DE2330722A1

DE2330722A1 - Vorrichtung zur rueckfuehrung von kondensat in waermegleichrichterplatten

Info

Publication number: DE2330722A1
Application number: DE2330722A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-16
Filing date: 1973-06-16
Publication date: 1975-01-16

Description

Di. W. PFEIFFER PATENTANWALT

DK713/4* SAS«. S 2330722

TELEFON 333626

Vorrichtung zur Rückführung von Kondensat in Wärmegleichrichterplatten

Wärmegleichrichterplatten sind Hohlplatten, vorzugsweise Blechkonstruktionen, in denen sich ein Wärmeträgermedium in flüssiger und gasförmiger Phase befindet. Bei Verwendung der Gleichrichterplatten als horizontal angeordnete Dachplatten befindet sich die flüssige Phase des Wärmeträgers im unteren Teil der Wärmegleichrichterplatte in wärmeleitendem Kontakt mit einer Latentspeichermasse. Je nach dem Verwendungszweck der Wärme gleichrichterplatten als Dachplatten zur Gebäudeheizung und/oder-kühlung muss der Transport des Kondensats des Wärmeträgers mit verschiedenen Mechanismen erfolgen:

1. Wärmegl'eichrichterplatten zur Gebäudekühlung :

Die flüssige Phase des Wärmeträgers befindet sich auf einem Latentspeicher mit einer Umwandlungstemperatur von beispielsweise 17 C, der tagsüber die Überschusswärme des darunterliegenden Inn,enraumes aufnimmt. Sinkt nachts durch Infrarotabstrahlung die Temperatur der dem Weltraum zugewandten oberen Abdeckplatte der Gleichrichterplatte unter diese Umwandlungstemperatur, kondensiert die gasförmige Phase des Wärmeträgers an der Innenseite der oberen Abdeckplatte, tropft ab und läuft auf den Speicherkörper zurück, wo sie erneut verdampft. Damit setzt ein selbsttätiger Verdampfungs-Kondensations-Kreislauf ein. Dieser Verdampfungs-Kondensations-Kreislauf wird vorteilhaft bei geringen Unterdrücken gegenüber^dem äusseren Atmosphärendruck betrieben, um bei betriebsmässig vorkommenden Maximaltemperaturen der kältesten Stelle des Gesamtsystems den Innendruck in der Platte nicht über den Aussendruck ansteigen zu lassen. Aus diesem Grunde ist der freie Hohlraum innerhalb der Wärmegleichrichterplatte mit einer anisotropen Stützstruktur zur Verhinderung des Kollabierens der Platte bei Unterdruck ausgerüstet. Diese anisotrope Stützstruktur besteht vor-

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zugsweise aus einer Vielzahl von senktrecht angeordneten, parallel liegenden Hohlkörpern von runder oder hexogonaler Struktur (Wabenstruktur). Der gesamte innere Hohlraum der Wärmegleichrichterplatte wird somit in eine Vielzahl von Einzelzellen zerlegt, in denen der Verdampfungs-Kondensations-Kreislauf stattfindet. Um sicherzustellen, dass jede Einzelzelle mit Kondensat versorgt wird, ist die innenliegende Seite der oberen Abdeckplatte, an der die Kondensation erfolgt, mit Kondensat-Abtropfspitzen versehen, die mittig in die einzelnen Hohlkörper hineinragen.

2. Wärmegleichrichterplatten zur Gebäudeheizung:

Im betriebsmässigen Zustand befindet sich wiederum der Wärmeträger in gasförmiger und flüssiger Phase im Hohlraum der Wärmegleichrichte rplatte, die ebenfalls mit einer anisotropen Stütz struktur, wie vorher beschrieben, ausgerüstet ist. Der hier verwendete Latentspeicher hat jedoch eine wesentlich höhere Umwandlungstemperatur, beispielsweise 38 C.

