EP4224076A1 - Verfahren und vorrichtung zur gebäudeklimatisierung - Google Patents

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Publication number
EP4224076A1
EP4224076A1 EP23154739.9A EP23154739A EP4224076A1 EP 4224076 A1 EP4224076 A1 EP 4224076A1 EP 23154739 A EP23154739 A EP 23154739A EP 4224076 A1 EP4224076 A1 EP 4224076A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
temperature control
control medium
heat
water vapor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23154739.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz-Axel Guo (Haixin)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thaiberlin Ag
Original Assignee
Thaiberlin Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thaiberlin Ag filed Critical Thaiberlin Ag
Publication of EP4224076A1 publication Critical patent/EP4224076A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0014—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using absorption or desorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/30—Arrangement or mounting of heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0035—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using evaporation

Definitions

  • the invention relates to a method for air conditioning buildings, in which a temperature control medium circulates in a cyclic process that includes a heat or cold source and at least one heat exchanger, the temperature control medium in the heat exchanger carrying out a heat exchange with the environment, for example to heat or cool an interior .
  • the invention also relates to a corresponding device for air conditioning buildings with a heat or cold source and at least one arranged heat exchanger and a temperature control medium circulating in a circuit between the heat or cold source and the at least one heat exchanger.
  • Such methods and devices are known, for example on the EP 2 474 797 A1 is referenced.
  • the functional principle of the known methods and devices is based on heating or cooling the temperature control medium via the heat or cold source integrated into the cycle process and feeding it to the heat exchanger, which is in a heat exchange relationship with the interior of the building, for heating or cooling the interior of a building . If the tempering medium is heated to a higher temperature than the interior of the building, the heat exchanger transfers a corresponding flow of heat to the interior of the building and heats it up.
  • the tempering medium Conversely, if the tempering medium is cooled to a lower temperature than the interior of the building, it absorbs a corresponding flow of heat from the interior of the building in the heat exchanger, ie it extracts heat from the interior so that a corresponding cooling occurs.
  • the known methods and devices are thus used to increase or decrease the temperature of the interior of the building in which the heat exchanger is located, as required, so that the building can be air-conditioned accordingly.
  • the object of the present invention is to propose a method and a device for air-conditioning buildings which overcome the disadvantages of the prior art and ensure energy-efficient air-conditioning of buildings including regulation of the humidity of the room air contained in the interior.
  • a device according to the invention for solving the problem is the subject of patent claim 7.
  • a hygroscopic liquid be provided as the temperature control medium in the cycle between the heat or cold source and the at least one heat exchanger; H. a liquid that, in addition to the well-known ability to be tempered to different temperature levels, is also able to absorb or release moisture.
  • the hygroscopic liquid provided according to the invention circulates within the cyclic process through a heat exchanger that is designed to be liquid-tight but permeable to water vapor, so that the temperature control medium absorbs or releases water vapor, for example from the interior of the building, while circulating through the heat exchanger, which depends on the moisture content of the heat exchanger surrounding indoor air in the interior of the building.
  • the prevailing difference is decisive for the absorption of moisture from the environment, e.g. the room air inside the building into the temperature control medium designed as a hygroscopic liquid or the release of moisture from the temperature control medium designed as a hygroscopic liquid in the heat exchanger to the room air inside the building the partial vapor pressures between the temperature control medium and the room air inside the building.
  • This partial pressure difference causes the material transfer of water vapor from the side with the higher partial vapor pressure to the side with the lower partial vapor pressure.
  • one proposal of the invention provides that the pressure of the temperature control medium circulating in the cyclic process is regulated, for example by regulating a Circular process integrated feed pump for the temperature control medium or corresponding throttle valves in the circuit of the temperature control medium.
  • the pressure of the tempering medium in the cyclic process can be, for example, about 0.5 to 1 MPa, in particular about 0.8 MPa, i. H.
  • the temperature control medium circulating in the cyclic process advantageously has a controllable negative pressure compared to the environment, e.g. the pressure prevailing inside the building.
  • the partial vapor pressure of the temperature control medium circulating in the cycle process can also be controlled by appropriately adjusting the concentration of the hygroscopic liquid or by diluting it.
