DE69801095T2 - Verfahren zur Kühlung der Luft in Unterdachraume von Gebäude - Google Patents

Verfahren zur Kühlung der Luft in Unterdachraume von Gebäude

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Luft in den unter dem Dach befindlichen Räumen von Gebäuden, wobei das Dach flach ist und aus nichtisolierendem Material besteht.
  • In den wärmeren Gebieten unseres Planeten, insbesondere in den äquatorialen und tropischen Zonen, besteht ein Bedarf danach, die Temperatur der Innenräume von Gebäuden erheblich zu verringern, um es Menschen zu ermöglichen, sich auch während der heißesten Stunden des Tages darin aufzuhalten und darin zu arbeiten.
  • Es gibt viele Typen von Klimaanlagen, die für diesen Zweck eingesetzt werden können, jedoch sind große Mengen an Energie, normalerweise Elektroenergie, erforderlich, um sie während des ganzen Tages laufen zu lassen.
  • Wenn man weiterhin daran denkt, dass in einigen Teilen der Welt die Temperaturen das ganze Jahr über sehr hoch sind, ist es nicht schwer, sich die enormen Energiekosten für die Klimatisierung ganzer Gebäude vorzustellen.
  • Es ist weiterhin zu betonen, dass der Einsatz der erwähnten Klimaanlagen zu ökologischen Problemen führt, die nicht zu unterschätzen sind. Durch den Verbrauch großer Mengen an Elektroenergie tragen sie indirekt zu einer erheblichen Erzeugung schädlicher Substanzen bei und führen dazu, dass das Maß der Emission von Kohlendioxid in die Atmosphäre beträchtlich ansteigt.
  • Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem besteht daher in der Schaffung eines neuen Verfahrens, mit dem die oben erwähnten Schwierigkeiten überwunden werden können.
  • Das Problem wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Kühlen von Luft in unter Dächern befindlichen Räumen von Gebäuden gelöst, wobei das Dach flach ist und aus nichtisolierendem Material besteht, und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfasst:
  • a) Mischen von Wasser, Zement, Aluminiumpulver und einem Material, das aus Sand, Kies und dergleichen ausgewählt wird, zu einem einheitlichen Gemisch;
  • b) Verteilen des einheitlichen Gemischs über das Dach, um eine gleichmäßige Schicht aus porösem Beton herzustellen;
  • c) Trocknen der gleichmäßigen Schicht aus porösem Beton; und
  • d) Tränken der Schicht mit Wasser.
  • Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Prinzip genutzt, dass eine Flüssigkeit, um in den gasförmigen Zustand überzugehen, die erforderliche Energie (Verdampfungsenthalpie) aus der Oberfläche absorbiert, auf der sie sich befindet, und diese so kühlt. Wenn, wie dies hier der Fall ist, die betreffende Fläche das Dach eines Gebäudes ist, wird dieser Effekt ausreichen, um die Temperatur in den Räumen unter dem Dach erheblich zu senken, wodurch sie bewohnbar werden, ohne dass kostenaufwendige Klimaanlagen erforderlich sind.
  • All dies wird erreicht, ohne dass die Festigkeit der Verkleidung des Gebäudedachs beeinträchtigt wird, da die Schicht aus porösem Beton, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, ausreichend fest und stabil ist, so dass sie bereits bei einer Dicke von lediglich 3 cm ohne weiteres das Gewicht jeder beliebigen Person trägt, die möglicherweise zu Wartungszwecken oder aus einem anderen Grund auf das Dach klettern muss.
  • Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nichtisolierende Dächer (die aus Beton, Stahlbeton oder dergleichen bestehen) mit einer gleichmäßigen porösen Schicht zu bedecken, die Wasser absorbieren kann. Auf die gleiche Weise wie ein Schwamm kann diese poröse Schicht dann das Wasser langsam und konstant abgeben, so dass das Dach über einen langen Zeitraum gekühlt wird.
  • Die gleichmäßige Schicht aus Beton, mit der das Dach bedeckt ist, wird durch eine gasbildende Reaktion porös, die durch das Vorhandensein von metallischem Aluminiumpulver in dem Ausgangsgemisch bewirkt wird.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei jedem beliebigen Gebäudetyp mit einem Flachdach aus nichtisolierendem Material eingesetzt werden, und kann dazu dienen, Einrichtungen, wie beispielsweise Wohngebäude, Büros, Läden, Lagerräume, Krankenhäuser, Schulen, Hotels und dergleichen zu kühlen.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich besonders gut zum Kühlen ein- oder zweistöckiger Gebäude. Nichtsdestotrotz kann es auch bei Gebäuden eingesetzt werden, die mehr als zwei Stockwerke umfassen, wobei es, wenn erforderlich, mit herkömmlicher Kühltechnik kombiniert werden kann.
  • Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Luft in den Innenräumen von Gebäuden mit geringem Kostenaufwand zu kühlen, der lediglich durch den Wasserverbrauch bestimmt wird, wobei dieser Kostenaufwand im Vergleich zu den Kosten für den Einsatz herkömmlicher Klimaanlagen unbedeutend ist.
