfügt die Spüleinrichtung vorzugsweise über wenigstens eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse oder dergleichen.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Dämmschicht strömungstechnisch an einen Kondensator angeschlossen ist, mittels welchem der Dämmschicht entnommener Wasserdampf kondensierbar ist. Der Kondensator ist beispielsweise Bestandteil der Spüleinrichtung. Dem Kondensator wird das aus dem hygroskopischen Material ausgetragene Wasser in gasförmiger Form, also als Wasserdampf, zugeführt. Der Wasserdampf wird in dem Kondensator kondensiert, sodass nachfolgend das Wasser in flüssiger Form zur weiteren Verwendung zur Verfügung steht. Bevorzugt wird das Wasser zum Betreiben der Wassereinbringungseinrichtung herangezogen, also als Betriebsmittel für das Antriebsaggregat. Hierdurch werden die bereits erwähnten Vorteile auf besonders effektive Art und Weise erzielt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bauteilanordnung mit einem wärmeerzeugenden Bauteil, das wenigstens bereichsweise mit einem Verkleidungselement zur thermischen Dämmung des Bauteils verkleidet ist, insbesondere mit einem Verkleidungselement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche. Dabei ist vorgesehen, dass das Verkleidungselement eine Dämmschicht aus einem hygroskopischen Material und eine hydrophobe Membranschicht aufweist, wobei die Membranschicht in Richtung der Dämmschicht wasserdurchlässig und in die entgegengesetzte Richtung wasserundurchlässig ist.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Bauteilanordnung beziehungsweise des Verkleidungselements wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Verkleidungselement als auch die Bauteilanordnung können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Verkleidungselement einen Aufnahmeraum für das Bauteil zumindest bereichsweise umgreift, insbesondere vollständig einschließt. Das Verkleidungselement bildet den Aufnahmeraum dadurch aus, dass es ihn zumindest bereichsweise oder sogar vollständig umgreift. In dem Aufnahmeraum ist das Bauteil angeordnet, vorzugsweise vollständig. Besonders bevorzugt ist der Aufnahmeraum an das Bauteil form- und/oder abmessungsangepasst. Das bedeutet, dass der Aufnahmeraum dieselbe Form und/oder dieselben Abmessungen aufweist wie das Bauteil, sodass nach Anordnung des Bauteils in dem Aufnahmeraum das Bauteil zumindest bereichsweise, vorzugsweise durchgehend, an dem Verkleidungselement anliegt. Hierdurch wird eine besonders effektive Wärmeübertragung zwischen dem Bauteil und dem Verkleidungselement erzielt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dämmschicht wärmeübertragend mit dem Bauteil verbunden ist, insbesondere unmittelbar an diesem anliegt. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Durch die wärmeübertragende Verbindung des Bauteils mit der Dämmschicht kann von dem Bauteil erzeugte Wärme der Dämmschicht zugeführt werden. Mithilfe dieser Wärme kann Wasser aus dem hygroskopischen Material ausgetragen und dieses somit für eine erneute Verwendung zur thermischen Dämmung des Bauteils vorbereitet werden.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Bauteilanordnung mit einem wärmeerzeugenden Bauteil, insbesondere einer Bauteilanordnung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei das Bauteil wenigstens bereichsweise mit einem Verkleidungselement zur thermischen Dämmung des Bauteils verkleidet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Verkleidungselement eine Dämmschicht aus einem hygroskopischen Material und eine hydrophobe Membranschicht aufweist, wobei die Membranschicht in Richtung der Dämmschicht wasserdurchlässig und in die entgegengesetzte Richtung wasserundurchlässig ist, wobei dem hygroskopischen Material zumindest zeitweise Wasser entnommen und einem Wasserspeicher zugeführt wird. Erneut wird hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Ausgestaltungen des Verkleidungselements, der Bauteilanordnung sowie des Verfahrens zu ihrem Betreiben auf die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung hingewiesen.
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Grundsätzlich dient das Verkleidungselement der thermischen Dämmung des Bauteils. Zumindest zeitweise wird das Bauteil zum Erzeugen von Wärme betrieben. Diese Wärme wird zumindest teilweise dem Verkleidungselement, nämlich genauer der Dämmschicht, zugeführt, sodass eventuell in der Dämmschicht beziehungsweise dem hygroskopischen Material vorliegendes Wasser ausgetragen wird. Dieses Wasser wird nachfolgend dem Wasserspeicher zugeführt. Durch das Entnehmen des Wassers ist das hygroskopische Material für eine erneute Wasseraufnahme vorbereitet.
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Während das Bauteil nicht zum Erzeugen von Wärme betrieben wird, also beispielsweise außer Betrieb ist, wird dem hygroskopischen Material Wasser, vorzugsweise in Form von Wasserdampf, aus der Außenumgebung zugeführt. Das hygroskopische Material adsorbiert das Wasser, wobei wiederum Wärme anfällt. Diese Wärme wird zur Erzielung der thermischen Dämmung des Bauteils verwendet beziehungsweise dem Bauteil zugeführt. Entsprechend wird ein Auskühlen des Bauteils verhindert oder zumindest verzögert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Bauteilanordnung mit einem wärmeerzeugenden Bauteil und einem Verkleidungselement zur thermischen Dämmung des Bauteils, sowie
- 2 eine schematische Schnittdarstellung des Verkleidungselements.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bauteilanordnung 1, welche ein wärmeerzeugendes Bauteil 2 sowie ein Verkleidungselement 3 aufweist. Das Verkleidungselement 3 bildet einen Aufnahmeraum 4 aus, in welchem das Bauteil 2 angeordnet ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umgreift das Verkleidungselement 3 das Bauteil 2 vollständig. Das Verkleidungselement 3 dient einer thermischen Dämmung des Bauteils 2. Hierzu ist das Verkleidungselement 3 mehrschichtig aufgebaut und verfügt über eine Dämmschicht 5 und eine Membranschicht 6.