Der Wärmetransport muss hier in umgekehrter Richtung erfolgen, nämlich von der durch die tagsüber/einfallende Sonnenstrahlung aufgewärmten oberen Abdeckplatte auf die darunterliegenden Speicher- . elemente. Zu diesem Zweck muss Kondensat an die Innenseite der oberen Abdeckplatte gefördert werden, dort verdampfen und auf den Speicherelementen kondensieren. Für diesen Kondensat-Transport bieten sich verschiedene Möglichkeiten an:

a) Förderung des Kondensats mit Hilfe kapillarer Vlies-Schichten:

Zu diesem Zweck ist die Speichermasse in einzelne Speicherelemente aufgeteilt, zwischen denen sich Kondensat-Sammelrinnen befinden. In diese Rinnen hinein ragen über die gesamte Länge der Platte Streifen aus Vlies-Material, in denen durch kapillaren Transport die Flüssigkeit an die Innenseite der oberen

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Abdeckplatte der Gleichrichterplatte gefördert wird. An der Innenseite der oberen Abdeckplatte sind diese Vlies-Streifen rechtwinkelig abgebogen und bilden einander überdeckende Felder, wodurch eine gleichmässige Beaufschlagung der Innenseite der oberen Abdeckplatte mit Kondensat und somit eine gleichmässige Verdampfung über die gesamte Fläche erfolgt. Durch ständig nachverdampfende Flüssigkeit wird der gebildete Dampf auf die Speicherelemente herabgedrückt, wo er bei der Kondensation seine Wärme an die Speicherelemente abgibt und als flüssige Phase in die Sammelrinnen zurückläuft.

b) Flüssigkeitshebung im elektrischen Feld:

Zur Unterstützung der kapillaren Förderung oder zur Förderung von weniger kapillar aktiven Wärmeträger-Substanzen ist eine Hebung der flüssigen Phase im homogenen elektrischen Gleichspannungsfeld möglich. In dem inneren Hohlraum der Wärmegleichrichterplatte sind zu diesem Zweck eine Vielzahl von Platten- oder Ringkondensatoren eingebaut, die mit ihrem unteren Ende in die flüssige Phase eintauchen. Durch Anlegen einer elektrischen Gleichspannung an die einzelnen Kondensatorelemente erfolgt je nach der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstante und die Dichte des verwendeten Wärmeträgermediums eine Flüssigkeitshebung im Kondensator. Die Weiterleitung der Flüssigkeit an die Innenseite der oberen Abdeckplatte der Wärmegleichrichterplatte und die Flächenverteilung erfolgt wieder mit Hilfe von kapillaren Vlies-Schichten wie unter a).

c) Kondensatförderung mit Hilfe elektroosmotischer Effekte:

Verwendet man als Wärmeträger einen Elektrolyten, ist elektroosmotischer Transport des Wärmeträgerkondensats aus den Kondensat-Sammelrinnen an die Innenseite der oberen Abdeckplatte möglich. Zu diesem Zweck wählt man L-förmige Rohre, die mit einem Schenkel in die Kondensa^rinhen eintauchen und mit

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ihrem, anderen Ende gegen die Innenseite der oberen Abdeckplatte weisen. In dem in die Flüssigkeit eintauchenden Rohrende befindet sich ein Kapillarsystem. Ein parallel zu den Durchtrittsquerschnitten der Kapillaren vorhandenes, von aussen erzeugtes elektrisches Feld bewirkt einen Flüssigkeitstransport durch die Kapillaren. Die Fortleitung des an die Innenseite der oberen Abdeckplatte transportierten Kondensats erfolgt wieder, wie unter a) beschrieben.

d) Kondensat-Transport mit Hilfe einer internen Umwälzpumpe:

Kommunizieren die einzelnen Rinnen zwischen den Speicherelementen mit einem Sammelkanal, so kann aus diesem Sammelkanal die Saugseite einer Umwälzpumpe beaufschlagt werden. Die an der Druckseite aus der Pumpe austretende Flüssigkeit kann entweder wiederum mit einer saugfähigen Vlies - Schicht an die Innenfläche der Oberseite der Wärmegleichrichterplatte verteilt werden oder es können entsprechende offene Verdampferschalen oder -rinnen in die obere Abdeckplatte integriert sein.

