DE2431940A1

DE2431940A1 - Verfahren zum transportieren der waerme von einem waermeren element zu einem kaelteren und waermeleitungssystem zum durchfuehren dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2431940A1
Application number: DE2431940A
Authority: DE
Inventors: Geb Melchior Ingeborg Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-06
Filing date: 1974-07-03
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2257885A1; JPS5948485U; GB1477191A; IT1015705B; FR2257885B1; ES428037A1; AT328689B; ATA596273A; DE2431940C2; BR7405577D0; JPS5032553A

Description

Dr. W. PFEIFFER

PATENTANWALT

Ingeborg Laing, Aldingen Lei Stuttgart 8'MÜNCHEN Ü

DK 16 25/4a

Verfahren zum Transportieren der Wärme von einem wärmereta Element zu einem kälteren und Wärmeleitungssystem zum Durchführen dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transportieren der Wärme von einem wärmeren Element zu einem kälteren mit einem

mit den Elementen in wärmeleitender Verbindung stehenden Wärmeleitungssystem, das einen fliessbaren Wärmeträger enthält. Die Erfindung betrifft weiter ein Wärmeleitungssystem zum Durchführen dieses Verfahrens mit zwischen den zwei Elementen angeordneten, mit einem Wärmeträger gefüllten Kanälen, die mit diesen Elementen wärmeleitend verbunden sind, und mit einer Einrichtung zum Fördern des Wärmeträgers in den Kanälen.

Es sind Wärmeleitungssystem bekannt, in denen ein fliessbarer Wärmeträger Wärme durch nur eine Leitung von einer .Wärmequelle zu einer Wärmesenke fördert. Der Wärmestrom errechnet sich bei solchen Systemen aus der Pliessgeschwindigkeit des Massenstromes, der spezifischen Wärme und dem Temperaturgefälle. Proportional mit der Fliessgeschwindigkeit steigt der Wärmestrora, während die hydraulische Umwälzleistung mit der dritten Potenz der Pliessgeschwindigkeit des Wärmeträgers zunimmt. Solche Systeme sind nicht geeignet, wenn der Wärmetransport bei geringen Temperaturunterschieden erfolgen soll. Auch bereitet die Förderung mit Pumpen häufig Schwierigkeiten, insbesondere bei hohen Temperaturen des Wärmeträgers oder auch, wenn als Wärmeträger flüssige.Metalle Verwendung finden. Weitere Probleme treten auf, wenn man mit extrem geringen Rohr-Querschnitte und dementsprechend geringen Wärmeträgermengen auskommen will und dennoch nur sehr kleine hydraulische Leistungen aufgebracht werden sollen. Ein.'weiterer Nachteil dieser Leitungssysteme besteht darin, dass beim Wärmetausch zwischen einer' Wärmesenke und eines als Wärmequelle dienenden grÖsseren Wärmetauschers die Temperatur,auf die das Wärmeträger-Medium gekühlt wird, vom Einlauf des Wärmetauschers an stetig ab-

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nimmt. Bei einem Wärmetauscher, der eine grosse Fläche hat, hat dies Nachteile für die Ausnutzung zur Folge, denn die Wärmeabgabe ist an einem Ende des Wärmetauschers wesentlich grosser als am anderen Ende, weil der Wärmetauscher in unterschiedlichen Abständen vom Einlauf mit unterschiedlichen Temperaturen arbeitet. Bei Prozessen, bei denen die Temperaturkonstanz wesentlich ist, wie z.B. bei Abstrahlungsplatten für Infrarot-Strahlung oder bei Wärmetauschern in Latentspeicher· die nur bei einer einzigen Temperatur Phasenänderungswärme zu übertragen vermögen, ist es von besonderer Bedeutung, dass der Wärmetausch über die gesamte Länge des Wärmetauschers bei gleicher Temperatur erfolgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wärmetausch zwischen zwei Elementen, von denen mindestens eines eine relativ grosse Oberfläche aufweist, so durchzuführen, dass die wärmetauschenden Flächen auf jeder Seite in allen Bereichen während des Betriebes annähernd gleiche Temperaturverhältnisse aufweisen.