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Die Dämmschicht 5 ist in Richtung des Aufnahmeraums 4, also in die von der Membranschicht 6 abgewandte Richtung, von einer ersten Schicht 7 begrenzt. Zusätzlich kann zwischen der Dämmschicht 5 und der Membranschicht 6 eine zweite Schicht 8 angeordnet sein. Die Dämmschicht 5 besteht aus einem hygroskopischen Material oder weist ein solches zumindest auf. Die Membranschicht 6 ist hingegen hydrophob und in Richtung der Dämmschicht 5 wasserdurchlässig und in die entgegengesetzte Richtung wasserundurchlässig.
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Das bedeutet, dass die Membranschicht 6 Wasser, insbesondere in Form von Wasserdampf, aus einer Außenumgebung 9 in Richtung der Dämmschicht 5 passieren lässt. Bevorzugt unterbindet die Membranschicht 6 hingegen eine Strömung von Wasser in die umgekehrte Richtung, insbesondere von flüssigem Wasser. Die Membranschicht 6 besteht beispielsweise aus einem Material wie Gore-Tex, Sympatex oder dergleichen. In jedem Fall weist die Membranschicht vorzugsweise Poren auf, welche kleiner sind als ein Wassertropfen, jedoch größer ist als ein Wasserdampfmolekül.
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In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dämmschicht 5 strömungstechnisch an eine Spüleinrichtung 10 angeschlossen. Die Spüleinrichtung 10 weist wenigstens ein Querschnittsverstellelement 11 auf, über welche die Dämmschicht 5 an die Außenumgebung 9 strömungstechnisch angeschlossen ist. Bei einer ersten Einstellung des Querschnittsverstellelements 11 ist die Membranschicht 6 strömungstechnisch von der Außenumgebung 9 getrennt, wohingegen in einer zweiten Einstellung eine Strömungsverbindung zwischen der Membranschicht 6 und der Außenumgebung 9 über das Querschnittsverstellelement 11 vorliegt.
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Weiterhin umfasst die Spüleinrichtung 10 ein Gebläse 12. Mithilfe des Gebläses 12 ist Luft durch die Membranschicht 6 hindurch förderbar, wobei die Luft über das Querschnittsverstellelement 11 in die Dämmschicht 5 eintritt und durch das Gebläse 12 aus ihr entnommen wird. Das Gebläse 12 fördert die aus der Dämmschicht 5 entnommene Luft in einen Kondensator 13, in welchem in der Luft enthaltenes Wasser kondensiert wird. Das nachfolgend vorliegende flüssige Wasser wird einem Wasserspeicher 14 zugeführt und nachfolgend beispielsweise als Betriebsmittel für das Bauteil 2 verwendet.
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Die 2 zeigt eine Detailschnittdarstellung des Verkleidungselements 3. Erkennbar sind die Dämmschicht 5, die erste Schicht 7, die zweite Schicht 8 sowie die Membranschicht 6. Es wird deutlich, dass die beiden Schichten 7 und 8 die Dämmschicht 5 zwischen sich einschließen. Sie dienen insoweit einer ortsfesten Halterung des hygroskopischen Materials, aus welchem die Dämmschicht 5 besteht. Die Membranschicht 6 ist hingegen auf der der Dämmschicht 5 abgewandten Seite der zweiten Schicht 8 an dieser angeordnet. Bevorzugt grenzt die Membranschicht 6 unmittelbar an die zweite Schicht 8 an. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die zweite Schicht 8 entfällt, sodass die Membranschicht 6 unmittelbar an die Dämmschicht 5 angrenzt.
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Mithilfe des beschriebenen Verkleidungselements 3, welches Bestandteil der Bauteilanordnung 1 sein kann, wird eine besonders hervorragende thermische Dämmung des Bauteils 2 gegenüber der Außenumgebung 9 erzielt. Das hygroskopische Material der Dämmschicht 5 dient dem Adsorbieren von Wasser, welches nachfolgend aus der Dämmschicht 5 ausgebracht und für weitere Zwecke herangezogen werden kann. Insgesamt wird somit eine hohe Energieeffizienz der Bauteilanordnung 1 erzielt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteilanordnung
- 2
- Bauteil
- 3
- Verkleidungselement
- 4
- Aufnahmeraum
- 5
- Dämmschicht
- 6
- Membranschicht
- 7
- 1. Schicht
- 8
- 2. Schicht
- 9
- Außenumgebung
- 10
- Spüleinrichtung
- 11
- Querschnittsverstellelement
- 12
- Gebläse
- 13
- Kondensator
- 14
- Wasserspeicher