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Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert.

Figur 1 zeigt in einem Diagramm die Absorptionskurve einer superweissen Beschichtung nach der Erfindung,

Figur 2 zeigt in einem Diagramm die Absorptionskurve einer superschwarzen Beschichtung nach der Erfindung,

Figur 3 zeigt teils in perspektivischer Ansicht und teils im Schnitt eine als Dachplatte ausgebildete Vorrichtung nach der Erfindung.

Figur 4 zeigt teils in perspektivischer Ansicht und teils im Schnitt eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung.

Figur 5a zeigt teils in perspektivischer Ansicht und teils im Schnitt eine Dachplatte zum Kühlen,

Figur 5b zeigt eine Einzelheit der in Figur 5a dargestellten Platte,

Figur 6 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung ähnlich der in Figur 5a dargestellten die auch zum

Kühlen des darunter befindlichen Raumes vorgesehen ist.

Die Figur 7a zeigt teilweise in perspektivischer Ansich und teilweise im Schnitt eine Ausführungsform nach der Erfindung, die zum Heizen geeignet ist.

Die Figuren 7b bis 7d zeigen in Ausschnitten Einzelheiten der in Figur 7a dargestellten Vorrichtung.

Figur 8 zeigt in perspektivischer Ansicht und im Schnitt eine Ausführungsform nach der Erfindung, die zum Heizen oder zum Kühlen geeignet ist.

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Figur 9 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung teilweise in perspektivischer Ansicht und teilv/eise im Schnitt, bei der die Wärmeleitung einstellbar variabel ist.

Figur 10 a bis 1Od zeigen Einzelheiten der in Figur 9 dargestellten Vorrichtung.

Figur 1 zeigt das spektrale Profil einer Schicht, die aus einer im langwelligen Bereich opaken, das Sonnenlicht aber durchlassenden Schicht, z.B. Spezialglas oder Folie aus Fluorpolyäthylen und einer darunter angeordneten Metallschicht, die die Sonnenstrahlung weitgehend reflektiert, besteht,

Figur 2 zeigt das spektrale Profil einer Schicht, die aus einer Magnesiumfluoridschicht, einer sehr dünnen Siliziumdioxidschicht, einer Siliziumschicht, einer Siliziumnitridschicht und einer Goldschicht besteht.

Figur 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer als Dachplatte aufgebauten Vorrichtung nach der Erfindung, die aus einer dem Innenraum zugewandten Wand 5, einer Speichermasse 10 mit einer Kristallisationstemperatur von ca. 17 C einer wärmeisolierenden, aber gasdurchlässigen Zone Z und einer nach außen weisenden Wandung 4 besteht. Das Innere ist mit dem Sattdampf eines Wärmeträgers gefüllt. Dieser gibt Wärme an die nach außen weisende Wandung 4 ab, sobald dieselbe kühler ist als die

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Wärmespeichermasse 10. Für die gleichmäßige Verteilung des Kondensates dient die saugfähige Schicht 132

Figur 4 zeigt die nach außen weisende Schicht einer Wandung, die zur Verhinderung der Abkühlung durch den Konvektionsstrom der Außenluft mit einer strahlungsdurchlässigen Folie F abgedeckt ist. Die Folie ist entsprechend dem gezeigten Profil verformt und längs der Streifen mit der optisch aktiven Schicht 102 unlösbar verbunden. Die in den Kanälen 103 eingeschlossene Luft wirkt isolierend, so daß sich die Konvektion durch Außenluft nicht nachteilig auswirkt.

