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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gebäudeklimatisierung, bei welchem ein Temperiermedium in einem Kreisprozess zirkuliert, der eine Wärme- oder Kältequelle sowie mindestens einen Wärmetauscher umfasst, wobei das Temperiermedium im Wärmetauscher einen Wärmeaustausch mit der Umgebung vollzieht, beispielsweise um einen Innenraum zu heizen oder zu kühlen.
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Ferner betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung zur Gebäudeklimatisierung mit einer Wärme- oder Kältequelle und mindestens einem angeordneten Wärmetauscher und einem in einem Kreislauf zwischen der Wärme- oder Kältequelle und dem mindestens einen Wärmetauscher zirkulierenden Temperiermedium.
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Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt, wozu beispielhaft auf die
EP 2 474 797 A1 verwiesen wird. Das Funktionsprinzip der bekannten Verfahren und Vorrichtungen beruht darauf, bedarfsabhängig zur Beheizung oder Kühlung des Innenraums eines Gebäudes das Temperiermedium über die in den Kreisprozess integrierte Wärme- oder Kältequelle aufzuheizen oder zu kühlen und dem Wärmetauscher zuzuführen, der mit dem Innenraum des Gebäudes in einer Wärmeaustauschbeziehung steht. Wird das Temperiermedium auf eine höhere Temperatur als der Innenraum des Gebäudes aufgeheizt, gibt es im Wärmetauscher einen entsprechenden Wärmestrom an den Innenraum des Gebäudes ab und erwärmt diesen. Wird umgekehrt das Temperiermedium auf eine niedrigere Temperatur als der Innenraum des Gebäudes abgekühlt, nimmt es im Wärmetauscher einen entsprechenden Wärmestrom aus dem Innenraum des Gebäudes auf, d. h. entzieht dem Innenraum Wärme, sodass eine entsprechende Abkühlung eintritt.
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Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen dienen somit dazu, die Temperatur des Innenraums des Gebäudes, in welchem sich der Wärmetauscher befindet, je nach Bedarf zu erhöhen oder zu verringern, sodass eine entsprechende Klimatisierung des Gebäudes bewirkt werden kann.
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Weitere, die Gebäudeklimatisierung beeinflussende Parameter, insbesondere die Luftfeuchtigkeit, bzw. der Feuchtegehalt der im Innenraum enthaltenen Raumluft, können durch die bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht gesteuert werden, sie erfahren vielmehr häufig negative Beeinflussungen. Beispielsweise kann bei einer intensiven Beheizung des Innenraums des Gebäudes die Raumluft unerwünscht trocken werden, d. h. die relative Feuchtigkeit der im Innenraum enthaltenen Raumluft sinkt unerwünscht stark ab. Andererseits kann bei einer intensiven Kühlung des Innenraumes des Gebäudes durch die fallende Lufttemperatur auch die relative Feuchtigkeit ansteigen und eine Überbefeuchtung der Raumluft bewirken, die letztlich zu Schimmelbildung und ähnlichen unerwünschten Effekten führen kann. Es ist daher bislang unumgänglich, beispielsweise durch regelmäßigen Luftaustausch, durch Einsatz von Luftbefeuchtern und/oder -trocknern Einfluss auf die Luftfeuchtigkeit der im Innenraum enthaltenen Raumluft zusätzlich zu deren Temperaturregelung zu nehmen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gebäudeklimatisierung vorzuschlagen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden und eine energieeffiziente Gebäudeklimatisierung einschließlich einer Regelung der Luftfeuchtigkeit der im Innenraum enthaltenen Raumluft gewährleisten.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruches 7.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass als Temperiermedium im Kreisprozess zwischen der Wärme- oder Kältequelle sowie dem mindestens einen Wärmetauscher eine hygroskopische Flüssigkeit vorgesehen ist, d. h. eine Flüssigkeit, die neben der bekannten Fähigkeit, auf unterschiedliche Temperaturniveaus temperiert zu werden, überdies auch in der Lage ist, Feuchtigkeit aufzunehmen bzw. abzugeben. Die erfindungsgemäß vorgesehene hygroskopische Flüssigkeit zirkuliert innerhalb des Kreisprozesses durch einen Wärmetauscher, der flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet ist, sodass das Temperiermedium während des Zirkulierens durch den Wärmetauscher Wasserdampf z.B. aus dem Innenraum des Gebäudes absorbiert oder an diesen abgibt, was abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der den Wärmetauscher umgebenden Raumluft im Innenraum des Gebäudes ist.