  • concentration of the temperature control medium can be increased, for example, by supplying heat and evaporating a proportion of water in the temperature control medium into the environment and can be reduced by absorbing water vapor from the environment and/or by adding water to the temperature control medium.
  • a salt solution based on lithium chloride, lithium bromide or calcium chloride is provided as the hygroscopic liquid.
  • a device proposed within the scope of the invention for air conditioning buildings of the type mentioned at the outset comprises at least one heat exchanger arranged in an interior of a building and a tempering medium circulating in a circuit between the heat or cold source and the at least one heat exchanger.
  • a hygroscopic liquid in particular a saline solution, is provided as the temperature control medium, and the heat exchanger is designed to be liquid-tight but permeable to water vapor, such that the temperature control medium can absorb water vapor from the environment of the heat exchanger or release it to it via the at least one heat exchanger.
  • the at least one heat exchanger is formed as a climate element with an embedded capillary tube mat, which is formed by two header tubes with capillary tubes running between them, through which the temperature control medium can flow, the walls of the capillary tubes being liquid-tight but water vapor-permeable are, um to be able to enable not only the heat exchange but also a water vapor exchange between the tempering medium and the interior of the building.
  • the capillary tubes are formed from hollow fibers with water vapor-permeable but liquid-tight hollow fibers.
  • hollow fibers are widely known and have hitherto been used, for example, as filters in membrane technology. They have permeable structures in the wall structure, so that the walls of the fiber act as a membrane.
  • hollow-fiber membranes consist, for example, of polyethersulfone, polysulfone or polyacrylonitrile or of sintered or extruded polytetrafluoroethylene, polypropylene or polyethylene.
  • tubular hollow fibers can preferably have a round cross section, with the diameter preferably being about 0.3 mm to 5 mm.
  • the walls of the hollow fibers are preferably semi-permeable to water vapor or designed as a reverse osmosis membrane in order to be selectively permeable only to water vapor molecules. They can also be made hydrophobic in order to prevent water from condensing on the surface of the hollow fibers.
  • the climate element with embedded capillary tube mat proposed as part of the device according to the invention can be designed as a rigid panel for wall or ceiling mounting and have a dimensionally stable support frame, for example made of metal or plastic profiles, which is combined with a porous and water vapor-permeable filler to form a panel is filled, and can be formed, for example, from diatomaceous earth, which can have a surface design that matches the rest of the interior of the building.
  • the capillary tube mat is embedded between the filler so that it is not visible to the eye.
  • the air-conditioning element is designed as a flexible web which, in the area of the surfaces, comprises water-vapor-permeable fabrics, between which the capillary tube mat is arranged.
  • Such flexible webs for forming the climate element can, for example, in the manner of a curtain or in the form of slats of a blind.
  • These fabrics can be made of cotton fabrics, for example, or they can include suitable superabsorbent fibers that are covered with a water-vapor-permeable membrane, for example based on PTFE, such as Gore- Tex® .
  • the capillary tube mat located inside the air conditioning element includes two collector tubes communicating with the capillary tubes, which are used to supply or remove the temperature control medium into or from the air conditioning element, which acts as a heat exchanger, and are part of the circuit for the circulating temperature control medium.
  • the headers can be designed as short tube pieces like junction boxes, into which the individual capillary tubes open out radially, or the headers are preferably designed as straight tube sections that can be spaced apart from one another or arranged on a common axis.
  • the arrangement is preferably selected in such a way that the individual capillary tubes are distributed as homogeneously as possible within the air-conditioning element.
  • a heat exchanger designed as an air-conditioning element according to the invention preferably has approximately 20-200 capillary tubes per square meter of surface area of the air-conditioning element.
  • the figure 14 shows in a simplified form a basic circuit diagram of a device for air conditioning an interior R of a building, not shown in detail, which is filled with a corresponding volume of room air.
  • the heat exchanger 1 are flowed through in a conventional manner by a tempering medium, which in the from figure 14 shown lines circulates in a circuit K maintained by a peristaltic pump 200.