Die oben erläuterten Schwierigkeiten lassen sich beseitigen, wenn gemäss der Erfindung der Wärmeträger zyklisch in den das Wärmeleitungssystem bildenden Kanalschleifen, so hin- und herbewegt wird, dass während eines Halbzyklus dec vorher mit einem Element in wärmeleitendem Kontakt stehende Wärmeträgeranteil mit dem anderen Element in wärmeleitenden Kontakt gebracht wird. Vorteilhafterweise ist hierzu jede der Kanalschleif en mit den beiden Elementen wärmeleitend verbunden, und eine der Kanalschleifen ist mit einer Pumpe ausgerüstet.

Die einzelnen Kanalschleifen können in Reihe geschaltet sein, wobei jeweils ein Abschnitt jeder Schleife, der mit einem Element verbunden ist, auf einen Abschnitt,der mit dem anderen Element verbunden ist, in dem Wärmeleitungssystem, das hierbei aus einer Rohrleitung besteht, folgt. Die Fördereinrichtung befindet sich dabei in dieser Rohrleitung, die

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kontinuierlich oder auch oszillierend fördert.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Kanalschleifen parallel geschaltet, wobei jeder der einzelnen Kanäle mit beiden Enden mit der Fördereinrichtung kommuniziert. Auch hier kann die Pumpe den Wärmeträger kontinuierlich oder oszillierend durch das Leitungssystem fördern.

Die Amplitude des Verdrängerhubes einer oszillierenden Pumpe wird bei heissem Wärmeträger so gross gewählt, dass der von dem wärmeren Element erwärmte Wärmeträger in den Teil der Kanalschleifen verdrängt wird, welcher in gut wärmeleitender Verbindung mit dem kälteren Element steht. Man kann das Verfahren auch vorteilhaft zweistufig ausbauen, indem ein primäres Wärmeträgersystem mit einem sekundären Wärmeträgersystem gut leitend verbunden wird.

Als Wärmeträger eignen sich alle im vorgesehenen Temperaturbereich stabilen Flüssigkeiten, wie Wasser, organische Flüssigkeiten, z.B. Alkohole oder sogenannte Kältesolen. Bei höheren Temperaturen sind heisse öle , die niederschmelzenden Metalle, zB. das Kalium-Natrium-Eutektikum, besonders vorteilhaft. Als Verdrängungseinrichtung sind inbesondere Membran-Pumpen zweckmässig.¹

Ein Vorteil des erfindungsgemässen Leitungssystems besteht darin, dass das abzudichtende Element nur aus einer einzigen Rohrschlange oder Register aus parallelen Kanalschleifen besteht, wobei jede einzelne Schleife die Wärmeübertragung zwischen den Wänden unterschiedlicher Temperatur vornimmt, während hydraulisch alle Windungen in Reihe afer parallel geschaltet sind, so dass an einer einzigen Stelle eine Fördervorrichtung genügt, um den Wärmeträger in sämtlichen

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Schleifen gleichzeitig zum Umlauf cder zur Oszillationzu bringen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform nach der Erfindung besteht darin, dass eine dem Inneren eines Gebäudes zugekehrte Wandung mit einem Latentspeicher mit geringen Kristallisationstemperaturen, z.B. 17 C in unmittelbarem Wärmekontakt steht und dass dieser

über
Speicher/Kanalschleifen mit einer gegen den Weltraum weisenden Wand in Wärmekontakt gebracht werden kann. Ein zweiter Speicher mit einer Kristallisationstemperatur zwischen 30 C und 80 C ist an anderer Stelle, beispielsweise in der Mitte der Hohlplatte angeordnet und steht über ein zweites System von Kanalschleifen mit der nach aussen weisenden Wand des Daches zur Wärmeaufnahme und mit einem weiteren System von Kanalschleifen mit der ins Gebäudeinnere weisenden Wand zur Wärmeabgabe in Verbindung. Das Kanalschleifensystem zur Wärmeabgabe kann dabei selbstverständlich auch in ".'erbindung mit üblichen Raumheizelementen wie Radiatoren oder Konvektoren treten. Diese Vorrichtung lässt es zu, durch Inbetriebnahme der entsprechenden Fördervorrichtungen die in den Speichern enthaltene Wärme zu jeder gewünschten Zeit abzurufen und die Überschusswärme des Gebäudes, die tagsüber durch den Kältespeicher aufgenommen wird, .während der Nacht in den Weltraum abzustrahlen und die gespeicherte Sonnenenergie ins Gebäudeinnere zum Zwecke der Beheizung zu leiten.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass auch der Kältespeicher nicht unmittelbar mit der ins Gebäudeinnere weisenden Wand der Dachplatte, die die Raumdecke bildet, in wärmeleitender Verbindung steht, sondern ebenfalls ein System von Kanalschleifen die Wärmeübertragung vornimmt.