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Auf diese Weise ist es möglich, mittels des Temperiermediums nicht nur in der bekannten Weise durch entsprechende Einstellung der Temperatur desselben einen Wärmeaustausch mit dem Innenraum des Gebäudes im Wärmetauscher stattfinden zu lassen und zur Temperierung des Innenraums zu nutzen, sondern es besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit, über einen stofflichen Austausch zwischen dem Wärmetauscher und dem darin zirkulierenden Temperiermedium sowie der umgebenden Raumluft die Raumluft zu be- oder entfeuchten.
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Maßgeblich für die Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Umgebung, z.B. der Raumluft im Innenraum des Gebäudes in das als hygroskopische Flüssigkeit ausgebildete Temperiermedium oder die Abgabe von Feuchtigkeit aus dem als hygroskopische Flüssigkeit ausgebildeten Temperiermedium im Wärmetauscher an die Raumluft im Innenraum des Gebäudes ist die jeweils vorherrschende Differenz der partiellen Dampfdrücke zwischen dem Temperiermedium und der Raumluft im Innenraum des Gebäudes. Diese Partialdruckdifferenz verursacht die stoffliche Übertragung von Wasserdampf von der Seite mit dem höheren partiellen Dampfdruck zu der Seite mit dem niedrigeren partiellen Dampfdruck.
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Um die Partialdruckdifferenz entsprechend regeln zu können und damit die Be- oder Entfeuchtung des Innenraums des Gebäudes steuern und regeln zu können, ist nach einem Vorschlag der Erfindung vorgesehen, dass der Druck des im Kreisprozess zirkulierenden Temperiermediums geregelt wird, beispielsweise durch Regelung einer in den Kreisprozess integrierten Förderpumpe für das Temperiermedium oder entsprechende Drosselventile im Kreislauf des Temperiermediums.
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Der Druck des Temperiermediums im Kreisprozess kann beispielsweise etwa 0,5 bis 1 MPa betragen, insbesondere etwa 0,8 MPa, d. h. das im Kreisprozess zirkulierende Temperiermedium weist vorteilhaft einen steuerbaren Unterdruck gegenüber der Umgebung, z.B. dem im Innenraum des Gebäudes herrschenden Druck auf.
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Darüber hinaus kann die Steuerung des partiellen Dampfdrucks des im Kreisprozess zirkulierenden Temperiermediums auch durch eine entsprechende Einstellung der Konzentration der hygroskopischen Flüssigkeit bzw. durch Verdünnung derselben bewirkt werden. Die Konzentration des Temperiermediums kann beispielsweise durch Wärmezufuhr und Verdampfen eines Wasseranteiles im Temperiermedium in die Umgebung erhöht werden und durch Absorption von Wasserdampf aus der Umgebung und/oder durch Beimischung von Wasser zum Temperiermedium verringert werden.
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Als hygroskopische Flüssigkeit ist im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Salzlösung auf Basis von Lithiumchlorid, Lithiumbromid oder Calciumchlorid vorgesehen.
