DE1966720A1

DE1966720A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerbaren gleichrichtung eines waermestroms

Info

Publication number: DE1966720A1
Application number: DE19691966720
Authority: DE
Inventors: Ingeborg Laing; Nikolaus Laing
Original assignee: THERMO BAUELEMENT AG
Current assignee: THERMO BAUELEMENT AG
Priority date: 1969-01-08
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1974-01-31
Also published as: DE1966719B2; DE1966719C3; DE1967104A1; DE1966720B2; DE1966720C3; AT297166B; DE1940269A1; DE1966721A1; US3785365A; AT309755B; DE1966721C3; GB1302840A; GB1302839A; DE1966719A1; GB1298674A; DE1966721B2; AT322504B

Description

DK i6o4/ia-2-l _Dr.W. PFEIFFER _1QCC7on

PATEN.TA.uV/ALT J JDO /ZU

8 MPnCHiiiM 40 ' '

TELEFON 533026
Thermo-Bauelement AG \ ■ ■-

Murten / Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur steuerbaren

Gleichrichtung eines Wärmestromes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klimatisierung von Räumen, bei dem Wärme von einer Wandung zur anderen transportiert wird. Es ist bekannt, Räume dadurch kühl zu halten, daß man in diesen Räumen oder anstelle, der Wandungen dieser Räume Speicherkörper vorsieht, deren Kristallisationstemperatur unterhalb der mittleren Aussentemperatür am Tage und oberhalb der mittlerenAussentemperatur in der Nacht liegt. Derartige Speicherkörper wirken wie Wanungen mit ausserordentlich großer Wärmekapazität* Es ist bekannt, daß in solchen Gebäuden mit außerordentlich großer Wärmekapazität, z.3. Kellerräume oder auch Gebäude mit sehr dicken Wandungen am Tage eine Temperatur herrscht, die erheblich unter der Aussentemperatur liegt. Man hat das Gefühl, daß es in diesen Räumen kühl ist. Dies liegt daran, daß die während des Tages von den Wandungen ge-

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speicherte Wärme .während der Nacht abgegeben wird.

Die Erfindung bezweckt Räume künstlich nach einem ähnlichen Prinzip, jedoch, viel wirkungsvoller zu = klimatisieren. Die Erfindung sieht vor, die in!Speicherplatten gespeicherte Wärme über einen Hohlkörper, in dem sich eine siedende. Flüssigkeit befindet, den Wandbereichen zuzuführen, deren Temperatur, z.B. in der Nacht, unterhalb der Kristallisationstemperatur der Speicherplatte liegt.Dies hat gegenüber Räumen mit extrem großer Wärmekapazität "den Vorteil, daß der Wärmeentzug ohne die Wärmedämmung der Wandung erfolgt, während jedoch die einströmende Wärme erst die Wärmedämmung der Wandung überwinden muß.

Die Erfindung kann auch in umgekehrter Richtung Anwendung finden. So sind erfindungsgemäß Systeme vorgesehen, bei denen eine z.B. elektrisch aufgeheizte Speicherplatte mit der Decke eines Raumes über einen Hohlraum in Verbindung steht, in dem sich Sattdampf als Wärmeträger befindet. In diesem Falle ist jedoch eine Rückführeinrichtung, für das Kondensat des Sattdampfes, z.B. in Form einer Kapillarförderung notwendig.

Schließlich sieht die Erfindung vor, die mit einem Gleichrichtereffekt, erfolgende Wärmeleitung"zu unterbrechen, wenn diese Wärmeleitung nicht mehr gewünscht ist. So sollte eine zur Kühlung von Räumen ausgelegte erfindungsgemäße Einrichtung dann keine Wärme mehr nach draußen leiten, wenn die Aussentemperatur unter die gewünschte Raumtemperatur abgefallen ist. Aus diesem Grunde sieht die Erfindung vor, daß das Kondensat des Wärmeträgers aufgefangen und durch Ventile wieder in den Kreislauf geleitet wj.rd. Diese Ventile können sowohl von Hand als auch thermostatisch in Abhängigkeit von der Temperatur gesteuert werden.