  • Der Einsatz des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus vollständig umweltfreundlich, d. h. es entstehen keinerlei toxische Substanzen oder Verunreinigungen, und die Emission von Kohlendioxid in die Atmosphäre wird auf Null verringert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Zement und das Aluminiumpulver in einem veränderlichen Gewichtsverhältnis von 10 : 1 bis 20 : 1 vermischt. Das Dach wird vorzugsweise mit einer Schicht aus porösem Beton bedeckt, die zwischen 3 und 6 cm dick ist.
  • Die Schicht aus porösem Beton wird mit Wasser getränkt, indem sie periodisch bespritzt wird, wenn sie vollständig trocken ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Fertiggemisch, das aus Zement und Aluminium in einem veränderlichen Gewichtsverhältnis von 10 : 1 bis 20 : 1 besteht, und den Einsatz dieses Fertiggemischs bei der Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung den Einsatz von Aluminiumpulver zum Herstellen von porösem Beton. Dieses Aluminiumpulver wird in einem veränderlichen Gewichtsverhältnis von 1 : 10 bis 1 : 20 zu dem Zement eingesetzt.
  • Um die Erfindung deutlicher zu erläutern, wird im Folgenden eine bevorzugte Ausführung derselben als nichteinschränkendes Beispiel beschrieben.
  • 800 kg Portland-Zement, 54 kg Aluminiumpulver und 7,2 t Sand wurden mit Wasser vermischt und solange verarbeitet, bis ein einheitliches Gemisch mit einer Konsistenz entstand, die der eines herkömmlichen Betongemischs glich.
  • Beim Mischen konnte eine gewisse Gasbildung des Gemischs beobachtet werden.
  • Das Gemisch wurde dann auf das flache Stahlbetondach eines Hauses gegossen, das aus einem Stockwerk mit einer Fläche von 8 · 10 m bestand, um eine gleichmäßige Schicht herzustellen, die ungefähr 3,5 cm dick war. Die Schicht aus porösem Beton wurde, als sie vollständig ausgetrocknet war, zweimal in einem Intervall von 3 Stunden mit jeweils 50 l Wasser besprüht.
  • Auf diese Weise war es möglich, bei einer an der Oberfläche der Schicht aus porösem Beton gemessenen Temperatur von 60-63ºC die Temperatur im Inneren des Hauses auf einer konstanten Temperatur von 24ºC - 26ºC zu halten.
  • Um dieses Ergebnis mit herkömmlichen Kühlsystemen zu erzielen, hätten vier elektrische Kühlsysteme eingesetzt werden müssen, die jeweils 3 kWh verbrauchen, wobei diese elektrischen Systeme sechs Stunden am Tag laufen müssten.
  • Es folgt eine einfache Berechnung, die die erheblichen Einsparungen demonstriert, die sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kühlen der Innenräume von Gebäuden gegenüber herkömmlichen elektrischen Klimaanlagen erzielen lassen.
  • Jährliche Kosten des Kühlens beim Einsatz herkömmlicher Technologie:
  • Jährlicher Elektroenergieverbrauch:
  • 3 kW · 6 Stunden · 4 Systeme · 365 Tage = 26280 kW
  • Kosten für 1 kW: 0,20 DM
  • Gesamt 5256,00 DM
  • Jährliche Kosten des Kühlens beim Einsatz des Verfahrens der vorliegenden Erfindung:
  • Jährlicher Wasserverbrauch:
  • 0,1 m³ · 365 Tage = 36,5 m³
  • Kosten für 1 m³ Wasser: 2,00 DM
  • Gesamt 73,00 DM
  • Aus den obenstehenden Zahlen wird deutlich, dass die Kosten, die beim Einsatz des Verfahrens gemäß der Erfindung anfallen, ungefähr ein Siebzigstel der Kosten beim Einsatz einer herkömmlichen Klimaanlage betragen, wobei dieses Ergebnis auf vollständig umweltfreundliche Weise erzielt wird, ohne dass toxische Substanzen oder Verunreinigungen in die Atmosphäre entweichen, und wobei die Kohlendioxidemission Null beträgt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Kühlen von Luft in unter Dächern befindlichen Räumen von Gebäuden, wobei das Dach aus nichtisolierendem Material besteht, und wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfasst:
a) Mischen von Wasser, Zement, Aluminiumpulver und einem Material, das aus Sand und Kies ausgewählt wird, zu einem einheitlichen Gemisch;
b) Verteilen des einheitlichen Gemischs über das Dach, um eine gleichmäßige Schicht aus porösem Beton herzustellen;
c) Trocknen der Schicht; und
d) Tränken der gleichmäßigen Schicht aus porösem Beton mit Wasser.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dach flach ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Zement und das Aluminiumpulver in einem veränderlichen Gewichtsverhältnis von 10 : 1 bis 20 : 1 gemischt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, wobei die gleichmäßige Schicht aus porösem Beton zwischen 3 und 6 cm dick ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Tränken in vorgegebenen Intervallen durch Sprühen ausgeführt wird.
6. Fertiggemisch, das aus Zement und Aluminium in einem veränderlichen Gewichtsverhältnis von 10 : 1 bis 20 : 1 besteht.
7. Einsatz des Fertiggemischs nach Anspruch 6 beim Ausführen des Verfahrens, das in den Ansprüchen 1 bis 5 beschrieben ist.
8. Einsatz von Aluminiumpulver zum Herstellen von porösem Beton, wobei das Aluminiumpulver in einem variablen Gewichtsverhältnis von 1 : 10 bis 1 : 20 zu dem Zement eingesetzt wird.
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