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Eine im Rahmen der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zur Gebäudeklimatisierung der eingangs genannten Art umfasst mindestens einen in einem Innenraum eines Gebäudes angeordneten Wärmetauscher und ein in einem Kreislauf zwischen der Wärme- oder Kältequelle und dem mindestens einen Wärmetauscher zirkulierendes Temperiermedium. Erfindungsgemäß ist als Temperiermedium eine hygroskopische Flüssigkeit, insbesondere eine Salzlösung vorgesehen und der Wärmetauscher ist flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet, dergestalt, dass mittels des Temperiermediums über den mindestens einen Wärmetauscher Wasserdampf aus der Umgebung des Wärmetauschers absorbierbar oder an diese abgebbar ist.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der mindestens eine Wärmetauscher als Klimaelement mit einer eingelagerten Kapillarrohrmatte gebildet ist, die von zwei Sammelrohren mit zwischen diesen verlaufenden Kapillarrohren gebildet ist, welche vom Temperiermedium durchströmbar sind, wobei die Wandungen der Kapillarrohre flüssigkeitsdicht aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet sind, um neben dem Wärmeaustausch auch einen Wasserdampfaustausch zwischen dem Temperiermedium und dem Innenraum des Gebäudes ermöglichen zu können.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Kapillarrohre aus Hohlfasern mit wasserdampfdurchlässigen, aber flüssigkeitsdichten Hohlfasern gebildet. Derartige Hohlfasern sind vielfältig bekannt und werden bislang beispielsweise in der Membrantechnik als Filter verwendet. Sie verfügen über durchlässige Strukturen im Wandaufbau, sodass die Wände der Faser als Membran wirken. Derartige Hohlfasermembranen bestehen beispielsweise aus Polyethersulfon, Polysulfon oder Polyacrylnitril oder aus gesintertem oder extrudierten Polytetrafluorethylen, Polypropylen oder Polyethylen.
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Im Rahmen der Erfindung können derartige rohrförmige Hohlfasern vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweisen, wobei der Durchmesser vorzugsweise etwa 0,3 mm bis 5 mm beträgt.
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Die Wandungen der Hohlfasern sind vorzugsweise gegenüber Wasserdampf semipermeabel oder als Reverse Osmose Membrane ausgebildet, um selektiv nur gegenüber Wasserdampfmolekülen durchlässig zu sein. Sie können darüber hinaus auch hydrophob ausgerüstet sein, um die Kondensation des Wassers auf der Oberfläche der Hohlfasern zu vermeiden.
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Das im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagene Klimaelement mit eingelagerter Kapillarrohrmatte kann nach einem Vorschlag der Erfindung als starres Paneel zur Wand- oder Deckenmontage ausgebildet sein und einen formstabilen Tragrahmen zum Beispiel aus Metall- oder Kunststoffprofilen aufweisen, der mit einem porösen und wasserdampfdurchlässigen Füllstoff zu einem Paneel verfüllt ist, und beispielsweise aus Kieselgur gebildet sein kann, welches eine zum übrigen Innenraum des Gebäudes passende Oberflächengestaltung aufweisen kann. Zwischen dem Füllstoff wird die Kapillarrohrmatte eingelagert, sodass sie optisch nicht sichtbar ist.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Klimaelement als flexible Bahn ausgebildet, die im Bereich der Oberflächen wasserdampfdurchlässige Flächengebilde umfasst, zwischen denen die Kapillarrohrmatte angeordnet ist. Derartige flexible Bahnen zur Ausbildung des Klimaelementes können beispielsweise nach Art eines Vorhangs oder in Form von Lamellen einer Jalousie ausgeführt sein. Diese Flächengebilde können z.B. aus Baumwollgeweben gebildet sein oder geeignete superabsorbierende Fasern umfassen, die mit einer wasserdampfdurchlässigen Membran, z.B. auf Basis von PTFE, wie Gore-Tex ® abgedeckt sind.