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Im Falle einer Kühleinrichtung ist der Thermostat so einzustellen, dass dann ein Rückfliessen des Kondensates unterbrochen wird, wenn die Aussentemperatur die Innentemperatur für längere Zeit unterschreitet. Damit der Thermostat erst betätigt wird, wenn die Temperaturuntersehreituhg eine vorgegebene grössere Anzahl von Stunden erreicht hat, wird der Thermostat selbst erfindungsgemäss in ein Gehäuse aus Speichermas se eingebaut. Als besonders vorteilhaft hat es sich er- . wiesen, wenn das Thermostatgehäuse eine Wandung erhält, die zwei Speichermassen enthält, wovon eine der Speichermassen um wenige Grad: oberhalb, die andere der Speichermassen wenige Grad unterhalb der •Kristallisationstemperatur der Speichermasse liegt. Hierdurch erfolgt im Herbst eine Abschaltung'der Einrichtung, wenn die Aussentemperulur für mehrere Stunden* beispielsweise für 8 Stunden, hintereinander um einige Grad unterhalb der gewünschten Innentemperatur liegt, und im .· Frühjahr erfolgt die Wiedereinschaltung erst, nachdem die Aussentemperatur füi' eine ausreichende Zeit mehrere Grad oberhalb der gcwünschten Innentemperatur· liegt.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, Es zeigen: . «ι

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in Plattenbauweise, bei der das Ende der Platte entfernt und eine Betriebsphase gezeigt ist, bei der die Platte einen Raum kühlt , beispielsweise während eines Sommertages;

Figur 2 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß Figur 1, bei der eine Betriebsphase gezeigt ist, bei der die Vorrichtung Wärme an die Außenseite eines Raumes abgibt, beispielsweise während einer Sommernacht;

Figur 3 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß Figur 1, die hier als Isolierplatte dient, beispielsweise während des Winters;

Figur 4 einen vergrößerten Teilschnitt einer Kondensatsammelschale zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß Figur 1;

Figur 5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die als Zwischendeckenglied verwendet ist und einen Kondensatorteil an der Außenwand eines Gebäudes aufweist;

Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Temperaturregelvorrichtung gemäß der Erfindung in"Plattenbauweise mit einer zusätzlichen elektrischen Heizeinrichtung und zur Verwendung zum'Beheizen eines Raumes;

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Figur 7 einen Schnitt durch ein Steuerventil für die Kondensatströmung zur Verwendung in einer Temperaturregel vorrichtung gemäß Figur 1;

Figur 8 eine grafische Darstellung der Arbeitsweise des Steuerventils für die Kondensatströmung gemäß Figur 7 im Sommer während kurzer Kühlperioden;

Figur 9 eine grafische Darstellung der Arbeitsweise des Steuerventils für die Kondensatströmung gemäß Figur 7 im Winter während kurzer Heizperioden;

Figur 10 eine perspektivische Ansicht einer sekundären Stützkonstruktion, die in einem in einer Temperaturregelvorrichtung gemäß der Erfindung verwendeten Wärmespeicherelement vorgesehen sein kann.

In Figur 1 ist eine Vorrichtung zur fegelbaren Steuerung eines Wärmestromes in Plattenbauweise gezeigt, die eine innere Wärmeabsorbierende Wand 130, welche als Wärmesenke dient, und einem Raum zugewandt sein kann, dessen Temperatur geregelt werden soll, sowie eine äußere wärmeabgebende Wand 133 aufweist, die als Wärmequelle dient und zur Außenseite dieses Raumes hin gerichtet sein kann. Die •innere Wand 130 liegt an einem Wärmespeicherelement 132 an, das mit dieser Wand in wärmeleitender Verbindung steht und als Teil der Wärmesenke betrachtet werden kann. Das Wärmespeicherelement, das während des₇Tages Wärme von der Innenseite des Raumes absorbiert, weist vorzugsweise eine schmelzbare Wärmespeichermasse, beispielsweise Natriumsulfat-Octähydrat auf,und ist vorzugsweise ein Material, dessen Kristallisati'onstemperatur unter 18°C liegt. Zwischen der äußeren Wärme abgebenden Wand 133 und

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dem Wärmespeicherelement 132 ist eine Kammer 134 eingeschlossen, die im wesentlichen mit einem Isoliermaterial, beispielsweise mit einem durchlässigen, porösen, lose eingefüllten, Isolierstoff gefüllt sein kann. Unmittelbar unterhalb der äußeren Wand 133 ist ein Wandelement 135 mit Öffnungen angeordnet, das als Sammeleinrichtung für Kondensat dient, welches sich an der Wand 133 niede-rschlägt,

