DE202005008405U1

DE202005008405U1 - Latentwärmespeicher für Wandelemente

Info

Publication number: DE202005008405U1
Application number: DE200520008405
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain Oberland AG
Current assignee: SOLARIS GMBH, DE
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2015-05-26
Also published as: DE102004025994A1

Abstract

Latentwärmespeicher für Wandelemente mit einem in einem Hohlraum angeordneten Phasenwechselmaterial (PCM), dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum durch ein vorzugsweise dünnwandiges Hohlprofil (3, 4) gebildet ist, das sich entlang wenigstens einer Kante mindestens eines flächigen Wandelementes (1; 2) erstreckt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Latentwärmespeicher für Wandelemente mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1 und auf Wandelemente mit solchen Latentwärmespeichern.
Bekannt ist aus CH 688 164 A5 eine Raumkonstruktion mit Latentwärme-Speicher. Demnach werden Hohlräume in flächigen Bauelementen von Wänden mit einem Latentwärmespeicher-Material wenigstens teilweise gefüllt. Es werden sowohl großflächige (Fenster-) Elemente als auch transparente Hohlbausteine (Glasbausteine) als solche Speicherelemente modifiziert.
Die betreffenden Materialien, die auch kurz mit „PCM" für „phase change material" bezeichnet werden -diese Abkürzung wird im folgenden Text ebenfalls verwendet-, sind imstande, Wärme aufzunehmen und zu speichern. Ihr Aggregatzustand geht reversibel von fest zu flüssig über, sobald die Temperatur ihren Schmelzpunkt erreicht. Dieser liegt in der Nähe oder etwas oberhalb von üblichen Raumtemperaturen. Als konkretes Beispiel seien 27°C genannt. Hierbei nehmen sie Wärme aus der Umgebung auf. Bei Absinken der Umgebungstemperatur wird die gespeicherte Wärme wieder abgegeben, und das Material durchläuft den umgekehrten Phasenwechsel von flüssig zu fest. Als chemische Stoffe gibt das vorgenannte Dokument Salzhydrate an, insbesondere Kalziumchlorid-Hexahydrat. Man kann auch Paraffine verwenden. Es handelt sich somit nicht um eine Wärme reflektierende, sondern um eine Wärme absorbierende Dämmung.
WO 99/24760 A1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Speichern von Wärme in Außen- und Innenwandflächen mittels Latentspeichermassen.
DE 42 09 251 A1 beschreibt eine Sonnenschutzeinrichtung mit integriertem Latentwärmespeicher, die im Wesentlichen eine Mehrzahl von Lamellen bzw. einen vertikalen Lamellenvorhang umfasst. Die Lamellen bestehen aus dünnwandigen Hohlprofilen, die mit einem Latentwärmespeicher-Medium (PCM) gefüllt werden. Sie werden vorzugsweise hinter einem Gebäudefenster aufgehängt, um dort als Wärmepuffer zu dienen.
Es ist auch anderweitig bekannt ( DE 203 10 953 U1 , DE 41 33 360 C2 ), Latentwärmespeicher-Medien (PCM) in dünnwandigen, auch flexiblen Hohlprofilen anzuordnen.
Zum Aufbau von Wänden aus Glasbausteinen ist ein System bekannt („SOLARIS Quicktech System", Sonderdruck aus DE-Z „Bauen und Renovieren 11–12/2003), das als einen wesentlichen Bestandteil dünnwandige Hohlprofile umfasst. Bei der Erstellung größerer Wandflächen aus Glasbausteinen werden diese Profile als Verbinder und Abstandhalter zwischen die Reihen von Glasbausteinen eingesetzt. Insgesamt bilden sie dadurch ein Gitternetz, das einen beträchtlichen Anteil der Wandfläche einnimmt. Man hat festgestellt, dass selbst bei Verwendung von wärmegedämmten Glasbausteinen (bekannt z. B. aus DE 297 21 210 U1 ) die insgesamt von den Fugen gebildete Fläche noch beträchtliche Temperaturflüsse zulässt bzw. Wärmebrücken bildet.