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Die im Innern des Klimaelements befindliche Kapillarrohrmatte umfasst neben den vorzugsweise von Hohlfasern ausgebildeten Kapillarrohren zwei mit den Kapillarrohren kommunizierende Sammelrohre, die der Zuleitung bzw. Abführung des Temperiermediums in bzw. aus dem als Wärmetauscher wirkenden Klimaelements dienen und Bestandteil des Kreislaufs für das zirkulierende Temperiermedium sind.
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Die Sammelrohre können dabei als kurze Rohrstücke nach Art von Anschlussdosen ausgebildet sein, in die die einzelnen Kapillarrohre radial einmünden oder die Sammelrohre sind als vorzugsweise geradlinige Rohrabschnitte ausgebildet, die beanstandet voneinander oder auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sein können. Die Anordnung wird vorzugsweise so gewählt, dass sich eine möglichst homogene Verteilung der einzelnen Kapillarrohre innerhalb des Klimaelements ergibt.
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Bevorzugt weist ein als Klimaelement ausgeführter Wärmetauscher gemäß der Erfindung etwa 20-200 Kapillarrohre pro Quadratmeter Fläche des Klimaelements auf.
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Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung in einer teilweise geschnittenen Frontansicht;
- 2 der Wärmetauscher gemäß 1 in der Seitenansicht;
- 3 der Wärmetauscher gemäß 1 in der Draufsicht von oben;
- 4 eine zweite Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung in einer teilweise geschnittenen Frontansicht;
- 5 der Wärmetauscher gemäß 4 in der Seitenansicht;
- 6 eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung in der Seitenansicht;
- 7 eine vergrößerte Einzelheit des Wärmetauschers gemäß 1;
- 8 eine vergrößerte Darstellung eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung;
- 9 eine vergrößerte Darstellung eines weiteren Wärmetauschers gemäß der Erfindung;
- 10 eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung in der teilweise geschnittenen Frontansicht;
- 11 die Seitenansicht des Wärmetauschers gemäß 10;
- 12 eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung einer teilweise geschnittenen Frontansicht;
- 13 Seitenansicht des Wärmetauschers gemäß 12;
- 14 ein Prinzipschaltbild einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Die 14 zeigt in einer vereinfachten Form ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zur Klimatisierung eines nicht näher dargestellten Innenraums R eines Gebäudes, der mit einem entsprechenden Volumen an Raumluft gefüllt ist.
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Um eine entsprechende Beheizung und/oder Kühlung dieses Innenraums R vornehmen zu können, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 14 drei parallel geschaltete Wärmetauscher 1 mit einem nachfolgend noch näher erläuterten Aufbau in dem Innenraum R installiert und stehen in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem Innenraum R.
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Die Wärmetauscher 1 werden in an sich bekannter Weise von einem Temperiermedium durchströmt, welches in den aus der 14 ersichtlichen Leitungen in einem Kreislauf K zirkuliert, der durch eine peristaltische Pumpe 200 aufrechterhalten wird. Der Kreislauf K für das Temperiermedium umfasst ferner einen entsprechenden Vorratstank 300 für einen entsprechenden Überschuss des Temperiermediums sowie ein Dreiwegeventil 600, welches mittels eines Regelmoduls 500 steuerbar ist.
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Beim Umlauf im Kreislauf K durchläuft das Temperiermedium einen in den Kreislauf K integrierten Wärmetauscher 400, der je nach Klimatisierungsaufgabe (Heizen/Kühlen) von einem entsprechenden und über ein Regelventil 700 regelbaren Wärme- oder Kältestrom 800 beaufschlagt wird und dementsprechend das Temperiermedium beim Durchlauf durch den Wärmetauscher 400 erwärmt oder abkühlt.
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Das solchermaßen im Wärmetauscher 400 erwärmte oder abgekühlte Temperiermedium gelangt anschließend in die Wärmetauscher 1. Wurde das Temperiermedium 1 im Wärmetauscher 400 erwärmt, wird entsprechend der Temperaturdifferenz zum Innenraum R ein entsprechender Wärmestrom an den Innenraum R zu dessen Beheizung abgegeben. Wurde das Temperiermedium 1 hingegen im Wärmetauscher 400 gekühlt, wird ein entsprechender Wärmestrom aus dem Innenraum R zu dessen Kühlung aufgenommen.