Figur 5a zeigt den prinzipiellen Aufbau einer als Dachplatte aufgebauten Vorrichtung nach der Erfindung zum Kühlen von Räumen. Die Länge der Kante 1 ist beispielsweise 5 bis 10 Meter, die Länge der Kante 2 ist beispielsweise 1 bis 2 Meter. Die Abdeckplatte 4 besteht aus Metall und weist mit ihrer Oberfläche 3 zum Vieltraum. Auch die raumseitige, nach unten weisende Platte 5 besteht aus Metall und hat Rippen 6, die dem besseren Wärmeübergang dienen. Die Verbindung zwischen den beiden Platten 4 und 5 besteht aus vorzugsweise gewellten," schlecht wärmeleitenden Kantenstreifen 7 und 7'. Hierzu sind z.B. gewellte Streifen aus dünnem Edelstahlblech geeignet. Auf der Platte 5 befindet sich eine Schicht 10 aus Latentspeichermasse. Die Kristallisationstemperatur der Speichermasse wird so gewählt, daß sie oberhalb der nächtlichen Abstrahlungstemperaturen der Fläche 3 liegt und möglichst oberhalb der Taupunktstemperatur, die sich während des Tages innerhalb des Raumes einstellt. Die Abstützung zwischen der Schicht 10 und der Platte 4 übernimmt ein anisotropes Stützkörpergerüst 11, z.B. aus vertikal angeordneten,

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parallel liegenden Hohlkörpern mit beispielsweise rundem oder hexagonalem Querschnitt (Wabenstruktur). Das Innere der Platte wird evakuiert und anschließend mit einem Wärmeträgermedium teilweise wieder gefüllt. Die Eigenschaften dieses Wärmeträgers, der in flüssiger und gasförmiger Phase das innere der Platte ausfüllt, werden so gewählt, daß der herrschende Dampfdruck im Inneren der Platte bei den höchsten betriebsmäßig vorkommenden Temperaturen kleiner bleibt als der außen herrschende Luftdruck. Dabei wird der Druck im Plaüeninneren durch die kälteste Stelle des Gerätes, nicht also beispielsweise durch die Temperatur der dem Sonnenlicht zugewandten Platte 4 bestimmt. Die nach innen weisende Seite der Platte 4 weist Tropfnasen 8 auf (Figur 5b), an denen das Kondensat 9 des Wärmeträgers abtropfen kann. Die Tropfnasen 8 sind so angeordnet, daß sie sich jeweils etwa in der Achse der vertikalen Stützkörper 11 befinden.

Sobald die raumseitige Temperatur über die Kristallisationstemperatur der Speichermasse angestiegen ist, steigt längs den Pfeilen 12 warme Luft auf, gibt ihre Wärme an die Rippen 6 ab und fällt längs den Pfeilen 13 und 13' wieder in den Raum zurück. Die Rippen 6 leiten die Wärme in de Speichermasse 10 weiter. Dadurch wird .die anfänglich kristallin vorliegende Speichermasse 10 bei konstanter Temperatur kontinuierlich in den geschmolzenen Zustand tiberführt. Zwischen der Speichermasse 10 und dem Stützgerüst 11 befindet sich eine dünne Abdeckplatte 14, beispielsweise aus Blech, auf welcher die Verdampfung des Wärmeträgers stattfindet.

Die*Oberfläche 3 ist mit einer Schicht belegt, die im langwelligen Infrarotbereich extrem gut abstrahlt, während sie im Bereich des Sonnenlichtes gut reflektiert.

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Dadurch wird bewirkt, daß während des Tages die Platte keine sehr hohen Temperaturen annimmt, wohingegen sie während der Nacht auf Abstrahlungstemperaturen, wesentlich unterhalb der Umgebungstemperatur, absinkt. Sobald die Temperatur der Platte 4 die Kristallisationstempe¹-ratur der Speichermasse 10'unterschritten hat, beginnt die Kondensation des gasförmigen Wärmeträgers an der Innenseite der Platte 4, und die Tropfen 9 fallen von den Abtropfspitzen 8 innerhalb der einzelnen Hohlkörper des Stützgerüstes 11 auf die Platte 14 zurück, auf der sie erneut verdampfen, so daß sich ein kontinuierlicher Verdampfungs-Kondensations-Kreislauf ausbildet. Sobald wieder Sonneneinstrahlung einsetzt und die Temperatur der Platte 4 die Temperatur des Speichers 10 überschreitet, hört dieser Kreislauf auf und die Vorrichtung wirkt als hochwertiger Isolator. Die Innenseite der Platte 4 ist so behandelt, daß sie im Bereich der Infrarotstrahlung extrem gut reflektiert.