Das Kondensat des Wärmeträgers, dessen Siedepunkt niedriger ist als die maximale Betriebstemperatur der Temperaturregelvorrichtung, beispielsweise ein chlorierter Fluorwasserstoff mit einem Siedepunkt über 5O°C ist in der Kammer 134 eingeschlossen. Der gesättigte Dampf dieses Wärmeträgers kann durch das die Kammer 134 ausfüllende. Isoliermaterial und von dort durch die öffnungen 201 (Figur 4) in dem Wandelement mit öffnungen zur Wand 133 gelangen, wo der Dampf kondensiert. Das Wandelement 135 hat, wie im einzelnen in Figur 4 gezeigt ist, eine Vielzahl zellenartiger Vertiefungen 200, in deren Seiten die Öffnungen 201 ausgebildet sind, so daß das sich an der Wand 133 sammelnde Kondensat auf den Bereich des Wand- elements 135 zwischen den Vertiefungen 200 fällt und in Richtung eines Pfeiles 202 zu einer Sammelrinne 136 für das Kondensat fließt. In der Rinne 136 ist eine Ventileinrichtung 137 für die Kondensatstromung vorgesehen, die zum Regulieren der Strömung des Kondensats zur Kammer 134 zurück dient. Das Strömungsventil ist vorzugsweise aus Bimetall hergestellt und spricht auf die Temperatur des Kondensats an.

Die Oberseite «des Speicherelemente 132 ist von einer absorbierenden Schicht aus Papier 138 bedeckt, so daß das durch das Ventil 137 zurückströmende· Kondensat gleich-

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mäßig über die Oberseite- des Speicherelements ver-. teilt wird.

Die Wand 133 der Vorrichtung kann aus Metallblech oder Beton bestehen. Wenn die Wand aus Metallblech besteht, können Wellen 139 als Versteifungen vorgesehen sein. Die Seitenwände 140 der Vorrichtung, die die Wände 130 und 133 miteinander verbinden, sind gewellt. Die Wellen erstrecken sich parallel zu den Wänden 130 und 133, wodurch die Länge der Seitenwände_/ vergrößert wird, um den Widerstand gegen einen Wärmestrom in den Seitenwänden in Richtung des Temperaturgefälles zu erhöhen. Die gewellte Konstruktion ermöglicht ein ineinandergreifen λ benachbarter Tafeln oder Platten.

Vorzugsweise hat der Wärmeträger ein hohes Molekülargewicht, so daß sein Dampf gleichfalls ein hohes Molekulargewicht hat, damit die Brownsche Bewegung, die die kinetische Wärmeübertragung des Dampfes bestimmt, klein ist. Außerdem ist es wünschenswert, daß die Zellen des Isoliermaterials so groß sind, daß deren Abmessungen der Größenordnung der durchschnittlichen freien Weglänge der Dampfmoleküle entspricht, um den Wärmeübergang weiter zu reduzieren. Diese Kombination von Molekulargewicht des Dampfes und Zellengröße des Isoliermaterials führt zu einer Isolierschicht, die einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten hat, der viel kleiner ist als der einer Schicht aus den besten, luftgefüllten Isolierstoffen.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn die Wand133 beispielsweise während des Tages erwärmt wird, wie Figur 1 zeigt, ist das Ventil 137 ge-

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BAP

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schlossen. Das verhindert, daß Kondensat in die Kammer 134 fließt, so daß die Vorrichtung als Isolierplatte dient und verhindert, daß Wärme von der Außenseite des Raumes in den Raum gelangt. Gleichzeitig absorbiert das Wärmespeicherelement. , das mit der Wärmesenke 130 in Wärmekontakt steht, Wärme von der Innenseite des.Raumes und kühlt diese.

Wenn die Temperatur der Wand 133 und des Kondensats in der Rinne 136 unter die kritische Temperatur des Speicherelements, das heißt 18°C wenn das Speicherelement eine Masse enthält, die bei 18 C kristallisiert,sinkt, öffnet sich das Ventil 137 und ermöglicht eine Kondensatströmung aus der Rinne 136 auf das absorbierende Papier 138, das das ,Kondensat über das Speicherelement hinweg verteilt. Diese -Betriebsphase, die üblicherweise während der Nacht erfolgt, wenn die Außentemperatur absinkt, ist in Figur 2 gezeigt. Das Kondensat auf dem Speicherelement wird dann durch die im Speicherelement gespeicherte Wärme verdampft, so daß Wärmeträgerdampf entsteht und an der Wand 133 kondensiert wird, wodurch während dieses Vorganges Wärme vom Speicherelement zur Wand 133 transportiert wird. Das Kondensat fließt dann durch das geöffnete Ventil 137 zurück zum Speicherelement, so daß ein kontinuierlicher Verdampfungs- und Kondensationszyklus vor sich geht, mit dem die vom Speicherelement während des Tages absorbierte Wärme während der Nacht nach außen abgegeben wird, im Sommer wirkt die Temperaturr regelvorrichtung also als eine Klimaanlage, ohne jedoch den Nachteil von Luftströmungen, Lärm, Stromverbrauch und ünterhaltsanforderüngen zu haben. Das einzige mechanische Element in der Vorrichtung ist das die Kondensatströmung regulierende Ventil 137, das, da es keine gleitenden Teile

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aufweist, folglich, auch keine Verschleißteile hat.

