DE202011002686U1 - The building masses and hollow bodies exposed to the influences of the environment - Google Patents
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Abstract
Den Einflüssen der Umwelt ausgesetzte Baumassen und Hohlkörper, die im Inneren unterschiedliche Temperaturen aufweisen, die einerseits von der von außen einwirkenden Temperatur und andererseits von der im Inneren gespeicherten oder durch Heizen oder Kühlen zugeführten Energie abhängen, gekennzeichnet durch die Oberflächen der Baumassen und Hohlkörper bedeckende oder zu den Baumassen und Hohlkörpern selbst gehörende, integrierte oder unmittelbar an deren Oberflächen angrenzende Beschichtungen, die aus einer Verbindung mit reversiblen thermochromen Eigenschaften bestehen, die bei steigender Temperatur von einem absorbierenden Zustand gleichmäßig in einen reflektierenden Zustand übergeht.The building masses and hollow bodies exposed to the influences of the environment, which have different temperatures inside, depend on the one hand on the temperature acting from the outside and on the other hand on the energy stored inside or supplied by heating or cooling, characterized by the surfaces of the building masses and hollow bodies covering or coatings inherent in the building masses and hollow bodies themselves, integrated or directly adjacent to their surfaces, which consist of a compound with reversible thermochromic properties, which uniformly changes from an absorbing state to a reflecting state as the temperature rises.
Description
Die Erfindung betrifft den Einflüssen der Umwelt ausgesetzte Baumassen und Hohlkörper, die im Inneren unterschiedliche Temperaturen aufweisen, die einerseits von der von außen einwirkenden Temperatur und andererseits von der im Inneren gespeicherten oder durch Heizen oder Kühlen zugeführten Energie abhängen. Zu den Baumassen zählen insbesondere Häuser und andere Bauwerke, wie Straßen oder Brücken, zu den Hohlkörpern zählen insbesondere Fahrzeuge aller Art, aber auch Bekleidung und Schuhe.The invention relates to the influences of the environment exposed building masses and hollow bodies, which have different temperatures inside, on the one hand depend on the externally applied temperature and on the other hand, from the energy stored inside or supplied by heating or cooling. The building masses include in particular houses and other structures, such as roads or bridges, the hollow bodies include in particular vehicles of all kinds, but also clothing and shoes.
Je größer die Temperaturunterschiede zwischen der Umwelt und dem Inneren der Baumassen oder Hohlkörper sind, desto mehr Energie wird benötigt, um eine gewünschte Temperatur an einem bestimmten Ort, zum Beispiel in der Mitte der Baumassen oder Hohlkörper, zu erreichen.The greater the temperature differences between the environment and the interior of the building mass or hollow body, the more energy is required to reach a desired temperature at a certain location, for example in the middle of the building mass or hollow body.
Es ist allgemein bekannt, dass Gegenstände mit dunklen, insbesondere schwarzen Oberflächen sich durch Sonneneinstrahlung stark erwärmen, weil die Strahlung absorbiert und in Wärme umgesetzt wird. Im Gegensatz dazu wird die Strahlung von hellen oder auch von spiegelnden Oberflächen teilweise bis vollständig reflektiert, so dass die Gegenstände unter diesen Oberflächen sich entsprechend wenig bzw. gar nicht erwärmen.It is well known that articles with dark, especially black, surfaces become very hot from solar radiation because the radiation is absorbed and converted into heat. In contrast, the radiation is partially or completely reflected by bright or even reflecting surfaces, so that the objects under these surfaces accordingly warm little or not at all.