Zur Vermeidung von unerwünschter Wärmeleitung sollendie zwischen den Elementen verlaufenden Abschnitte der Kanalschleifen eine schlechte Wärmeleitfähigkeit haben. Dies ist erzielbar durch Einbau faltenbalgähnlicher Körper, durch geeignete Material-

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wahl, beispielsweise durch Verwendung dünnwandiger Edelstahlrohre oder aber auch durch Verwendung von Schläuchen aus nichtmetallischen Werkstoffen, z.B. Gummi- oder Kunststoffschläuche. Die Durchmesser der Kanalschleifen-Rohre sollen so eng bemessen sein, dass sich keine freie Konvektion innerhalb des einzelnen Rohres einstellt. Dies kann dadurch erzielt v/erden, dass die lichte Weite gering gewählt wird oder dass Flachrohre Verwendung finden oder dass im Inneren des Rohres Wände eingebaut sind, durch welche die Ausbildung der freien Konvektion verhindert wird.

Zur guten Wärmeverteilung der nach aussen bzw. nach innen weisenden Wände sind vorteilhaft grossflächige Kanalschleifensysteme vorgesehen. Auch hier eignet sich das erfindungsgemässePrinzip der Durchströmung von in Reihe geschalteten Gruppen parallel geschalteter Rohre.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert.

Figur 1 zeigt in schematischer und perspektivischer Ansichteine Heiz- oder Kühleinrichtung mit zwischen zwei Platten angeordnetem Wärmeübertragungssystem nach der Erfindung.

Figur 1a zeigt in einem Fliess-Schema die Anordnung des in Figur 1 gezeigten Wärmeleitungssystems.

Figur 2 zeigt einen über ein Wärmeleitungssystem nach der Erfindung aufladbaren und entladbaren Wärmespeicher in teil- ■ weiser Schnittansicht. ·

Figur 2a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1. Figur 2h zeigt ein Fliess-Schema der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung.

Figur 2c zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II.

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Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine als Membranpumpe ausgebildete Verdrängerpumpe nach der Erfindung.

Figur 4 zeigt ein Dachelement mit einem Wärmeleitungssystem nach der Erfindung in schematisch perspektivischer Teilansicht.

Figur 5 zeigt in ähnlicher Ansicht wie Figur 4 ein Dachelement mit einem Latentwärmespeicher.

Die Figuren 6a, 6b und 6c zeigen ein Dachelement mit Latentwärmespeicher und drei Leitungssystemen nach der Erfindung in schematisch perspektivischer Teilansicht.

Die Figuren 7a, 7b, 7c, 7d und 7e zeigen in perspektivischen Teilansichten eine Ausführungsform eines Dachelementes mit Wärmeleitungssystemen nach der Erfindung und zwei Latentspeichermassen mit unterschiedlichen Kristallisierungstemperaturen.

Figur 8 zeigt eine Pumpe zur Förderung der Wärmeträgerflüssigkeit in einem Leitungssystem nach der Erfindung in perspektivischer Teilansicht.

als
In Figur 1 ist ein Dachelement ausgebildetes Wärmeleitungssystem nach der Erfindung dargestellt, bei dem die beiden Elemente als Dachfläche 1 und als in den Raum weisende Deckenfläche 2 ausgebildet sind. Die Dachfläche 1 und die Deckenfläche 2 sind mit Kanalschleifen 3 wärmeleitend verbunden. Jeder dieser Kanal-Schleifen 3 ist in einem Abschnitt mit der Dachfläche und in einem jeweils darauf folgenden Abschnitt mit der Deckenfläche verbunden. Die Kanalschleifen 3, 3', 9 können durch zwei Plastikplattenkörper gebildet werden, welche miteinander dicht verbunden sind und von denen eine so profiliert ist, dass sie jeweils drei Seiten jeder Kanalschleife bildet/ währenddie vierte