Im Winter würde die in Figur 1 gezeigte "Temperaturregelvorrichtung selbst während des Tages kontinuierlich Wärme von der Innenseite eines Raumes an die Außenseite abgeben, wenn keine Vorkehrungen getroffen wären, tun das. Ventil 137 zu· schließen. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Ventil so eingestellt ist, daß es sich normaler-* weise öffnet, wenn die Temperatur-der Wand 133 und des Kondensats in der Rinne 136 unter die Kristallisationstemperatur des Speicherelements absinkt» Deshalb ist eine von Hand betätigbare oder eine selbsttätige Einrichtung, zum Schließen des Ventils während· des Winters oder während anderer längerer Perioden niedriger Temperatur vorgesehen.

Figur 3 zeigt die Temperaturregelvorrichtung für einen Raum im Winterbetrieb, wo sie nur als IsolierVorrichtung wirkt. In diesem Fall ist das Ventil 137 in geschlossener Stellung verriegelt und verhindert dadurch eine Strömung des Kondensats aus der Rinne 136 zurück in die Kammer 134, so daß kein übergang .der Innenwärme, durch did Kammer 134 erfolgt. , \

-Wenn die Vorrichtung nur als Isoliereinriehtung dienen soll, braucht sie kein Wärmespeicherelement enthalten. In diesem Fall ist die Konstruktion der Isoliereinrichtung die gleiche wie sie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ohne das Speicherelement 132, und der Betrieb, der Vorrichtung ist genauso wie bereits beschrieben.

Wenn die Vorrichtung nur in warmen Klimazonen verwendet

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werden soll und nicht länger niedriger Temperatur ausgesetzt wird, ist das Steuerventil für die Kondensatströmung nicht erforderlich. In diesem Fall liegt während des Tages die Temperatur der Wand 133 über der Kondensations temperatur des Wärmeträgers, und äs findet kein-Wärmetranspprt zwischen den Wänden statt. Bei Nacht kondensiert der Wärmeträger an der Wand 130 und fließt zur Wand 130 zurück, wo er .verdampft, um an der Wand 133 erneut zu kondensieren.
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Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der

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U Erfindung, bei dem sich die Vorrichtung an der Decke J eines Raumes befindet und die Wärmequelle der Vorrichtung an der Außenwand 190 eines darüberliegenden Raumes befestigt ist. Das Speicherelement 19 2 entspricht dem Spei- $ ₌ cherelement 132 gemäß Figur 1 und enthält eine schmelzbare Speichersubstanz 193. Oberhalb des Speicherelements *' 192 ist ein Raum 19 4 vorgesehen, der über ein Rohr 195 ; mit einem an der Wand 190 angebrachten Kondensator 19 6

in Verbindung steht. Der Kondensator umfaßt eine Sammeleinrichtung 197 für das Kondensat, in der ein temperaturempfindliches Ventil 198 zum Regulieren der Kondensatströmung in Richtung des Pfeiles 199 zum Wärmespeicherelement vorgesehen ist. Hier entspricht der Teil der ψ Vorrichtung, der der Innenseite eines Raumes zugewandt ist und an dem das Speicherelement angebracht ist, der Wärmesenke bei der Ausführungsform gemäß Figur 1, während die Seitenwände des Kondensators der Wärmequelle entsprechen. Der Raum 194, das Innere des Rohrs 195 und der ' .Kondensator 196 entsprechen der in Figur 1 dargestellten Kammer. ' >

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist ähnlich der der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung. Während des„Tages wird

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Wärme vom Speicherelement 192 absorbiert, um den Raum ,zu kühlen. Wenn die Außentemperatur und die Temperatur des Kondensats in der Sammeleinrichtung 197 unter die "Kristallisationstemperatur.der Wärmespeichersubstanz 19 3 abfällt, öffnet sich das temperaturempfindliche Ventil 198 und Kondensat strömt durch das Rohr 195 zu dem Speicherelement 192. Das Kondensat wird dann verdampft und der Dampf kondensiert wieder im Kondensator, von wo das Kondensat durch das Ventil 198 zurückströmt. Der Dampf dient also dazu, die während des Tages von der Speichersubstanz absorbierte Wärme in den Kondensator zu transportieren, wo die Wärme während der Nacht an den Außenraum abgegeben wird. . " '" .