Während die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 5a eine unterdruckdichte Ausführung" verlangt, also die gewällten Kantenstreifen 7 und 7¹ erforderlich macht, zeigt Figur eine Ausfuhrungsform, bei der der Wärmetransport zwischen Plattenunter- und -Oberseite nicht über Gas bzw. Sattdampf, sondern Über Luft erfolgt. Die dem Raum zugewandte Platte mit den Rippen 6 nimmt - wie anhand der vorigen Figur erklärt - die Wärme aus dem Konvektionsstrom der Raumluft 12, 13, 13' auf. Sie gibt diese Wärme an die Speichermasse 10 ab, so daß diese aufgeladen wird. Der Speichermassenbehälter weist eine-'kreuzförmige Rippenanordnung 10' und 10" auf, die ebenfalls mit Speichermasse gefüllt ist. Solange die Speichermasse kühler ist als die nach außen weisende Platte 4 ruht die in den Kanälen 20 befindliche Luft, da sie thermisch stabil geschichtet ist. Sobald nun durch Abstrahlung der Oberfläche 3 die Temperatur der Innenseite 4* der Platte 4 unter die Kristall!-

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sationstemperatur des Speichers 10 absinkt, setzt ein Konvektionsstrom in den Kanälen 20 längs den Pfeilen 21 und 21'.ein· Hierdurch wird die Wärme von den Speicherrippen 10' und 10" an die Platte 4 abgegeben, der Speicher also entladen. Die Unterseite 4¹ der Platten hat eine zusätzliche Verrippung 22, wodurch der Wärmeübergang aufgrund der größeren Fläche erhöht wird. Diese Rippen verlaufen senkrecht zu den Rippen 10' in den Zwischenräumen der Rippen 10". Die in das Platteninnere weisenden Flächen 4' der oberen Abdeckplatte 4 sowie die Rippenoberflächen der Rippen 10' und 10" des Speichermassenbehälters reflektieren stark im Infraroten.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß keine druckdichte Behälterkonstruktion notwendig ist.

Auch hier hat die nach außen weisende Schicht 3 der Platte

4 die anhand von Figur5a beschriebenen optischen Eigenschaften.

Figuren 7a bis 7d zeigen eine Ausführungsform des in Figur

5 gezeigten Typs, jedoch zum Heizen von Räumen. Die Platte ist ebenfalls mit einem Wärmeträger 30 gefüllt. Auch sind die Abmessungen der Kanten 1 und 2 etwa dieselben wie anhand von Figur 1 beschrieben.

Die. dem Raum zugewandte Platte 5 ist ebenfalls mit Rippen

6 versehen. Hier haben die Rippen jedoch eine weitere Funktion. Sie sind nämlich als Rippen 6 für die Aufnahme von Wärmeträger-Kondensat 30 ausgebildet (Figur 7c). Die Speicherkörper 10 sind mit einer Speichermasse gefüllt, die Wärmeenergie als latente Wärme bei einer Temperatur, die oberhalb der gewünschten Raumtemperatur liegt, aufzunehmen vermag. Andererseits soll die üinwandlungstemperatur

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des Speichers 10 so gewählt werden, daß sie noch hinrei— i chend unterhalb der betriebsmäßigen Temperatur liegt, j die die nach außen weisende Oberfläche 3 der oberen Deckplatte 4 während der Sonneneinstrahlung annimmt. ί