Auch zum Verbinden von einstückig großflächigen Wandelementen (wie Fenstern, Türen, etc.) kommen verbreitet Hohlprofile zum Einsatz, die ihrerseits teilweise unerwünschte Wärmebrücken bilden. Es ist zwar bekannt, z. B. bei Isolierglasscheiben Wärme dämmende Abstandhalte-Profile und Rahmen vorzusehen (z. B. DE 298 14 676 U1 ), jedoch können auch diese nicht immer den Ansprüchen an den Wohnkomfort genügen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Wärmebrücken in Rand- oder Zwischenbereichen von flächigen Bauelementen technisch besser zu beherrschen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Der nebengeordnete Anspruch 12 bezieht sich auf ein Wandelement mit solchen Latentwärmespeichern. Die Merkmale der den unabhängigen Ansprüchen jeweils nachgeordneten Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen dieser Erfindung an.
Indem man Hohlprofile, die normalerweise als Rahmen, Verbindungen, Montagestützen oder Abstandhalter von Wandelementen dienen, als Latentwärmespeicher nutzt, lassen sich auch vermeintlich geringe, doch sehr wohl bedeutende Lücken der Wärmedämmung schließen.
Selbstverständlich muss man bei der Konzeption dieser neuen Nutzung sorgfältig das Volumen der einzufüllenden PCM auf die verfügbaren Hohlräume abstimmen. Vorzugsweise werden die Hohlräume nur teilweise mit dem PCM befüllt, damit dessen Volumenänderungen die (relativ dünnwandigen) Hohlkörper nicht überbeanspruchen können. Es ist dabei auch eine gewisse Sicherheit der Hohlkörper gegen einen steigenden Innen(Luft-)druck vorzusehen, da die Hohlräume, in die das PCM eingefüllt wird, luftdicht verschlossen sein sollten.
Das vorstehend erwähnte Quicktech-Montagesystem für Glasbausteine lässt sich zu dieser neuen Nutzung modifizieren, indem man die Hohlprofile als Standardmodule konzi piert, die baukastenartig das Zusammensetzen verschiedenster Wände aus Hohlbausteinen unterstützt. Werden die Hohlprofile fertig mit PCM befüllt geliefert, so ist ein freies Ablängen vor Ort eher nicht mehr möglich, es sei denn, man gibt der ausführenden Person auch Mittel zum luftdichten Verschließen abgelängter Hohlprofile an die Hand. Von Vorteil kann es dabei sein, durchgehende längere Profile durch Trennwände in abgeschlossene Hohlraum-Kammern oder Sektionen definierter Längen zu unterteilen. Dann kann das PCM in die einzelnen Kammern oder Sektionen eingefüllt werden. Sollte es notwendig sein, ein solches Profil abzulängen, so betrifft der Zuschnitt nur eine von mehreren Sektionen, so dass die weiterhin geschlossenen Kammern unversehrt bleiben und keiner gesonderten Abdichtung bedürfen.
Dabei müssen nicht alle Kammern gleich lang sein, und man muss auch nicht alle Kammern mit PCM befüllen. Man kann z. B. an „bevorzugten" Trennstellen (die aus Montageerfahrungen bestimmt werden können) von Standardprofilen verkürzte Kammern vorsehen, die nicht mit PCM befüllt werden. Eine solche Detaillösung lässt beim Durchtrennen vor Ort während des Wandaufbaus einerseits einen gewissen Spielraum für den Trennschnitt auf ihrer Länge, andererseits verlangt sie keinerlei Mehraufwand für Abdichtungsmaßnahmen.
Die Erfindung lässt sich natürlich auch auf andere Hohlprofile anwenden, die außerhalb von Hohlbaustein-Konstruktionen verwendet werden. Z. B. können damit Hohlprofile für Fenster- oder Türrahmen, Abstandhalter für Isolierverglasungen und vieles weitere mehr ausgestattet werden.
Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, die Hohlprofile mit festen oder starren Wänden auszuführen. Es können z. B. auch Hohlprofile mit elastischen Wänden (Schläuche) mit PCM befüllt werden und an beliebigen Wandelementen angebracht werden. Sie können als Füllmaterial für ohnehin vorhandene Hohlräume, Fugen, Spalte genutzt werden und verbessern nachhaltig die Wärmeverluste, die dort auftreten können. Es ist allerdings wichtig, dass die Hohlprofile gegen Wasserdampf-Diffusion dicht sind, da die Salzhydrat-PCM durch eindiffundierende Wassermoleküle deaktiviert werden können.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstands der Erfindung gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich im folgenden anschließender eingehender Beschreibung hervor.
Es zeigen in stark vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung
1 eine Ansicht einer aus Glasbausteinen erstellten Wand mit Montageprofilen,
2 eine Schnittansicht durch einen Glasstein und ein mit einem PCM befülltes hohles Montageprofil.