Da sich die nach außen gerichteten Oberflächen von Baumassen oder Hohlkörpern im allgemeinen nicht ändern, hängt die Erwärmung der Baumassen oder Hohlkörper in unmittelbarer Nähe dieser Oberflächen im Wesentlichen nur von den Umgebungsbedingungen ab, insbesondere von der Stärke der Sonneneinstrahlung. Im Inneren der Baumassen oder Hohlkörper jedoch, zum Beispiel inmitten der Wohnräume eines Gebäudes oder eines Fahrzeugs, wird die Temperatur im Wesentlichen von der zugeführten Energie durch Heizen oder Kühlen bestimmt.Since the outwardly directed surfaces of building masses or hollow bodies generally do not change, the heating of the building masses or hollow bodies in the immediate vicinity of these surfaces depends essentially only on the ambient conditions, in particular on the intensity of the solar radiation. However, inside the building masses or hollow bodies, for example in the midst of the living spaces of a building or a vehicle, the temperature is essentially determined by the energy supplied by heating or cooling.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Baumassen oder Hohlkörper der eingangs erwähnten Art, beispielsweise die Mauern, Dächer oder Fassaden eines Hauses oder die Karosserien von Fahrzeugen, so zu gestalten, dass die Temperaturunterschiede innerhalb der Baumassen bzw. der Hohlkörper verringert werden, um mit weniger Energiezufuhr zum Heizen bzw. zum Kühlen auszukommen, wodurch der Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid gesenkt wird.The invention is based on the object, building masses or hollow body of the type mentioned, for example, the walls, roofs or facades of a house or the bodies of vehicles to be designed so that the temperature differences are reduced within the building masses or the hollow body to less Energy supply for heating or cooling to get along, whereby the emission of climate-damaging carbon dioxide is lowered.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of the characterizing part of claim 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch den Wärmeausgleich zwischen der Innentemperatur und der Außentemperatur innerhalb der Baumassen bzw. Hohlkörper Heizungs- bzw. Kühlenergie eingespart und dadurch der Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid gesenkt wird. Außerdem wird wegen der geringeren Temperaturschwankungen die Bausubstanz der Baumassen geschont, so dass weniger Schäden auftreten, wie von den Wänden abfallender Putz, oder Frostaufbrüche, beispielsweise bei Brücken und Straßen.The advantages achieved by the invention are in particular that saved by the heat balance between the internal temperature and the outside temperature within the building masses or hollow body heating or cooling energy and thereby the emission of climate-damaging carbon dioxide is lowered. In addition, due to the lower temperature fluctuations, the building fabric of the building masses is spared, so that less damage occur, such as from the walls sloping plaster, or frost heaves, such as bridges and roads.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden näher beschrieben.Some embodiments of the invention will be described in more detail below.
Eine den Einflüssen der Umwelt ausgesetzte Baumasse, zum Beispiel ein Gebäude, oder ein Hohlkörper, zum Beispiel ein Fahrzeug, ein Flugzeug, ein Eisenbahnwagen oder ein Schiff, die im Inneren unterschiedliche Temperaturen aufweisen, die einerseits von der von außen einwirkenden Temperatur und andererseits von der im Inneren gespeicherten oder durch Heizen oder Kühlen zugeführten Energie abhängen, wird mit einer die Oberfläche der Baumasse bzw. des Hohlkörpers bedeckenden oder mit einer zu der Baumasse bzw. des Hohlkörpers selbst gehörenden, unmittelbar an deren Oberfläche angrenzenden Beschichtung versehen, die aus einer Verbindung mit thermochromen Eigenschaften besteht, die bei steigender Temperatur von einem absorbierenden bzw. dunkelfarbigen Zustand gleichmäßig in einen reflektierenden bzw. hellfarbigen oder farblosen Zustand übergeht.A building mass exposed to the influences of the environment, for example a building, or a hollow body, for example a vehicle, an airplane, a railroad car or a ship, which have different temperatures inside, on the one hand from the temperature acting on the outside and on the other hand are stored inside or supplied by heating or cooling energy is provided with a surface of the building mass or the hollow body covering or with a belonging to the building mass or the hollow body itself, directly adjacent to the surface of the coating consisting of a compound with thermochromic properties which, as the temperature increases, from an absorbing or dark colored state, evenly to a reflective or light colored or colorless state.
Die einzelnen Farben und Abstufungen innerhalb der Farbskala von hell (bei starker Sonneneinstrahlung bzw. bei hoher Temperatur = reflektierend) bis dunkel (bei geringer Sonneneinstrahlung bzw. bei geringer Temperatur = absorbierend) können aus gestalterischen Gründen genau definiert werden.The individual colors and gradations within the color scale from bright (in strong sunlight or at high temperature = reflective) to dark (in low sunlight or at low temperature = absorbing) can be precisely defined for design reasons.
Folgende Situationen in der Architektur sollen nachfolgend näher erläutert werden.The following situations in architecture will be explained in more detail below.