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Seite durch die Platten 12 gebildet wird. Die Kanalschleifen sind bei dieser Ausführungsform in Reihe geschaltet, so dass sie eine

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geschlossene Leitung bilden. Das Ende 4 dieser Leitung und deren Anfang 5 kommunizieren mit einer oszillierenden Verdrängervorrichtung 6, deren Verdrängervolumen so bemessen ist, dass je Verdräng er hub das Volumen von einem an der Dachfläche oder Deckenfläche anliegenden waagerechten Kanalschleifenabschnitt in den anderen Kanalschleifenabschnitt gefördert wird, der an der Decken- oder Dachfläche anliegt. An der Deckenfläche ist ein. Latentwärmespeicher 7, der eine latente Wärme speichernde Masse enthält, angeordnet. Dieser Latentwärmespeicher nimmt die Uberschusswärme des unter ihm liegenden Raumes auf bei einer Temperatur von ca 17°C. Die Kanalschleif en/3', 9 stehen mit diesem Wärmespeicher in wärmeleitendem Kontakt. Der Zwischenraum zwischen dem Wärmespeicher 7 und der Dachfläche 1 ist bei dieserAusführungsform durch einen Isolierkörper 8 ausgefüllt. Durch Inbetriebnahme der Verdrängerpumpe 6, die beispielsweise durch einen mit der Platte 1 in wärmeleitendem Kontakt stehenden Thermostaten 13 gesteuert werden kann, lässt sich die Wärme in der gewünschten Richtung transportieren, während durch Abschaltung dieser Pumpe der Wärmetransport unterbunden wird.

In den Figuren 2 bis 2c ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine in einem Wärmespeicher enthaltene Wärmespeichermasse 20 über eine zentrale Wärmequelle 21 aufgeladen und über eine Wärmesenke 26 entladen werden kann. Die Wärmequelle ist als konischer Hohlkörper '21 ausgebildet und hat einen guten wärme leitenden Kontakt mit einer Gegenfläche 23, in den der konische Hohlkörper 21 beispielsweise mit Hilfe einer Schraubspindel eingepresst wird. Der Konus 23 ist mit den Abschnitten 24a von Kanalschleifen 24 wärmeleitend verbunden. Ein weiterer Abschnitt 24b ist mit der Wärmesenke 26 wärmeleitend verbunden, und der restliche Abschnitt 24c jeder Kanalschleife 24 steht mit der Speichermasse 20 in wärmeleitendem Kontakt. Zur Aufladung des Wärmespeichers wird Energie, z.B. in Form von Dampf oder elektrischer Energie, über eine Zuleitung 25 dem Inneren des konischen Hohlkörpers 21 zugeleitet. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zwischen den beiden konischen Elementen 21 und 23

kann in den Spalt ein leichtes Gas, z.B. Wasserstoff in
geringer Menge, eingespeist werden.

