DE4209653A1 - Wärmedämmschicht mit Gas als Dämmittel bei Unterdrückung der Konvektion durch dichtebestimmte Gasschichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmedämmschicht mit Gas als schlecht wärmeleitendem Dämmittel, bei der die Konvektion durch den auf dem Temperaturgradienten beruhenden Dichtegra­ dienten des Gases durch Schichtung im Schwerefeld unterdrückt wird.

Es ist bekannt (F. Kohlrausch, Praktische Physik, Bd. 3, 23. Teubner, Stuttgart 1986, p. 104 f. und 264 ff.), daß ruhendes Gas unter Normbedingungen ein schlechter Wärmeleiter ist. In praxi wird die gute Wärmeisolation eines ruhenden Gases durch Konvektion zerstört, so daß, etwa zwischen zwei Glasscheiben eines Fensters, hohe Wärmeübergangswerte resultieren, vergli­ chen mit dem Wert, der sich bei gleicher Geometrie für ruhen­ des Gas einstellen würde (J. Fricke und W.L. Borst, Energie, 2. Oldenbourg, München 1984, p. 265 ff.). Für die Reduzierung der Konvektion sind Rollos, Jalousien, wabenförmige Einsätze und Aerogele vorgeschlagen worden (Deutsches Patentamt, Of­ fenlegungsschrift DE 38 37 428 A1; K. Voss et al., Bauphysik 13 (1991) 217; J. Fricke, Physik in unserer Zeit 17 (1986) 101). Die besten Dammresultate sind von den Aerogelen zu erwarten, mit den Nachteilen verminderter Sicht und hohen Preises.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verhältnismäßig einfach zu erstellende und verhältnismäßig einfach ein­ zubauende hochwirksame Wärmedämmschicht zur Verfügung zu stellen; für die spezielle Anwendung als transparente Wärme­ dämmschicht zur Ausnutzung z. B. der Sonneneinstrahlung als Wärmequelle soll sie möglichst lichtdurchlässig sein, und für die innerhalb der Kategorie der transparenten Wärmedämm­ schichten wiederum spezielle Anwendung als Wärmedämmschicht für Fenster soll sie möglichst wenig die Sicht behindern (Forderung der Sichttauglichkeit).

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche ge­ löst.

Die Transparenz wird durch Verwendung transparenten Materi­ als, die Sichttauglichkeit durch Verwendung durchsichtigen klaren Materials gewährleistet.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. In dieser Figur ist die Wärmedämmschicht durchsichtig und befindet sich zwischen zwei Fensterschei­ ben.

Gemäß Fig. 1 besteht die eigentliche Wärmedämmschicht aus wabenartig aneinander gereihten Kammern, die quer zu der zu isolierenden Wand horizontal angeordnet sind und deren Um­ grenzungen, soweit sie nicht parallel zur Wand liegen, stark nach der im Normalfall kalten Seite geneigt sind. Diese ge­ neigten Kammerumgrenzungen sind vorzugsweise dünn und aus schlecht wärmeleitendem Material. Wenn Transparenz oder Sichttauglichkeit gewünscht wird, bestehen die Kammerumgren­ zungen aus transparentem bzw. klar durchsichtigem Material.

Durch die starke Neigung der nicht parallel zur Wand liegen­ den Kammerumgrenzungen ergibt sich, daß die untere Kante i der inneren Kammerumgrenzung deutlich über der oberen Kante a der äußeren Umgrenzung derselben Kammer zu liegen kommt. Dadurch wird erreicht, daß diejenige Gasmenge, die normal er­ weise von der äußeren Kammerumgrenzung her gekühlt wird, sich von vornherein unten in der Kammer befindet und diejenige Gasmenge, die normalerweise von der inneren Kammerumgrenzung her erwärmt wird, sich von vornherein oben in der Kammer be­ findet. Dadurch stellt sich eine natürliche Gasschichtung ein, bei der das Gas unten dichter und oben weniger dicht ist, so daß der Einfluß der Schwerkraft die Schichtung stabi­ lisiert und keine Konvektion aufkommt.

Die Wärmedämmung in ihrer bisher vorgestellten Form dämmt nur dann besonders effektiv, nämlich mit Unterdrückung der Kon­ vektion, wenn die tiefere Seite jeder Kammer an der kalten Seite der Wärmedämmschicht liegt (wie in der Figur gezeich­ net). Will man effektive Dämmung in beiden Richtungen, von links nach rechts und von rechts nach links, kann man zwei Schichten mit gegenteiliger Orientierung zusammenstellen der­ gestalt, daß an beiden Seiten der Gesamt-Wärmedämmschicht die tieferen Seiten der Kammerumgrenzungen außen liegen und die höher liegenden innen aneinander stoßen oder umgekehrt die höheren Seiten der Kammerumgrenzungen außen liegen und die tiefer liegenden innen aneinander stoßen.

Claims (8)

1. Wärmedämmschicht mit Gas als schlecht wärmeleitendem Dämmittel mit Unterdrückung der Konvektion, gekennzeich­ net durch Ausnutzen des durch den Temperaturgradienten im Gas bedingten Dichtegradienten.

2. Wärmedämmschicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Unterteilung des Gesamtgasvolumens in vorzugsweise waage­ recht angeordnete Kammern.

3. Wärmedämmschicht nach den Ansprüchen 1 und 2, gekenn­ zeichnet durch eine Form der Kammerumgrenzungen, die zu­ sammen mit dem im Gas bei verschiedenen Temperaturen an den beiden großen Flächen der gesamten Wärmedämmschicht vorhandenen Temperaturgradienten den kalten Teil jeder einzelnen Kammer tiefer legt als den warmen.

4. Wärmedämmschicht nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekenn­ zeichnet dadurch, daß die untere Kante i der inneren Kam­ merumgrenzung über der oberen Kante a der äußeren Umgren­ zung derselben Kammer zu liegen kommt.

5. Wärmedämmschicht nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung von transparentem Material als Kammerumgrenzung.

6. Wärmedämmschicht nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung von klar durchsichtigem Ma­ terial als Kammerumgrenzung.

7. Wärmedämm-Doppelschicht, gekennzeichnet durch den Aufbau aus zwei Wärmedämmschichten nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei diese beiden Wärmedämmschichten so aneinander ge­ stellt werden, daß die Seiten mit den höher gelegenen senkrechten Kammerumgrenzungsteilen aneinander stoßen.

8. Wärmedämm-Doppelschicht, gekennzeichnet durch den Aufbau aus zwei Wärmedämmschichten nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei diese beiden Wärmedämmschichten so aneinander ge­ stellt werden, daß die Seiten mit den tiefer gelegenen senkrechten Kammerumgrenzungsteilen aneinander stoßen.