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Wesentliches Merkmal der aus der 14 ersichtlichen Vorrichtung ist es, dass das im Kreislauf K zirkulierende Temperiermedium von einer hygroskopischen Flüssigkeit, beispielsweise einer Salzlösung auf Basis von Calciumchlorid, gebildet ist, die in der Lage ist, neben der vorangehend beschriebenen Temperaturänderung auch Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf zu absorbieren oder, z.B. bei entsprechender Erwärmung, freizusetzen.
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Die nachfolgend noch näher erläuterten Wärmetauscher 1 im Innenraum R sind so ausgebildet, dass das Temperiermedium durch Leitungen geführt wird, die mit flüssigkeitsdichten, aber wasserdampfdurchlässigen Wandungen ausgebildet sind. Damit ist es möglich, im Innenraum R im Überschuss vorhandenen Wasserdampf während des Durchlaufs des Temperiermediums durch die Wärmetauscher 1 im Temperiermedium zu absorbieren und abzuführen, sodass die Raumluft bedarfsgerecht getrocknet werden kann. Alternativ kann beispielsweise bei entsprechender Aufheizung des Temperiermediums ein entsprechender Anteil an Wasserdampf während des Durchlaufs des Temperiermediums durch die Wärmetauscher 1 aus dem Temperiermedium abgegeben werden, sodass die Raumluft bedarfsgerecht befeuchtet werden kann.
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Die entsprechende Konditionierung des in dem als hygroskopische Flüssigkeit ausgebildeten Temperiermediums enthaltenen Wasseranteils, d. h. die Konzentration der hygroskopischen Flüssigkeit mittels des Vorratstanks 300 über das Dreiwegeventil 600 eingestellt werden, welches das Temperiermedium mit entsprechend unterschiedlichen Salzgehalten aus unterschiedlichen Entnahmepositionen des Vorratstanks 300, beispielsweise im Bodenbereich und an der Oberfläche entsprechend den Anforderungen und gesteuert über das Regelmodul 500 einstellt.
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Zusätzlich kann über einen nicht näher dargestellten und durch den Vorratstank 300 verlaufenden externen Kreislauf 900 eine Regeneration und/oder ein Austausch des für den Kreislauf K vorgehaltenen Temperiermediums vorgenommen werden. Eine Regeneration kann beispielsweise ein Aufheizen des Temperiermediums in entsprechenden Wärmetauschern zwecks Verdampfung eines im Temperiermedium enthaltenen Wasseranteils oder eine externe Wasseraufnahme in oder aus die/der Umgebung umfassen, um das Temperiermedium auf eine gewünschte Konzentration einzustellen.
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Aus den 1 bis 3 ist in näheren Einzelheiten eine erste Ausführungsform eines Wärmetauschers 1 in Gestalt eines starren Klimaelements ersichtlich, der zur Temperierung und Regelung der Feuchtigkeit eines Innenraums eines hier nicht dargestellten Gebäudes Verwendung finden kann.
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Der Wärmetauscher 1 ist Bestandteil des beispielhaft anhand der 14 erläuterten Kreisprozesses und ist als starres Paneel zum Beispiel zur Montage an einer Decke oder einer Wand des zu klimatisierenden Gebäuderaumes ausgebildet. Der Wärmetauscher 1 umfasst einen aus formstabilen Metallprofilen 5 gebildeten Rahmen, in welchen eine poröser aushärtende Füllmasse 30, beispielsweise auf Basis von Kieselgur eingebracht ist und den Rahmen zu einem geschlossenen starren Paneel auffüllt..