Das Prinzip der Erfindung ist auch in Vorrichtungen zum Heizen eines Raumes anwendbar. Figur 6 zeigt eine Vorrichtung, die ein Wärmespeicherelement 220 aufweist, das zwischen zwei Isolierschichten 221 und 222 angeordnet ist, von denen "die erste gegenüber der zweiten hermetisch abgedichtet ist. Das Speicherelement enthält eine schmelzbare Wärmespeichermasse mit einer Kristallisat.ionstemperatur, die über der gewünschten Betriebstemperatur des Z.U heizenden Raumes liegt, beispielsweise Natriumsulfät-Octahydrat, dessen Schmelzpunkt bei 32°C liegt. Zum Laden des Wärmespeicherelements 220 beispielsweise während der Nacht, wenn die Stromtarife niedrig sind, sind bekannte elektrische Heizelemente 223 vorgesehen. In der Vorrichtung ist, ein Kondensat 226 eines Wärmeträgers mit einem Siedepunkt, der über der maximalen Betriebstemperatur der Vorrichtung liegt, eingeschlossen. Ein von einem Zimmerthermostaten gesteuertes Ventil 224 wird geöffnet, um eine Verbindung zwischen einer kapillaraktiven Schicht 225 und dem Kondensat 226 herzustellen, wenn dem Wärmespeicherelement zum Heizen eines Raumes Wärme entzogen werden soll. ^ . - ■ '

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Das Kondensat, das durch die kapillaraktive Schicht 225 dem Wärmespeicherelement zugeführt wir*d, tritt mit dem Speicherelement in Berührung und verdampft. Der Dampf kondensiert an der der Innenseite des Raumes zugewandten Wand 227. Der Dampf dient zum Wärmetransport von dem Wärmespeicherelement zu der Wand 227, die als Wärmequelle dient, während das Speicherelement als Wärmesenke wirkt. Wenn die Temperatur des Raumes eine vorherbestimmte Höhe erreicht hat, schließt sich das thermostatgesteuerte Ventil 224 und unterbricht dadurch den Verdampfungs-Kondensationszyklus, um den Wärmetransport zu beenden. Da die Isolierschicht 221 von dem Dampf hermetisch getrennt ist, erfolgt ein Wärmetransport nur vom Speicherelement 220 zur Wand 227.

Es sind zwar elektrische Heizelemente 223 dargestellt, die Temperaturregelvorrichtung ist jedoch auch zur Verwendung mit einer Heißöl-Heizung geeignet. Heißölanlagen haben meistens maximale Betriebstemperaturen im Größenbereich von 400°C, und die zum Übertragen des heißen Öls an die Anwendungsstelle verwendeten Rohre haben meistens kleine Durchmesser, so daß bei kontinuierlichem Betrieb während des Tages der auftretende Wärmeverlust wegen der angewandten hohen Temperaturen beträchtlich ist. Dieser Wärmeverlust kann allerdings auf ein Mindestmaß reduziert werden, wenn man die Vorrichtungen in kurzen Zyklen, beispielsweise zweistündig und in Zusammenhang mit Wärmespeichervorrichtungen der in Figur 6 gezeigten Art, arbeiten läßt. , ·

Platten der in Figur 6 gezeigten Art können mit Platten gemäß Figur 1"gemischt angeordnet sein, so daß eine Vollklimatisierung ebenso wie eine Vollheizung erzielt werden kann.

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Figur 7 zeigt ein temperaturempfindliches Ventil ähnlich der in Figur 1 verwendeten Ventileinrichtung 137. An einer Bimetallspule 160 ist ein Ventilschieber 161 schwenk-' bar angebracht, daß er eine Schließstellung und eine geöffnete Stellung gegenüber einem Ventilsitz 162 einnehmen >kann, um die Strömung von Kondensat durch das Ventil zu steuern. An der dem Ventilsitz 162 gegenüberliegenden Seite des Ventilschiebers 161- ist ein Magnet 163 angeordnet, der mit einem Magneten 164 zusammenwirkt, welcher an dem Ventilschieber angeordnet ist. Die Spule und die Mangeten sind in einem isolierten Gehäuse 165 untergebracht, das in einer Kondensatsammeirinne angeordnet ist. Die Wände des Gehäuses bestehen Vorzugs-! weise aus zwei Kammern, die zwei Schichten 166 und 167 aus schmelzbaren Wärmespeichersubstanzen enthalten, deren Kristallisationstemperaturen unterschiedlich sind. Die Kristallisationstemperatur der einen Schicht liegt einige Grade über der Kristallisationstemperatur im Speicherelement 132, und die Kristallisationstemperatur der anderen Schicht liegt einige Grade unter der Kristallisationstemperatur im Speicherelement 132, Eine Alternativlösung sieht vor, daß das Gehäuse eine einzige Speichersubstanz enthält, die dann die gleiche ist wie im Speicherelement 132. Die Isolierung des Ventils mit Wärmespeichersubstanzen gewährleistet, daß der Wechsel der Temperaturregelvbrrichtung vom Sommerbetrieb zum Winterbetrieb nur nach verhältnismäßig langen Perioden einer Temperatur— änderung und nicht bei"kurzfristiger Änderung erfolgt, was beispielsweise in einer Sommernacht geschehen könnte, wo der Außentemperaturabfall nur kurze Zeit dauert. . _\