Der Abschnitt 24c jeder Kanalschleife 24 besteht aus mehreren Rohrschlangen. Die Kanalschleifen 24 sind, wie aus Figur 2c ersichtlich ist, in Radialebenen angeordnet und symmetrisch um die Wärmequelle 21' bzw. die Wärmesenke 26 verteilt. Diese Wärmesenke 26 ist beispielsweise der Kessel einer Dampfmaschine. Die einzelnen Rohrschlangen jeder Kanalschleife
sind mit konzentrischen Rohren 24d eines Sekundärsystems
miteinander wärmeleitend verbunden, indem beispielsweise
diese Ringleitungen 24d mit den Kanalschleifen 24 verschweisst sind. Die Ringleitungen 24d des Sekundärsystems sind wendelförmig angeordnet und liegen senkrecht übereinander. In
Figur 2a ist schematisch dargestellt, wie Primär- und Sekundärsystem an den vielen Berührungspunkten miteinander verschweisst sind. Rohranfang 27 und -ende 27' des Primärsystems werden
innerhalb der Isolierung bis zur oszillierenden Verdrängervorrichtung 28 geführt und über diese verbunden. Siestellen die kalten Enden der Leitung dar. Das oszillierende Volumen an z.B. flüssigem Metall entspricht der äusseren Hälfte 24f oder der inneren Hälfte 24g des Kanalsystems 24c, so dass
bei jedem Hub die über die radiale Erstreckung des Speichers aufgenommene Wärme bis zur Senke transportiert wird» Infolge des wesentlich höheren Druckverlustes in der dünneren Sekundärleitung 24d ist der Weg und das Volumen der darin oszillierenden Flüssigkeit kleiner. Die Abstände zwischen den Sekundärsträngen werden so gewählt, dass sie kleiner sind als die thermische Eindringtiefe bei der gewünschten Entladegeschwindigkeit. Die Schaltung des Wärmeträgerkreislaufes, bei dem das Primärsystem parallel zu mehreren Sekundärsystemen geschaltet ist, zeigt Figur 2b. Bei längeren Warteperioden kann der Wärmeträger aus dem Speicher über Ventil 29' entleert wenden, wobei er über Anschluss 29 mit z.B. Argon herausgedrückt wird. Hierdurch
wird Korrosion z.B. durch Legierungsbildung bei Verwendung von

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flüssigem Metall als Wärmeträger oder Flüssigkeitszersetzung bei Verwendung organischer Medien als Wärmeträger, insbesondere bei hohen Temperaturen, vermieden.

Figur 3 zeigt eine Membran-Pumpe, die mit Pressluft oder Dampf getrieben wird. In dem aus zwei Kammern bestehenden Gehäuse 31 biinden sich in jeder Kammer ein einseitig geschlossener Balg und 33, die jeweils mit den Gehäusedeckeln 34 und 35 verbunden sind. In den Gehäusedeckeln befinden sich die Anschlüsse 36 und 37 für den flüssigen Wärmeträger, der oszillierend gefördert werden soll. Der Balg 33 nimmt bei jedem Hub einen Steuerkolben 38 mit, der abwechselnd den Weg für das zu- und abzuführende Antriebsgas freigibt, so dass,wenn der eine Balg zusammengedrückt wird, der andere expandieren kann. Die Federn 39 und 39' sollen ein Kippen des Balges 33 verhindern.

Figur 4 zeigt ein Dachelement 41 mit einem Leitungssystem nach der Erfindung, bei welchem das Dachelement'41 und die Z immerdecke 42 durch eine Rohrschlange 43 miteinander in Wärmekontakt treten. Zwischen den Wänden befindet sich vorteilhaft ein Isolierkörper, der zur Vereinfachung der Übersicht nicht dargestellt ist. Die vertikal verlaufenden Bereiche der Rohrschlange bestehen vorzugsweise aus Schlauchabschnitten 44 aus schlecht wärmeleitendem Material. Das Ende 45 der Rohrschlange ist mit dem Anfang 46 der Rohrschlange über eine Pumpe 47 verbunden, die vorzugsweise über einen Raumthermostaten 48a und einen Thermostaten 48b gesteuert wird. Sobald eine Temperaturerhöhung im Gebäudeinneren stattfinden soll und der nach aussen weisende Thermostat 48b, der oberhalb der Raumtemperatur schliesst, geschlossen ist, erfolgt automatischeine Einschaltung der Pumpe, die dazu führt, dass über den Wärmeträgerkreislauf und die Kanalschleifen 43, 44, 49 die Decke 42 erwärmt wird. Diese Wand ist vorzugsweise starkwandig ausgebildet,, damit sie eine hinreichende Wärmekapazität hat.

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Anstelle der Decke 42 können auch Zimmerwände oder Fussböden treten. Durch eine zweite Garnitur von Thermostaten 48c und 48d kann die Einrichtung auch gleichzeitig zum Kühlen der Räume Verwendung finden. Die Thermostaten werden dann so geschaltet, dass die Pumpe 47 in Betrieb ist, wenn das wärmespeichernde Element 42 (Decke, Wand, Fussboden oder Speicherbehälter) eine Temperatur hat, die oberhalb der Raumtemperatur liegt und der Thermostat 48d eine Temperatur hat, die unterhalb der Raumtemperatur liegt. Auch kann erfindungsgemäss an die Stelle der stetig fördernden Pumpe 47 eine oszillierend fördernde Pumpe treten.