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Die verwendete Füllmasse 30 weist eine entsprechende Porosität auf, sodass der Durchtritt größerer Mengen Wasserdampf in das Innere des als Klimaelement ausgeführten Wärmetauschers 1 bzw. aus dem Innern des Wärmetauschers 1 heraus möglich ist.
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Innerhalb der die sichtbaren Oberflächen des Wärmetauschers 1 bildenden Füllmasse 30 ist eine Kapillarrohrmatte eingelagert, die von zwei Sammelrohren 6 und zwischen diesen verlaufenden Kapillarrohren 2 gebildet ist, welche vom im Kreisprozess zirkulierenden Temperiermedium durchströmbar sind.
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Wesentliches Merkmal der beschriebenen Ausgestaltung ist es, dass die Kapillarrohre 2 Wandungen aufweisen, welche flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet sind, was insbesondere dadurch gewährleistet werden kann, dass die Kapillarrohre 2 aus Hohlfasern mit wasserdampfdurchlässigen, aber flüssigkeitsdichten Membranwandungen gebildet sind.
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Infolge der flüssigkeitsdichten Ausgestaltung der Wandungen der einzelnen Kapillarrohre 2 wird das aus einer hygroskopischen Flüssigkeit gebildete Temperiermedium zwischen den Sammelrohren 6 durch den Wärmetauscher 1 geführt, wobei es zu einem Wärmeaustausch mit der umgebenden Raumluft kommt. Zugleich kann in der Raumluft enthaltene Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf durch die Füllmasse 30 hindurch in das Innere des Wärmetauschers 1 gelangen und wird dort von der hygroskopischen Flüssigkeit, die in den Kapillarrohren 2 zirkuliert, absorbiert, da sie die für Wasserdampf durchlässigen Wandungen der einzelnen Kapillarrohre 2 durchdringen kann.
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Umgekehrt ist es bei entsprechend trockener Raumluft auch möglich, dass aus der in den Kapillarrohren 2 zirkulierenden hygroskopischen Flüssigkeit als Temperiermedium Wasserdampf über die demgegenüber durchlässigen Wandungen austritt und vom Wärmetauscher 1 über die durchlässige Füllmasse 30 an die Raumluft zu deren Befeuchtung abgegeben wird.
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Ein solches aus den 1 bis 3 ersichtliches starres Klimaelement 1 kann beispielsweise eine Breite BP von etwa 600 mm, eine Höhe HP von etwa 1200-1800 mm und eine Tiefe TP von etwa 15-20 mm aufweisen.
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Ferner erkennt man aus der 3, dass zur Lagefixierung der Kapillarrohre 2 innerhalb des Wärmetauschers 1 Gewebelagen 4, beispielsweise aus Polyamid, eingebracht sein können, um die Kapillarrohre 2 in einem zentralen Bereich des Wärmetauschers zu halten.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 sind die Sammelrohre 6 als kurze Rohrabschnitte in Form einer Anschlussdose ausgeführt, von denen die einzelnen Kapillarrohre 2 jeweils radial abgehen. Dies ist in näheren Einzelheiten aus der 7 ersichtlich.
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Man erkennt, dass jede einzelne als Sammelrohr 6 dienende Anschlussdose einen inneren Hohlraum 7 aufweist, der in nicht näher dargestellter Weise mit dem Zulauf bzw. Rücklauf von bzw. zu der Wärme- oder Kältequelle kommuniziert. Die einzelnen rohrförmigen Hohlfasern zur Ausbildung der Kapillarrohre 2 sind mittels Kunstharz 80 im Korpus der Sammelrohre 6 fixiert und abgedichtet.
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Demgegenüber zeigt das aus der 4 ersichtliche Ausführungsbeispiel die Ausgestaltung der Sammelrohre 6 als geradlinige Rohrabschnitte, die am oberen und unteren Ende des Wärmetauschers 1 positioniert sind und zwischen denen die einzelnen Kapillarrohre 2 in fluidischer Verbindung verlaufen.