Diese nach außen weisende Schicht 3 ist so ausgebildet, j daß sie im Bereich der Sonnenstrahlung extrem absorbiert, jedoch im Bereich der Infrarotstrahlung nicht emittieren ι kann; sie nimmt also bevorzugt Wärmeenergie im Bereich der sichtbaren Strahlung auf, ohne diese wieder im Infraroten abzustrahlen. In den Rinnen 6 sammelt sich das Kondensat des Wärmeträgers. Für die Auswahl des Wärmeträgers gilt wiederum die Überlegung, daß der im Inneren entstehende temperaturabhängige Maximaldruck niemals höher sein darf als der Außendruck. In die Rinnen 6 hinein ragen Streifen 32 aus geeigneten kapillaraktiven Substanzen. In diesen Streifen, die vorzugsweise aus parallel zu den Pfeilen 33 angeordneten faserigen Materialien aufgebaut sind, wird das Kondensat 30 hochgesogen. Diese saugfähigen Streifen 32 sind abgewinkelt und verlaufen in ihrem Bereich 32* parallel zur nach innen weisenden Oberfläche der Platte 4. Von dort nehmen sie am Tage Wärme .auf, wodurch das durch Kapillarkräfte hinaufgeförderte Kondensat verdampft und sich in Richtung der Pfeile 33· wieder nach unten bewegt. An der Oberfläche der Speicherkörper 10 kondensiert der Dampf 34, solange er heißer ist als die Speicherkörper. Die Speicherkörper geben ihre Wärme zum Raum hin ab, d.h sie erwärmen ihn insbesondere durch Strahlung. Zur Verhinderung des Kollabierens der Platten unter dem AuBendruck ist- wie bereits anhand von Figur 5 beschrieben - eine Stützstruktur 11 vorgesehen. Die Kanäle 6 kommunizieren mit einem Sammelkanal 35, in welchem sich ein aufblasbarer Faltenkörper 36 befindet. Dieser Faltenkörper ist durch eine Leitung mit einer Pumpe verbunden und kann in Längsrichtung des Pfeiles 37 durch

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Beaufschlagung mit einem Verdrängermedium verschoben werden. Hierdurch ist die Menge des Kondensates in der Rinne veränderbar, so daß die Höhe des Kondensatspiegels 38 so eingestellt werden kann, daß alternativ die Unterkante des saugfähigen Streifens 32 in das Kondensat eintaucht oder nicht. Selbstverständlich kann an die Stelle des Faltenkörpers jeder andere Verdrängerkörper treten, durch welchen der Spiegel des Kondensates in der Höhe verändert werden kann. Dieses Prinzip kann auch an anderer Stelle, z.B. bei der Anordnung nach Figur 8 Anwendung finden.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform nach der Erfindung, bei welcher zwei ARten von Speicherkörpern nebeneinander Verwendung finden. Die Speicherkörper 10 dienen der Kühlung, während die Speicherkörper 40 der Heizung des Innenraumes dienen. Die für die Heizung vorgesehenen Speicherkörper 40 weisen wiederum Rinnen 41 auf, in die - wie bereits anhand der Figuren 7a bis 7d beschrieben wurde - ein saugfähiges Vlies 42 eintaucht, welches an der Innenseite der nach oben weisenden Platte 4 abgev/inkelt ist. Wenn die Temperatur der Platte 4, deren nach außen weisende Schicht 43 sowohl im Sichtbaren als auch im langwelligen Bereich absorbiert, am Tage erhitzt wird, gelangt Dampf zu der Oberfläche 44 der Speicherkörper, kondensiert dort und gibt an die Speicherkörper 10 und 40 Wärme ab. Nur die Speicherkörper 40 können jedoch latente Wärem aufnehmen, da sie eine entsprechend hohe Umwandlungstemperatur aufweisen. Die Speicher 10 nehmen die Wärme in fühlbarer Form auf. Solange die Temperatur der Platte 4 höher ist als die der Speicherkörper 40, findet dieser Wärmetransport statt. . "^v