3 eine schematische Ansicht eines länglichen Hohlprofils mit mehreren mit PCM befüllten Kammern.
Gemäß 1 ist ein Wandelement 1 aus einer Anzahl von quaderförmigen Glasbausteinen 2 aufgebaut. Letztere sind in der üblichen Bauart aus zwei dicht miteinander verbundenen Halbschalen ausgeführt, sie können aber auch mit zusätzlichen Maßnahmen zur Wärmedämmung und/oder -reflexion entsprechend dem Dokument DE 297 21 210 U1 ausgestattet sein. Sie können ferner selbst als Behälter für Latentwärmespeicher ausgeführt sein.
Zwischen den waagerechten Reihen von Glasbausteinen 2 erkennt man horizontal liegende Montageprofile 3, die sich einstückig über mehrere Glasbausteine 2 hinweg erstrecken. In die senkrechten Lücken zwischen den Glasbausteinen 2 sind ebenfalls kurze Montageprofile 4 eingesetzt. Diese kurzen Montageprofile 4 werden in Standardlängen vorgehalten und eingebaut; sie könnten also von vornherein geschlossene Hohlkammern im Rahmen des hier erörterten Systems einer Latentwärmespeicherung bilden.
In 2 erkennt man besser, dass das dort aufgeschnitten gezeigte Montageprofil 3 verhältnismäßig dünnwandig (aus Kunststoff) und hohl ist. Sein Hohlraum ist zu einem Teil, hier etwa 60%, mit einem PCM 5 befüllt, um ein Luftpolster für den Volumensprung beim Phasenwechsel des PCM zu belassen (das bevorzugt im flüssigen Zustand eingefüllt wurde).
Die Füllgrade der Hohlprofile lassen sich jedoch variieren. Für den maximalen Füllgrad ist maßgeblich, dass das jeweilige Hohlprofil bzw. dessen geschlossene Hohlkammer den Druckanstieg beim Phasenwechsel des eingefüllten PCM von fest nach flüssig ertragen muss. Dieser Druckanstieg kann auch mit einem vorhandenen Luftpolster noch erheblich sein, wenn dieses zu klein ist. Gleiches gilt selbstverständlich auch für die kurzen Montageprofile 4. Ferner müssen die Hohlprofile auch gegen Wasserdampfdiffusion dicht sein. Sie können aus extrudierten Kunststoffen bestehen, aber auch aus Metallen.
Die Montageprofile 3 und 4 werden mit den Glasbausteinen 2 direkt verklebt (wie durch eine graue Fläche 6 in den Spalten angedeutet), wobei man Kleber verwendet, die für die Verbindung von Glas und Kunststoff (bzw. ggf. Metall) geeignet sind. Die Profile können abweichend von der Darstellung auch Sichtkanten in den äußeren Fugen zwischen den Glasbausteinen 2 bilden. Bei Bedarf werden die Fugen mit Mörtel, Silikon oder dgl. in der üblichen Weise verfüllt. Die Hohlprofile 3 und 4 können sowohl als Rahmen- als auch als Abstandhalter-Elemente angesehen werden.
Die hier gezeigten Querschnitte der Profile und ihre Abmessungen im Verhältnis zu den Glasbausteinen sind rein schematisch dargestellt und lassen keine Rückschlüsse auf tatsächliche Größenverhältnisse und Formen zu. Wegen näherer Einzelheiten zum bekannten Quicktech-Montagesystem sei auf die weiter oben angegebene Dokumentation verwiesen.
Eine so aufgebaute Glasbaustein-Wand 1 weist im Vergleich mit konventionellen Glasbaustein-Wänden eine erheblich verbesserte Trägheit gegen Wärmedurchtritt auf.
3 deutet schließlich die Variante einer Unterteilung eines länglichen Hohlprofils 3 in mehrere Kammern 3K mittels Trennwänden 3T an. Es versteht sich, dass abweichend von der Darstellung nicht sämtliche Kammern 3K mit PCM 5 befüllt sein müssen. Man erkennt so hier in der Mitte des gezeigten Abschnitts eine verkürzte und nicht befüllte Kammer, die als „bevorzugte" Trennstelle dienen kann. Solche Trennstellen werden ganz bevorzugt äußerlich mit Markierungen 7 für die Anwender versehen.
Ein solches Hohlprofil 3 mit mehreren Kammern 3K lässt sich beispielsweise herstellen, indem man eine Rinne oder untere Schale mit den Trennwänden einstückig, z. B. durch Spritzgießen, herstellt, sodann die Kammern mit dem PCM befüllt und dann die Rinne durch ein (extrudiertes oder ebenfalls gespritztes) Deckelstück oder eine Oberschale verschließt, das/die mit den Längskanten der Rinne und vorzugsweise auch mit den Oberkanten der Trennwände dicht (Schweißen, Kleben, etc.) verbunden wird.