Figur 5 zeigt eine andere Anordung der Kanalschleifen. Jeweils vier Kanäle 50a bis 5Od sind an beiden Enden durch Sammelrohre 51a und 51b miteinander verbunden. Durch Verbindungsrohre 52a bis 52d stehen diese Sammelrohre mit den Sammelrohren 53a bis 53d in Verbindung. Die Verbindungsleitungen 54a und 54b in der oberen Ebene und die Verbindungsleitung 55 in der unteren Ebene verbinden jeweils benachbarte Kanaigruppen 56a mit 56b usw. Die Pumpe 57 verbindet den Anfang der Kanalschleifen 51a mit dem Ende der Kanalschleifen 51C und besorgt die Umwälzung des Wärmeträgers. Dieses System hat besondere Bedeutung, wo die Entfernung zwischen den oberen Kanalschleifen 53a und 54a zur unteren Kanalschleife 51a, 51b sehr gross ist.

Die Figuren 6a - 6c zeigen in drei Ansichten eine weitere Ausführungsform mit drei Kanalschleifensystemen 63, 64 und 66, von denen je eine in einer Figur dargestellt ist. Die nach aussen weisende Wand 60, vorzugsweise Dach, steht mit der nach innen weisenden Wand 61, vorzugsweise Decke, und dem darauf befindlichen Latentspeicher 62 durch die Rohrwendel 64 die.Wand 60 mit verschiedenen, innerhalb der Isolation

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angeordneten Speicherkörpern 65 und 65' thermisch verbindet. Die Speicherelemente 65 und 65' weisen beispielsweise eine Kristallisationstemperatur von 48°C auf, während der Speicher 62 eine Kristallisationstemperatur von beispielsweise 17°C aufweist. Eine weitere Rohrwendel 6fi bildet die thermische Verbindung zwischen den Speicherkörpern 65, 65' und der ins Rauminnere weisenden Wand 61. An die Stelle der Wand 61 können auch Raumheizelemente, wie Radiatoren oder Konvektoren treten. Durch geeignete Anordnung der in Figur 4 beschriebenen Thermostaten wird der Speicher 62 automatisch entladen, sobald die Wand 60 unte^r die Speichertemperatur absinkt, während die Speicher 65₍riiutomatisch geladen werden, wenn die Temperatur des Daches 60 oberhalb von 48°C liegt. Die Decke 61 wird mit den Wärmespeichern wärmeleitend verbunden, wenn die Raumtemperatur unter einen vorgegebenen Wert abfällt und der Raumthermostat damit die Förderung des Wärmeträgers im Kanalschleifensystem 66 übernimmt.

Die Figuren 7a bis 7e zeigeryeine Ausführungsform, die ebenfalls zwei Speicher mit unterschiedlichen Kristallisationstemperaturen auf v/eist. Zur besseren Erläuterung ist diese Ausführungsform wiederum in Einzeldarstellungen aufgeteilt.

Figur 7a zeigt eine schematische Gesamtübersicht. Figur 7b zeigt eine erste Kanalschleife 74, die die nach aussen weisende Wand 70 mit dem Speicher 72 für die Gebäudekühlung (Kristallisationstemperatur beispielsweise 17°C) in thermischen Kontakt bringt, sobald die Temperatur des Daches 70 unter die Kristallisationstemperatur auf 17°C abfällt, während in Figur 7c eine zweite Rohrwendel 75 gezeigt ist, die den thermischen Kontakt zwischen dem Speicher 72 und der nach innen weisenden Wand 71 herstellt, sobald im darunterliegenden Raum die Temperatur eine unzulässige Höhe angenommen hat. Figur 7cL zeigt

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eine dritte Rohrwendel 76, die einen Speicher 73 für die Gebäudeheizung (Kristallisationstemperatur beispielsweise 48°C) mit der nach aussen weisenden Wand 70 in thermischen Kontakt bringt, sobald die Temperatur des Daches 70 oberhalb von 48°C liegt, während Figur 7e darstellt, wie durch eine weitere Rohrwendel 77 die ins Gebäudeinnere weisende Wandung 71 mit dem Speicher 73 in thermischen Kontakt gebracht ist, sofern die Raumtemperatur eine Erhöhung erfahren soll.