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Gemäß 5 kann in einer solchen Ausgestaltung eine, vorzugsweise sichtseitige Oberfläche des Wärmetauschers von der Füllmasse 30 zum Beispiel auf Basis von Kieselgur gebildet sein, wohingegen rückseitig eine aus geeignetem Dämmmaterial, z.B. auf Polyethylenbasis gebildete Dämmplatte 8 angeordnet ist, um dem Wärmetauscher die gewünschte Formstabilität zu verleihen und Wärmeverluste zur Gebäudewand zu vermeiden. Die Sammelrohre 6 sind dabei in Bezug auf die Kapillarrohre 2 so angeordnet, dass diese radial einmünden. Im Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist demgegenüber eine Anordnung gewählt, bei dem die Kapillarrohre 2 etwa tangential in die Sammelrohre 6 einmünden, sodass auf der hier linken Seite ein flächenbündiger Übergang zwischen den Sammelrohren 6 und den Flächengebilde 3 gebildet wird, zwischen denen die Kapillarrohre 2 angeordnet sind.
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Diese unterschiedliche Anordnung mit einer radialen Einmündung der Kapillarrohre 2 in den Hohlraum 7 der Sammelrohre 6 einerseits und einer eher tangentialen Einmündung ist auch aus einem Vergleich der Ausführungen gemäß 8 und 9 ersichtlich. Man erkennt ferner, dass die Kapillarrohre mittels eines geeigneten Kunstharzes 100 abdichtend in den entsprechenden Öffnungen der Sammelrohre 6 fixiert sind.
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Die 10 zeigt eine demgegenüber abgewandelte Ausführungsform eines Klimaelements, welches nicht als starres Paneel, sondern als flexible Bahn ausgebildet ist, die oberflächlich von zwei Flächengebilden 3 zum Beispiel auf Basis eines Baumwollgewebes begrenzt und bedeckt ist, zwischen denen die für Wasserdampf durchlässigen, aber flüssigkeitsdichten Kapillarrohre 2 verlaufen. Anstelle eines Baumwollgewebes können auch superabsorbierende Fasern verwendet werden, die sichtseitig mit einer geeigneten wasserdampfdurchlässigen Membran, zum Beispiel auf Basis von PTFE, wie Gore-Tex ® abgedeckt sind. Am oberen Ende des solchermaßen gebildeten Wärmetauschers 1 sind die Kapillarrohre 2 herausgeführt und münden in die Sammelrohre 6 ein, die im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und etwa mittig durch eine Schottwand 10 flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind. Dementsprechend verlaufen die Kapillarrohre 2 etwa U-förmig durch den Wärmetauscher 1 und sind mit ihren beiden Enden jeweils in einem der Sammelrohre 6 kommunizierend fixiert. Ein solches flexibles Klimaelement kann beispielsweise in einem Gebäudeinnenraum nach Art eines Vorhangs oder einer Jalousie angeordnet werden und weist eine nahezu beliebige Höhe HM auf.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden Sammelrohre 6 räumlich voneinander getrennt anzuordnen, zum Beispiel das Zulauf-Sammelrohr 6 oberhalb des Wärmetauschers 1 und das entsprechende, dem Ablauf bzw. Rücklauf dienende Sammelrohr 6 unterhalb des Wärmetauschers 1 anzuordnen, wie es aus den 12 und 13 ersichtlich ist.
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Ein solchermaßen flexibel ausgebildeter Wärmetauscher kann vertikal oder horizontal in einem Gebäudeinnenraum nach Art einer Jalousie oder eines Vorhangs aufgehängt werden, sodass der Wärmetauscher allseits von Raumluft umgeben ist. Wie auch bei einer konventionellen Jalousie oder einem Vorhang kann der flexible Wärmetauscher zusammengerollt, gerafft oder eingeklagt werden, was bei Installation hinter einer Verglasung die Möglichkeit bietet, die Lichteinstrahlung durch die Verglasung zu regulieren.