Claims

Latentwärmespeicher für Wandelemente mit einem in einem Hohlraum angeordneten Phasenwechselmaterial (PCM), dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum durch ein vorzugsweise dünnwandiges Hohlprofil (3, 4) gebildet ist, das sich entlang wenigstens einer Kante mindestens eines flächigen Wandelementes (1; 2) erstreckt.
Latentwärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3, 4) einen Rahmen für das Wandelement (1; 2) bildet.
Latentwärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3, 4) eine Verbindung, eine Montagestütze oder einen Abstandhalter zwischen mindestens zwei Wandelementen (1; 2) bildet.
Latentwärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Hohlprofile (3, 4) eines Baukastensystems als geschlossene, mit PCM befüllte Hohlkörper mit modular aufeinander abgestimmten Längen umfasst.
Latentwärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile (3, 4) Teile eines Montagesystems für den Aufbau von Wandelementen (1) aus Glasbausteinen (2) sind.
Latentwärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile Teile von Fenster- oder Türrahmen sind.
Latentwärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile Teile von Isolierglas-Abstandhaltern sind.
Latentwärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wand des Hohlprofils aus einem nachgiebigen Material in der Art einer Membran oder eines Schlauches besteht.
Latentwärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (3) über seine Länge mehrere durch Trennwände (3T) abgeteilte Kammern (3K) umfasst, von denen alle oder wenigstens eine Teilmenge mit PCM (5) befüllt sind.
Latentwärmespeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kammern (3K) unbefüllt ist und an einer bevorzugten, äußerlich markierten Trennstelle (7) des Hohlprofils (3) angeordnet ist.
Latentwärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile (3, 4) aus einem gegen Wasserdampfdiffusion dichten Material bestehen.
Wandelement (1), Boden- oder Deckenelement, insbesondere aus transparenten Hohlbausteinen (2) aufgebaut oder solche umfassend, mit mindestens ei nem als Latentwärmespeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgeführten Hohlprofil (3, 4) als Rahmen, Verbindung, Montagestütze oder Abstandhalter.
Wandelement aus oder mit eingebauten Hohlbausteinen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlprofile (3, 4) mit PCM-Füllung als Montageprofile und/oder Abstandhalter in zwischen den Hohlbausteinen gebildete Zwischenräume eingesetzt sind.
Wandelement aus oder mit eingebauten Hohlbausteinen nach Anspruch 12 oder 13, dessen Hohlbausteine selbst als Behälter für Latentwärmespeicher ausgeführt sind.
Wandelement nach Anspruch 12 oder 13 oder 14, in dessen Hohlbausteinen Behälter eingesetzt sind, welche PCM enthalten.
Wandelement aus oder mit eingebauten Hohlbausteinen nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dessen Hohlbausteine mit wärmedämmender Beschichtung ausgestattet sind und/oder Zwischenwände zur Unterteilung ihres Innenraums aufweisen.