1. Kaltes Wetter, 0°C, Sonnenschein schwach, gewünschte Raumtemperatur 21°C.1. Cold weather, 0 ° C, sunshine weak, desired room temperature 21 ° C.
Daraus ergibt sich ein hoher Temperaturunterschied und damit hoher Energiefluss von innen nach außen, d. h. mehr heizen.This results in a high temperature difference and thus high energy flow from the inside to the outside, d. H. heat more.
Die Heizenergie wird gemindert, indem durch eine sehr dunkle Farbbeschichtung die von der Sonne schwach bestrahlte Fläche durch Absorption aufgeheizt wird und somit die Temperaturen zwischen den äußeren Baumassen und den inneren Raumteilen wenigstens teilweise ausgeglichen werden.The heating energy is reduced by a very dark color coating, the sun-weakly irradiated surface is heated by absorption and thus the temperatures between the outer building masses and the inner space parts are at least partially compensated.
2. Sehr warmes Wetter, 35°C, Sonnenschein stark, gewünschte Raumtemperatur 21°C. 2. Very warm weather, 35 ° C, sunshine strong, desired room temperature 21 ° C.
Daraus ergibt sich ein hoher Temperaturunterschied und damit hoher Energiefluss von außen nach innen, d. h. mehr kühlen.This results in a high temperature difference and thus high energy flow from outside to inside, d. H. to cool more.
Die Kühlenergie wird gemindert, indem durch eine sehr helle Farbbeschichtung die von der Sonne stark bestrahlte Fläche aufgrund der Reflexion wenig erwärmt wird und somit die Temperaturen zwischen den inneren Raumteilen und der äußeren Baumasse wenigstens teilweise ausgeglichen werden. The cooling energy is reduced by a very bright color coating, the sun-irradiated area is heated slightly due to the reflection and thus the temperatures between the inner space parts and the outer building mass are at least partially compensated.
3. Mittleres Klima, Außentemperatur 22°C, mittlerer Sonnenschein, gewünschte Raumtemperatur 21°C.3. Medium climate, outside temperature 22 ° C, medium sunshine, desired room temperature 21 ° C.
Daraus ergibt sich ein sehr geringer oder kein Temperaturunterschied und damit ein kleiner oder kein Energiefluss von außen nach innen, d. h. keine Heizung, keine Kühlung.This results in a very low or no temperature difference and thus a small or no flow of energy from outside to inside, d. H. no heating, no cooling.
Dieser geringe Temperaturunterschied bringt geringe oder keine Energieverluste zwischen inneren und äußeren Baumassen. In dieser Situation muss die Beschichtung ebenfalls eine sehr helle Farbe haben, damit durch Reflektion eine Erwärmung der Mauer durch die Sonnenstrahlung verhindert wird.This small temperature difference brings little or no energy loss between inner and outer building masses. In this situation, the coating must also have a very light color, so that by reflection, a heating of the wall is prevented by the solar radiation.
Folgende Situationen im Fahrzeugbereich sollen nachfolgend näher erläutert werden.The following situations in the vehicle sector will be explained in more detail below.
Im gesamten Fahrzeugbereich zu Land, zu Wasser, zu Luft und im Weltraum (PKW, LKW, Bahn, Schiff, Flugzeug, Raumfahrt) sind die Oberflächen den extremen Belastungen durch Einflüsse der Umwelt und der starken Sonneneinstrahlung ausgesetzt. So heizen sich bei starker Sonneneinstrahlung die Innenräume stark auf, besonders bei dunklen Außenlackierungen. Dies führt zu warmen Innenräumen mit körperlichen Beeinträchtigungen und dadurch zum vermehrten Einsatz von Klimaanlagen. Im Gegensatz dazu ist es im Winter angenehm, in ein Auto zu steigen, welches durch seine Absorptionsfähigkeit von schon geringer Sonneneinstrahlung leicht vortemperiert ist, da erwärmte Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann und somit auch weniger Probleme mit beispielsweise beschlagenen Scheiben auftreten.In the entire vehicle sector on land, water, air and in space (cars, trucks, trains, ships, aircraft, space travel), the surfaces are exposed to the extreme loads caused by the effects of the environment and strong solar radiation. Thus, the interior heats up strongly in strong sunlight, especially in dark exterior paintwork. This leads to warm interiors with physical impairments and thus to the increased use of air conditioning. In contrast, it is pleasant in the winter to climb in a car, which is slightly pre-tempered by its absorption capacity of even low levels of sunlight, since heated air can absorb more moisture and thus less problems with, for example, fogged windows occur.