Bei Latentspeichern, die bei Erreichung der Kristallisationstemperatur schmelzen, wird die Anordnung der Rohrwendel so gewählt, dass jeweils die Oberseite der Speicher mit der wärmeabgebenden und die Unterseite mit der wärmeaufnehmenden Wand 70 bzw.71 in thermische Kommunikation treten. Unter jedem Speicher verläuft ein sekundäres Temperaturübertragungs-System 78, welches mit einer Pumpe 79 betrieben wird und dazu dient, die Wärme aus den rohrabgewandten Bereichen gemäss den Pfeilen 80a und 80b in die benachbarten Rohre 77 zu transportieren.

Figur 8 zeigt eine Pumpe, die zur Förderung der Wärmeträgerflüssigkeit dient. Die Pumpe besteht aus einem Ringkolben 88, der aus permanentmagnetischem Werkstoff aufgebaut ist und einer Düse 81, die eine Ventilwirkung aufweist. Der Flüssigkeitsaustritt erfolgt ebenfalls durch eine Düse 82, die ebenfalls eine Ventilwirkung aufweist. Am Umfang der hermetisch gedichteten Wand 83 ist eine Spule 84 angeordnet, die mit Wechselstrom betrieben wird, wodurch der Kolben eine hin-und hergehende Bewegung erfährt. Die Wirkung wird vergrössert, wenn in an sich bekannter Weise eine magnetische Rückschlusseinrichtung vorgesehen wird, die z.B. aus zwei Ringen 85 und 85' und einer Kappe 86 aus Weicheisen besteht.

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Claims

Patentansprüche

.] Verfahren zum Transportieren der Wärme von einem • wärmeaufnehmenden Element (Wärmesenke) zu einem wärmeabgebenden Element (Wärmequelle) mit einem mit den Elementen in wärmeleitender Verbindung stehenden Kanalsystem, das einen fliessfähigen Wärmeträger enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger zyklisch so hin- und herbewegt wird, dass während eines Halbzyklus der vorher mit einem Element in wärmeleitendem Kontakt stehende Wärmeträgeranteil mit dem anderen Element in wärmeleitenden Kontakt gebracht wird.
2. Wärmeleitungssystem· zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit zwischen zwei Elementen (1, 2; 20, 26;- 41, 42; 60,61; 60,65; 70, 71) mit unterschiedlichen Temperaturen angeordneten Kanälen (3¹, 9, 24f, 24g, 43, 44, 49, 63, 77), die mit einem Wärmeträger gefüllt sind und die mit beiden Elementen wärmeleitend verbunden sind, und mit einer Einrichtung (6, 28, 47) zum Fördern des Wärmeträgers in den Kanälen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (3, 9, 24, 43, 63, 64) eine Vielzahl von Kanalschleifen bilden, von denen jede in hintereinander angeordneten Abschnitten mit den beiden Elementen wärmeleitend verbunden ist.
3. Wärmeleitsystem·nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung )6, 28, 47, 79) eine Pumpe mit oszillierendem Förderstrom ist.

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4. Wärmeleitungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Kanalschleifen, die in Abständen mit den beiden Elementen wärmeleitend verbunden sind, hintereinander geschaltet sind, darüberhinaus mit einer Pumpe (47, 79) in Reihe geschaltet sind, die eine kontinuierliche Durchströmung des Leitungssystems bewirkt.
5. Wärmeleitungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zueinander verlaufenden Abschnitte der Kanalschleifen (24, IT) wenigstens in einem Teil mit senkrecht zu den Kanalschleifen verlaufenden, mit einem Wärmeträger gefüllten Kanäle (24d, 78) eines Sekundärwärmeleitungssystems wärmeleitend verbunden sind.
6. Wärmeleitungssystem nach Anspruch 1 für ein Wand- oder Dachelement mit einer nach aussen weisenden Wand und einer nach innen weisenden Wand, die zwischen sich einen Isolierraum einschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass flüssigkeitsgefüllte Kanalschleifen (43) mit einer Fördervorrichtung (47) in Reihe geschaltet sind, und die zu den Wänden (41, 42) parallel verlaufenden Bereiche der Kanalschleifen mit diesen in gut wärme-■ leitender Verbindung stehen.
7. Wärmeleitungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Wänden (41, 42) verlaufenden Abschnitte (44) der Kanalsahleifen (43) aus schlecht wärmeleitendem Material bestehen.
8. Wärmeleitungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Innenraum zugekehrte Wand (42) ein hohes Wärmespeicherungsvermögen besitzt.