Sobald die nach außen weisende Schicht 43 jedoch Wärme abstrahlt, wird der Wärmetransport unterbrochen, indem ein anhand der Figuren 7a bis 7b beschriebener Verdrängerkörper 36 soweit verkleinert wird, daß die gesamte, in

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den Rinnen 41 enthaltene Flüssigkeitsntenge in den Sammelkanal 35 (Figur 7d) einströmt. Eine andere Anordnung sieht vor, daß durch eine Rohrleitung 45 der dampfförmige Wärmeträger in einen Kondensator geleitet und in diesem niederschlagen wird, z.B. dadurch, daß dieser Kondensator durch Peltierelemente, abgekühlt wird. Im Inneren der gasdicht hergestellten Platte befinden sich wiederum Stützkörper 11, zwischen denen spiegelnde Metallfolien 46 und 46' angeordnet sind. Jedem Hohlkörper der Stützstruktur ist ein Durchbruch 47 in den Folien 46 und 46' zugeordnet, durch welchen Dampf und Flüssigkeit auf- und absteigend strömen können. An der Innenseite der Platte 4 sind die anhand von Figur 5 (8) beschriebenen Abtropfspitzen angebracht, die zum Rücktropfen von Kondensat dann führen, wenn Wärme aus den SpeicheiELementen 10 an die Platte 4 abgeführt werden soll. In diesem Falle entnehmen - wie bei der Ausführungsform nach Figur 5 - die Speicherkörper 10 der Raumluft über die Konvektionsstrome gemäß den Pfeilen 12, 13 und 13* die Wärme und werden aufgeladen. Wenn während der Nacht die dem Weltraum zugewandte Schicht 43 so stark abkühlt, daß ihre Temperatur unter die Temperatur der Speicherkörper 10, absinkt, findet der anhand von Figur 5 beschriebene kontinuierliche Kondensations-Verdampfungs-Kreislauf statt. Den Speicherkörpern 40 wird dabei fühlbar Wärme entzogen, während die Speicherkörper 10 ihre latente Wärme abgeben.

Es ist vorgesehen, nur so viel Wärmeträger zur Befüllung der Platte zu verwenden, daß bei Heizbetrieb, d.h. v/enn Wärme von der Oberfläche 43 in den unter der Dachplatte befindlichen Raum eingebracht werden soll, der Druck nicht wesentlich über den Außendruck ansteigt.

Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, daß je nach

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AH

Betriebsart für Heizen ode-r Kühlen zwei Wärmeträger unterschiedlicher Siedetemperatur verwendet v/erden. In diesem Fall ist für jedes Medium ein Kondensator vorhanden. Beim Heizen verbleibt das leichtersiedende Medium im zugeordneten Kondensationsgefäß, beim Kühlen das höhersiedende.

Es ist auch denkbar und vorgesehen, diese Wärmeträger durch Trennvorrichtungen, z.B. durch Rektifizierkolonnen wieder voneinander zu trennen, wenn sie vermischt sind.

Figur 9 zeigt eine Dachplatte mit einer Rektifizierkolonne, die außerhalb der Dachplatte 50 angeordnet ist. In den

Figuren 10 a bis 1Od sind Einzelheiten der Rektifizierkolonne dargestellt. Diese steht über die Rohrleitung 51 mit dem Inneren der Dachplatte in Verbindung. Ein Umschaltventil 52 verbindet über das Rohr 53 den unteren Bereich 54 (Sumpf) der Rektifizierkolonne 55 mit dem Anschlußrohr Das Flossenrohr 57 verbindet den Kopf 56 der Kolonne mit dem Rohr 51.