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Neben der Anordnung der Wärmetauscher in einem Gebäude und einem Wärmeaustausch mit der Umgebung innerhalb des Gebäude Innenraums besteht auch die Möglichkeit, die starren oder flexiblen Wärmetauscher auf der Gebäudeaußenseite anzuordnen und insoweit einen Wärmeaustausch mit der Umgebung außerhalb des Gebäudes durchzuführen. In diesem Fall sind die Wärmetauscher aus geeigneten, den jeweiligen klimatischen Bedingungen widerstehenden Materialien hergestellt. Beispielsweise können starre Wärmetauscher mit Füllstoffen auf Basis von Schaumbeton und flexible Wärmetauscher mit Flächengebilden auf Basis von Polyamid, superabsorbierenden Fasern und jeweils eingebetteten Hohlfasern hergestellt werden, die sodann ähnliche Eigenschaften wie menschliche Haut oder Pflanzenblätter aufweisen und bei Zirkulation einer hygroskopischen Flüssigkeit als Temperiermedium in den Hohlfasern einen thermischen und stofflichen Austausch mit der Gebäudeumgebung ermöglichen.
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Durch Befestigung derartiger Wärmetauscher unmittelbar an der Außenwand oder den Außenfenstern eines Gebäudes bilden diese Wärmetauscher Zwischenschichten zwischen der ursprünglichen Gebäudewand oder den Fenstern zur Außenluft und die Temperatur des Wärmetauschers wird durch die Zirkulation des Temperiermediums und dessen Temperatur witterungsbedingt gesteuert.
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So kann bei höheren Außentemperaturen die am Wärmetauscher anliegende Wärmelast durch das zirkulierende Temperiermedium bereits vor dem Kontakt mit der Gebäudeaußenwand bzw. den Fenstern vom Temperiermedium im Wärmetauscher aufgenommen und an eine andere Stelle im Kreislauf des Temperiermediums abgeführt werden. Damit wird die thermische Last eines Gebäuderaums verringert und die aufgenommene Wärme kann beispielsweise über einen weiteren Wärmetauscher an einen Kraft-Wärme-Prozess abgegeben werden.
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Da gleichzeitig infolge der Temperaturerhöhung im Wärmetauscher der partielle Dampfdruck des Temperiermediums in den Kapillarrohren ansteigt, findet aufgrund eines Anstiegs des Dampfdrucks des Temperiermediums gegenüber der Umgebung eine partielle Verdampfung des Temperiermediums über die Wandlungen der Kapillarrohre und die wasserdampfdurchlässigen Wärmetauscher in die Umgebung statt, was mit einem Schwitzen menschlicher Haut vergleichbar ist. Entsprechend wird das solchermaßen ausgerüstete Gebäude gekühlt.
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Bei niedriger Außentemperatur hingegen wird auch diejenige Wärme, die über die Gebäudewandlung oder die Verglasung nach außen dringt, in den auf der Außenseite des Gebäudes angeordneten Wärmetauschern aufgefangen und führen zu einer Erhöhung der Temperatur des durch die Wärmetauscher zirkulierenden Temperiermediums und kann anschließend wieder in den Gebäudeinnenraum zurückgeführt werden.
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Mit den vorangehend erläuterten Wärmetauschern 1 mit flüssigkeitsdichten, aber für Wasserdampf durchlässigen Wandungen der Kapillarrohre 2, die zum Beispiel aus entsprechenden Hohlfasern gefertigt sind, ist es möglich, bei Beaufschlagung mit einem von einer hygroskopischen Flüssigkeit gebildeten Temperiermedium einen Innenraum R nicht nur zu beheizen bzw. zu kühlen, sondern diesem auch je nach Bedarf Feuchtigkeit zuzuführen oder Feuchtigkeit aus der Raumluft abzuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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