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Die Funktionsweise des" Steuerventils aus Bimetall im isolierten Gehäuse wird anhand der Figuren 8 und 9 näher erläutert. In Figur 8 ist die Temperatur auf der Y-Ächse und die Zeit auf der X-Achse aufgetragen. Die Linie 170 stellt die Temperatur dar, bei der das Vehtil geschlossen ist. Unterhalb dieser Temperatur soll keine Wärme entzogen werden . Diese Temperatur entspricht der Kristallisatioiistemperatur des Speicherelements 132. Die Linie 171 gibt die Temperaturänderung wieder,: die während einer kurzen Abkühlungsdauer erfolgen kann, beispielsweise während einer Sommernacht..Die Linie 172 gibt die Temperatur innerhalb des isolierten Gehäuses wieder, wobei der horizontale Abschnitt 173 der Linie der Kristallisationstemperatur der im Gehäuse enthaltenen Wärmespeichersubstanz 167 äquivalent ist. Aus der Zeichnung geht hervor, daß, wenn der Abschnitt=173 einer längeren Zeitdauer entspricht, als der Abschnitt 171 unterhalb der Wechseltemperatur 170, das Ventil offen bleibt und die Wärmeabgabe von der Temperaturregelvorrichtung, das heißt den Wärmeübergang von der Wärmeschluckwand 130 zur Wärmeabgabewand 133 nicht unterbricht.

Figur 9 zeigt eine Aufheizperiode, wie sie beispielsweise an einem sonnigen Tag im Winter auftritt. Während des Winters-bleibt der Ventilschieber 161 auf dem Sitz, um eine Kondensatströmung zu verhindern, so daß die Vorrichtung als Isoliereinrichtung dient. Die Linie 180 zeigt die tägliche Temperaturechwankung an einem sonnigen Tag dar. Die Linie .181 gibt die Temperatur im Inneren des Gehäuses wieder, wobei der horizontale Abschnitt 182 der Kristallisationstemperatur der Speichersubstanz 166 entspricht» Wenn die Außentemperatur während des Tages , kurz ansteigt, was durch die Linie 180 dargestellt ist, bleibt der Innenraum des Gehäuses auf einer niedrigeren

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Temperatur, die von der Linie 182 dargestellt ist, so daß gewährleistet ist, daß das Ventil geschlossen bleibt. Wenn jahreszeitliche Temperaturschwankungen langer Dauer auftreten, erfolgt ein automatischer Wechsel vom Wärmeisolierbetrieb der Vorrichtung gemäß Figur 3 zum Wärmeausgleichsbetrieb, wie er in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. ~

Das Wärmespeicherelement der Vorrichtung kann eine sekundäre Stützkonstruktion beispielsweise eine Wabenstruktur aufweisen, wie sie in Figur 10 gezeigt ist, um die strukturelle Festigkeit der Temperaturregelvorrichtung zu erhöhen oder eine Einrichtung zum Anbringen von Kristallkeimen innerhalb der im Speicherelement enthaltenen Speichersubstanz zu schaffen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Eckwände 261 der Wabenkonstruktion gegenüber den Innenwänden" 262 verstärkt, so daß mechanisch steife Tafelelemente gebildet werden.

Bei Anwendung in der Vorrichtung kann das Wärmespeicherelement innerhalb der Kammer zwischen der Wärmesenke und der Wärmequelle angeordnet sein, wie Figur 1 zeigt, oder außerhalb der Kammer und in Wärmekontakt Verbindung mit der Wärmesenke, wie Figur 5 zeigt. Ferner kann das Speicherelement von einem Behälter aus Kunststofffolie umgeben sein.

Die im Speicherelement verwendeten Speichersubstanzen sollten vorzugsweise eine Kristallisationstemperatur unterhalb der gewünschten Raumtemperatur während des Tages und oberhalb der niedrigsten Außentemperatur haben, wenn die Vorrichtung zum Kühlen eines Raumes verwendet wird,

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das heißt im Bereich von 1O°C bis 2O°C . Ein geeigneter

Stoff weist zur Hälfte ein Gemisch aus Natrium-Sulfat und Natriumchlorid und als andere Hälfte ein Gemisqh aus Borax und Wasser auf.