Soll die Platte zur Isolierung eingesetzt werden, werden die Peltierelemente 58 so geschaltet, daß der Sumpf 54 gekühlt wird. Hierdurch wandert das gesamte Wärmeträgergemisch 59 in den Sumpf 54. Das Ventil 52 wird dabei in die Stellung 61 gebracht. Soll die niedersiedende Komponente in das Platteninnere zurückgeleitet werden, so wird das Ventil entsprechend der Stellung 60 verschwenkt, und unter Umpolung der Peltierelemente 58 wird dem Supf 54 der Kolonne 55 Wärme zugeleitet, über den Kopf 56 der Kolonne und die Rohre 57 und 51 tritt der niedersiedende Anteil des Gemisches in das Innere der Platte ein. Soll

dagegen der höhersiedende Anteil in die Platte eingeleitet v/erden, so. wird zunächst das Ventil in die Stellung 62

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verschwenkt. Die Kolonne wird durch die Peltierelemente 58 beheizt. · Der leichtersiedende Anteil wird in dem Flossenrohr 57 durch Wärmeabgabe kondensiert und gesammelt. Durch Schwenkung des Ventils in Stellung 61 kann der höhersiedende Anteil in die Dachplatte zurückgeführt werden. In Stellung 62 sind die betriebsmässig gefüllte Dachplatte um die Kolonne voneinander getrennt.

Die nach aussen weisenden grossflächigen Wandungen 4, 50, 103 der Hohlplatten bestehen vorzugsweise aus Metallblech, auf dessen Aussenseite die superschwarzen oder superweissen Beschichtungen aufgebracht sind. Auf der dem Hohlraum zugewandten Fläche jeder dieser Wandungen befindet sich vorzugsweise eine dünne Aluminiumschicht.

Die superweissen bzw. superschwarzen Beschichtungen können im Vakuum aufgedampft oder aus Lösungen niedergeschlagen und danach eingebrannt werden. Beispiele für Beschichtungen, die für das Sonnenlicht schwarz sind, während sie im infraroten Bereich reflektieren sind folgende:

Mo - Al₃O₃ - Mo -

Mo - Al₃O₃ - Mo-- Al₃O₃ - Mo-Al₃O₃

Mo - Al₀O₀ - Mo - Al₀O₀ - Mo - Al₀O₀ - Mo - Al₀O₀

Δ ο ■ Δ ο Δ ο Δ ο

Mo - CeO₀ - Mo - MgF₀

Δ Δ

Au - Si₀N, - Si - Sio'

Mo - Ta₀O-

Δ O

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Beispiele für superweisse Beschichtungen sind: ZnO - disp ergiert in einem Organopolysiloxan TiO₀ - dispergiert in einem Organopolysiloxan

Spiegelnde Schicht belegt mit einem Polytetra'fluoräthylenfilm Zi - dispergiert in K SiO ,
Li₉O - A1.O- - SiO„ - dispergiert in K_ Si,O_Q Beispiele für Wärmeträger in den Hohlplatten sind:

CH₃OH

H₂O

C₂H₅OH

halogenierte Kohlenwasserstoffe Beispiele für Speichermassen sind:

Mg Cl₂ . 6 H₂O

Al (NH₄) (SO₄) ₂ . 12 H₂O

NaC₂H₃O₂ . 3 H₂O

NaC₂H₃O₂ . 5 H₂O

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LiNO₀ .3HO

Für die Beschichtungen, die Wärmeträger und die Speichermassen sind oben nur einige wenige Beispiele angegeben. Es sind weitere Beispiele bekannt, mit denen die angestrebten Wirkungen erzielt werden können.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Abgabe von Wärme an den freien Raum mit einer Hohlplatte, die eine dem Raum zugewandte und eine dem Raum abgewandte Wand aufweist, zwischen denen sich ein Wärmeträger in flüssiger und dampfförmiger Phase befindet, der an der dem freien Raum zugewandten Wand kondensiert und an der dem freien Raum abgewandten Wand verdampft wird_f dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Innenseite der dem freien Raum zugewandten Wand Tropfnasen für das Kondensat befinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützkörper mit wabenförmigen Zellen zwischen den Wänden angeordnet ist und jeder Zelle mittig eine Tropfnase zugeordnet ist.

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