  • the circuit K for the tempering medium also includes a corresponding storage tank 300 for a corresponding excess of the tempering medium and a three-way valve 600 which can be controlled by a control module 500 .
  • the temperature control medium runs through a heat exchanger 400 integrated into the circuit K, which, depending on the air conditioning task (heating/cooling), is acted upon by a corresponding flow of heat or cold 800, which can be regulated via a control valve 700, and accordingly the temperature control medium flows through the Heat exchanger 400 heats or cools.
  • the tempering medium thus heated or cooled in the heat exchanger 400 then reaches the heat exchanger 1. If the tempering medium 1 was heated in the heat exchanger 400, a heat flow corresponding to the temperature difference to the interior R is given off to the interior R to heat it. On the other hand, if the tempering medium 1 was cooled in the heat exchanger 400, a corresponding flow of heat from the interior space R is absorbed in order to cool it.
  • the temperature control medium circulating in the circuit K is formed by a hygroscopic liquid, for example a salt solution based on calcium chloride, which is able, in addition to the temperature change described above, to also absorb moisture in the form of water vapor or, e.g when heated accordingly.
  • a hygroscopic liquid for example a salt solution based on calcium chloride
  • the heat exchangers 1 in the interior R are designed in such a way that the temperature control medium is guided through lines that are designed with liquid-tight but water vapor-permeable walls. With that is it is possible to absorb and dissipate excess water vapor present in the interior R during the passage of the tempering medium through the heat exchanger 1 in the tempering medium, so that the room air can be dried as required.
  • a corresponding proportion of water vapor can be released from the temperature control medium as the temperature control medium passes through the heat exchanger 1, so that the room air can be humidified as required.
  • the corresponding conditioning of the water content contained in the temperature control medium designed as a hygroscopic liquid, i. H. the concentration of the hygroscopic liquid can be adjusted by means of the storage tank 300 via the three-way valve 600, which adjusts the tempering medium with correspondingly different salt contents from different removal positions of the storage tank 300, for example in the bottom area and on the surface, according to the requirements and controlled by the control module 500.
  • a regeneration and/or an exchange of the temperature control medium provided for the circuit K can be carried out via an external circuit 900 (not shown in detail) that runs through the storage tank 300 .
  • a regeneration can include, for example, heating the temperature control medium in appropriate heat exchangers for the purpose of evaporating a proportion of water contained in the temperature control medium or external water absorption in or from the/the environment in order to adjust the temperature control medium to a desired concentration.
  • a first embodiment of a heat exchanger 1 in the form of a rigid air-conditioning element can be seen in more detail, which can be used for tempering and controlling the humidity of an interior of a building, not shown here.
  • the heat exchanger 1 is part of the example based on the figure 14 Explained cyclic process and is designed as a rigid panel, for example for mounting on a ceiling or a wall of the building space to be air-conditioned.
  • the heat exchanger 1 comprises a frame formed from dimensionally stable metal profiles 5, in which a more porous, hardening filling compound 30, for example based on kieselguhr, is introduced and fills the frame to form a closed, rigid panel.
  • the filling compound 30 used has a corresponding porosity, so that the passage of larger amounts of water vapor into the interior of the heat exchanger 1 designed as an air-conditioning element or out of the interior of the heat exchanger 1 is possible.
  • a capillary tube mat formed by two collecting tubes 6 and capillary tubes 2 running between them, through which the temperature control medium circulating in the cycle process can flow.
  • capillary tubes 2 have walls which are liquid-tight but water-vapor-permeable, which can be ensured in particular by the capillary tubes 2 being formed from hollow fibers with water-vapor-permeable but liquid-tight membrane walls.
  • the tempering medium formed from a hygroscopic liquid is guided between the collecting tubes 6 through the heat exchanger 1, with heat being exchanged with the surrounding room air.
  • moisture contained in the room air in the form of water vapor can get through the filling compound 30 into the interior of the heat exchanger 1 and is absorbed there by the hygroscopic liquid circulating in the capillary tubes 2, since the walls of the individual capillary tubes are permeable to water vapor 2 can penetrate.