Eine Vorrichtung der in den Figuren 1 und 5 gezeigten Bauart wird auf folgende Weise mit einem Wärmeträger gefüllt. Die Vorrichtung wird bis unter die Kristallisationstemperatur des Speicherelements 132 abgekühlt. Das Innere der Kammer 134 wird durch Anlegen von Unterdruck ausgepumpt. Ein Wärmeträger, beispielsweise chloriertes Wasserstoffchlorid mit einem Siedepunkt über 5O°C wird in die Kammer eingeführt, so daß die absorbierende Schicht 138 völlig imprägniert und die Rinne teilweise mit dem flüssigen Wärmeträger bei Betriebstemperatur gefüllt wird. Dann wird.die Kammer abgedichtet, und man läßt die Vorrichtung auf Umgebungstemperatur zurückkehren. Zu diesem Zeitpunkt ist sie betriebsbereit, um die Temperatur in einem Raum zu regeln.

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Claims

a t e η t a n s ρ r ü c h e

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-1. Vorrichtung zum Regeln der Temperatur eines Raumes, die eine Wand oder Decke eines Raumes bildet und einen Hohlkörper aufweist, der eine erste Wand,die als Wärmesenke und eine zweite Wand, die als Wärmequelle dient, wobei beide Wände Zonen unterschiedlicher Temperaturen zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine hermetisch abgedichtete Kammer (134, 195, 196) bildet, sich ein Wärmeträger in der Kammer befindet, der sowohl als Dampf als auch als Kondensat vorliegt, daß ein Isoliermaterial in der Kammer angeordnet ist, das für den Dampf in Richtung des Temperaturgefälles durchlässig ist, und daß eine Koridensatrückströmeinrichtung vorgesehen ist, die Kondensat von der als Wärmequelle dienenden Wand (133, 227) zu der als Wärmesenke dienenden Wand (130) leitet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Wärmespeicherelement (132), das in Wärmeleitfähiger. Verbindung mit der als Wärmesenke dienenden Wand (130) steht, die dem Raum zugewandt ist, dessen Temperatur geregelt werden soll.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeicherelement (132, 192, 220) in dem hohlen Körper angeordnet ist .
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadur.ch gekennzeichnet, daß das Wärmespeicherelement (132, 192) eine schmelzbare latente Wärme speichernde Substanz (193) aufweist, deren Kristallisationstemperatur unterhalb der gewünschten Raumtemperatur bei Tag und pberhalb der niedrigsten · Temperatur der Wärmequelle (133) bei Nacht liegt, wenn

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die Vorrichtung zum Kühlen eines Raumes verwendet wird. ■"..-""
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeicherelement eine schmelzbare/ latente Wärme speichernde Substanz aufweist, deren Kristallisationstemperat^r zwischen 10 C und 20°C liegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeicherelement (132, 192, 220) von einem Behälter aus Plastikfolie umgeben ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa die Hälfte des Wärmespeicherelements ein" Gemisch aus Natriumsulfat und Natriumchlorid und die andere Hälfte ein Gemisch aus Borax und Wasser aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeicherelement eine schmelzbare, latente Wärme speichernde Substanz aufweist, deren Kristallisationstemperatur oberhalb der gewünschten Raumtemperatur und unterhalb- der höchsten Temperatur der zweiten Wand (227) liegt, wenn die Vorrichtung zum Heizen eines

ψ Raumes verwendet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch'gekennzeichnet, daß in der Kammer eine an der als Wärmequelle dienenden Wand. (227) anliegende absorbierende Schicht vorgesehen ist, und daß die Wand (227) der Innenseite eines zu heizenden Raumes zugewandt ist, so daß das Kondensat zum Wärmespeicherelement (220) geleitet wird.

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ORIGINAL INSPBCTED

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung (223) in der Vorrichtung in wäfraeleitfähiger Verbindung mit dem Wärmespeicherelement (220) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeichersubstanz Natriumsulfät-Octahydrat ist. ' · . " *
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatrückströmeinrichtung ein Auffangglied (135) aufweist, das .zwischen der als Wärmequelle dienenden Wand (133) und dem Wärmespeicherelement (132) angeordnet ist und eine Vielzahl von zellenartigen Vertiefungen (200) zum Sammeln von Kondensat hat, und daß in den Seiten der Vertiefungen Öffnungen (201) ausgebildet sind, durch die Dampf· strömen kann.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmespeicherelement eine sekundäre Stützkonstruktion (260) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatrückströmeinrichtung eine dampfdurchlässige Trennwand (135, 225) hat, die zwischen der ersten (130) und der zweiten Wand (133, 227) zum Auffangen von an einer der Wände gebildetem Kondensat angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sammelrinne (136) zum Sammeln von Kondensat, das von der Trennwand aufgefangen ist, vorgesehen ist, und daß ein Ventil (137, 198, 224) zum Steuern'der Strömung des Kondensats von der Sammelrinne zu der -