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9. Wärmeleitungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen weisende Wand (2, 61) mit einem Latentspeicher (7, 62) gut wärmeleitend verbunden ist.
10. Wärmeleitungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kanalschleife (62)die Wände (60) und (61) miteinander in wärmeleitende Verbindung bringt, wenn die Fördereinrichtung (67) eingeschaltet ist, während eine zweite Rohrwendel (64) einen Wärmespeicher (65) mit der nach aussen weisenden Wand (6o ) in wärmeleitende Verbindung bringt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher 65) zu den Wänden (60) und (61 )· wärmeisoliert angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (65) über eine dritte Rohrschlange (66) mit der Wand (61) in wärmeleitende Verbindung gebracht werden kann.
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wärmespeicher unterschiedlicher Kristallisationstemperatur von den Wänden (70) und (71) isoliert angeordnet sind und über vier Kanalschleifensysteme (74, 75, 76 und 77) alternativ mit der Wand (70) oder der Wand (71) in wärmeleitende Verbindung gebracht werden können.
14. Wärmeleitungssystem mit Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kanalschleife (24f und 24g) sowohl mit einer Wärmequelle (21 , 23) ,' als auch mit dem Wärmespeicher (20) , als auch mit der Wärmesenke (26) in gut wärmeleitender Verbindung steht.

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15. Wärmeleitungssystem mit Wärmespeicher nach Anspruch

14, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb des Leitungssystems (24) ein Abfluss (29) angeordnet ist, durch welchen die Wärmeträgerflüssigkeit entleert wird, wenn die Wärmeträger-Funktion nicht benötigt wird.
16. Wärmeleitungssystem mit Wärmespeicher nach Anspruch

15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträger-Flüssigkeit durch ein inertes Gas, z.B. durch Argon oder STickstoff, aus dem Leitungssystem in das Gefäss pressbar ist und ebenfalls durch einen Gasüberdruck der flüssige Wärmeträger wieder indas System leitbar ist.
17". Wärme leitung s sy s tem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalschleifen, soweit sie mit wärmeübertragenden Wandungen (5Oa-5Od; 56a, 56b) in Kontakt stehen, aus vielen parallelen Kanälen (5Oa-SOd) aufgebaut sind, während die nicht mit den wärmeübertragenden Flächen in wärmeleitender Verbindung stehenden Bereiche der Kanalschleifen (52a, 52d) aus je einem Kanal bestehen.
18. Wärmeleitungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Kanalabschnitte (50a-50d, 56a, 56b) durch Verbindungsstücke (53a, 54a). miteinander verbunden sind. *
19. Oszillierende Pumpe, insbesondere zur Förderung heisser Wärmeträger für Wärmeleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zwei Hohlkörpern zwei Membrankörper (32, 33) angeordnet sind, deren Inneres mit dem Wärmeträger-Kreislauf kommuniziert und deren

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Ausseres mit zwei Luft- oder Dampfräumen kommuniziert und dass durch eine Ventileinrichtung (38) das antreibende Gas nacheinander in den einen und dann in den anderen Hohlraum gefördert wird, wodurch jeweils einer der beiden Membrankörper (32, 33) komprimiert wird.
20. Pumpe für kontinuierliche Förderung, gekennzeichnet durch eine Wechselstrom-Zylinderspule (84), einem darin befindlichen magnetischen Körper (88) , der' in einem Hohlzylinder (83) gleitet und der eine Düse (81) aufweist, die eine Ventilfunktion hat und in die stationäre Düse (82) einen Strahl eintreten lässt, wobei auch diese Düse eine gleichrichtende Wirkung hat.

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