Eine Anwendung der Erfindung ist auch bei Belägen der äußeren Verkehrsflächen, insbesondere bei Straßen, Fahrbahnen oder Brücken möglich. Damit können beispielsweise im Winter Frostaufbrüche auf Straßen, Fahrbahnen und an Brücken vermieden oder wenigstens abgeschwächt sowie die Nutzungseigenschaften verbessert werden.An application of the invention is also possible with coverings of the outer traffic areas, in particular on roads, carriageways or bridges. Thus, for example, in winter frost heaves on roads, roadways and on bridges can be avoided or at least mitigated and the usage properties can be improved.
Eine weitere Anwendung der Erfindung ist auch im Bereich der Textilindustrie denkbar, wo der Effekt der Absorption und der Reflexion sinnvoll eingesetzt werden kann, um beispielsweise den Körper vor Auskühlung oder Überhitzung durch äußere Einflüsse zu schützen. Besonders geeignet ist der Bereich der Sportbekleidung, insbesondere der Alpinsportarten, wegen der extremen Witterungseinflüsse, wie etwa beim Bergsteigen oder Skifahren. Die Textilien können mit einer entsprechenden Substanz beschichtet werden, oder die Substanz kann in das Gewebe mit eingebracht werden.Another application of the invention is also conceivable in the textile industry, where the effect of absorption and reflection can be usefully used to protect, for example, the body from cooling or overheating by external influences. Particularly suitable is the field of sportswear, especially alpine sports, because of the extreme weather conditions, such as when climbing or skiing. The textiles may be coated with an appropriate substance, or the substance may be incorporated into the tissue.
Eine Beschichtung mit den gewünschten reversiblen thermochromen Eigenschaften besteht beispielsweise aus einer Verbindung mit einer mikroverkapselten Pigmentzusammensetzung und umfasst
- a) eine Elektronen abgebende, chromatische, organische Verbindung,
- b) eine Elektronen anziehende Verbindung,
- c) ein Reaktionsmedium, das die Temperatur bestimmt, bei der die Farbreaktionen der Komponente a mit der Komponente b stattfinden, und
- d) einen Farbveränderungstemperaturregulator, der in einer Menge von 0,01 bis 0,3 Gewichtsteilen pro Gewichtsteil des Reaktionsmediums c vorhanden ist und der mindestens einen Ester, einen Alkohol, ein Keton, ein Säureamid, einen Kohlenwasserstoff oder eine Fettsäure umfasst und einen Schmelzpunkt (Y) (°C) aufweist, der die Beziehung (X + 30) kleiner oder gleich Y kleiner oder gleich 200 erfüllt,
- a) an electron donating, chromatic, organic compound,
- b) an electron attracting compound,
- c) a reaction medium which determines the temperature at which the color reactions of component a with component b take place, and
- d) a color change temperature regulator which is present in an amount of 0.01 to 0.3 parts by weight per part by weight of the reaction medium c and which comprises at least one ester, an alcohol, a ketone, an acid amide, a hydrocarbon or a fatty acid and a melting point ( Y) (° C) which satisfies the relationship (X + 30) less than or equal to Y less than or equal to 200,
Weitere Einzelheiten über die chemische Zusammensetzung einer für die Erfindung geeigneten Beschichtung können der europäischen Patentschrift
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1084860 B1 [0024] EP 1084860 B1 [0024]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3406674A1 (en) | 2017-05-26 | 2018-11-28 | Ewald Dörken Ag | Thermochromic coating system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1084860B1 (en) | 1999-09-17 | 2004-11-24 | The Pilot Ink Co., Ltd. | Thermochromic microencapsulated pigments |
-
2011
- 2011-02-12 DE DE202011002686U patent/DE202011002686U1/en not_active Expired - Lifetime
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EP1084860B1 (en) | 1999-09-17 | 2004-11-24 | The Pilot Ink Co., Ltd. | Thermochromic microencapsulated pigments |
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