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als Wärmesenke dienenden Wand vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatrückströmeinrichtung .eine Trennwand, die zwischen der ersten und zweiten Wand angeordnet ist, Perforationen, durch die Dampf strömen kann, einen Trog zum Sammeln von an der zweiten Wand\gebildetem Kondensat, und eine. Öffnung hat/ die vom Trog zu der ersten Wand führt, so daß Kondensat zu der ersten Wand strömen kann.
17. Vorrichtung nach.Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in 4er Kammer (134) eine absorbierende Einrichtung (138) vorgesehen ist, die Kondensat über die erste

Wand (130) leitet. .
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierende Schicht zwischen dem Wärmespeicherelement (132) und dem Isoliermaterial angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (137, 198, 224) die Strömung von
Kondensat durch die öffnung steuert.
20. Vorrichtung nach Ansüruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil temperaturempfindlich ist und sich
unterhalb einer vorherbestimmten Temperatur schließt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch 'gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (165) vorgesehen ist, dessen Wände eine erste schmelzbare latente Wärme speichernde* Masse
enthalten, die das Ventil umgibt.

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22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennezeichnet, daß eine zweite schmelzbare latente Wärme speichernde Masse in den Wänden des Gehäuses vorgesehen ist, und daß in der Kammer eine schmelzbare latente Wärme speichernde Hauptmasse enthalten ist, wobei die erste und zweite Wärmespeichermasse (166, 167) Kristallisationstemperaturen haben, die einige Grad oberhalb bzw. unterhalb der Kristallisationstemperatur der Hauptmasse liegen»
23. Vorrichtung nach Anspruch 1, daurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Wand durch Seitenwände (140) verbunden sind, die Wärmewiderstände haben, welche die Wärmeströmung in Richtung des Temperaturgefälles verringern. --.'"'
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände zur Vergrößerung ihrer wirksamen Länge zwischen der ersten und zweiten Wand (130, 133) gewellt sind und dadurch den Widerstand gegen eine Wärmeströmung erhöhen.
25, Isoliertafel, die als Teil einer Wand oder Decke eines Raumes geeignet ist und einen hohlen Körper aufweist, der eine erste Wand, die als Wärmesenke' dient, und eine

-. zweite Wand hat, die als Wärmequelle dient und von denen die erste Wand einer Zone niedrigerer Temperatur und die zweite Wand einer Zone höherer Temperatur zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet,daß der hohle Körper eine hermetisch abgedichtete Kammer bildet, daß in der Kammer ein Wärmeträgermedium angeordnet ist, das die Form eines Sattdampfes und seines Kondensats hat, und daß dar Dampf eine Kondensationstemperatur hat, die oberhlb der niedrigeren Temperatur liegt, daß in der Kammer ein

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Isoliermaterial angeordnet ist, das für den Sattdampf in Richtung des Temperaturgefälles durchlässig ist, und daß eine Kondensatrückströmeinrichtung vorgesehen ist, die Kondensat von der zweiten als Wärmeabgabequelle · dienenden Wand zur ersten als Wärmeschluckelement dienenden Wand fördert.
26. Verfahren zum Pül'len einer Temperaturregelvorrichtung mit einem Wärmeträger mit niedrigem Siedepunkt, die eine hermetisch abgedichtete Kammer zur Aufnahme des Wärmeträgers und eine der Vorrichtung zugeordnete schmelzbare latente Wärme speichernde Substanz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Vorrichtung bis unter den Gefrierpunkt der schmelzbaren latenten Wärme- speichernden Substanz abgekühlt wird, daß die Kammer evakuiert wird und daß

der Dampf des Wärmeträgers in solcher Menge in die Kammer

eingeführt wird,. daß bei der Betriebstemperatur der

Vorrichtung ein Kondensat des Dampfes in der Kammer enthalten ist. , ■
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeträger,, z.B. ein Chlorfluorwasserstoff, mit einem Siedepunkt oberhalb von 50 C in solcher Ilenge eingebracht wird, daß bei Betriebstemperatur die saugfähige Schicht (138) völlig getränkt und die Rinne (136) wenigstens teilweise gefüllt ist.

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