  • the rigid climate element 1 that can be seen can, for example, have a width BP of about 600 mm, a height HP of about 1200-1800 mm and a depth TP of about 15-20 mm.
  • fabric layers 4 for example made of polyamide, can be introduced in order to keep the capillary tubes 2 in a central region of the heat exchanger.
  • the collecting tubes 6 are designed as short tube sections in the form of a junction box, from which the individual capillary tubes 2 each branch off radially. This is in more detail from the figure 7 evident.
  • each individual connection box serving as a collecting pipe 6 has an inner cavity 7 which communicates with the inlet or return from or to the heat or cold source in a manner that is not shown in detail.
  • the individual tubular hollow fibers for forming the capillary tubes 2 are fixed and sealed in the body of the collecting tubes 6 by means of synthetic resin 80 .
  • a preferably visible surface of the heat exchanger can be formed by the filling compound 30, for example based on kieselguhr, whereas an insulating panel 8 made of suitable insulating material, e.g. based on polyethylene, is arranged on the back in order to give the heat exchanger the desired dimensional stability and to avoid heat losses to the building wall.
  • the collecting tubes 6 are arranged in relation to the capillary tubes 2 in such a way that they open out radially.
  • an arrangement is selected in which the capillary tubes 2 open out approximately tangentially into the collecting tubes 6, so that here on the left-hand side flush transition between the headers 6 and the fabric 3 is formed, between which the capillary tubes 2 are arranged.
  • the figure 10 shows a modified embodiment of a climate element, which is not designed as a rigid panel, but as a flexible web, which is delimited and covered on the surface by two fabrics 3, for example based on a cotton fabric, between which the capillary tubes 2, which are permeable to water vapor but liquid-tight, run .
  • fabrics 3 for example based on a cotton fabric, between which the capillary tubes 2, which are permeable to water vapor but liquid-tight, run .
  • a cotton fabric it is also possible to use superabsorbent fibers which are covered on the visible side with a suitable water vapor-permeable membrane, for example based on PTFE, such as Gore- Tex® .
  • the capillary tubes 2 are led out and open into the headers 6, which are arranged in the illustrated embodiment on a common axis and are approximately centrally separated by a bulkhead 10 liquid-tight from each other. Accordingly, the capillary tubes 2 run approximately in a U-shape through the heat exchanger 1 and are each fixed in communication with their two ends in one of the header tubes 6 .
  • a flexible air-conditioning element can be arranged, for example, in a building interior in the manner of a curtain or a blind and has almost any desired height HM.
  • Such a flexible heat exchanger can be suspended vertically or horizontally in a building interior in the manner of a blind or curtain so that the heat exchanger is surrounded by room air on all sides.
  • the flexible heat exchanger can be rolled, gathered or tucked in, which when installed behind glazing provides the ability to regulate light penetration through the glazing.
  • the heat exchangers are made of suitable materials that can withstand the prevailing climatic conditions.
  • rigid heat exchangers with fillers based on foamed concrete and flexible heat exchangers with fabrics based on polyamide, superabsorbent fibers and embedded hollow fibers can be produced, which then have properties similar to human skin or plant leaves and when a hygroscopic liquid circulates as a temperature control medium in the hollow fibers enable a thermal and material exchange with the building environment.
  • these heat exchangers By attaching such heat exchangers directly to the outer wall or the outer windows of a building, these heat exchangers form intermediate layers between the original building wall or the windows to the outside air and the temperature of the heat exchanger is controlled by the circulation of the tempering medium and its temperature due to the weather.
  • the heat load applied to the heat exchanger by the circulating temperature control medium can be absorbed by the temperature control medium in the heat exchanger before it comes into contact with the outer wall of the building or the windows and can be discharged to another point in the circuit of the temperature control medium. This reduces the thermal load of a building room and the absorbed heat can be given off to a combined heat and power process, for example via a further heat exchanger.
  • heat exchangers 1 with liquid-tight but water vapor permeable walls of the capillary tubes 2, which are made of appropriate hollow fibers, for example, it is possible, when subjected to a temperature control medium formed by a hygroscopic liquid, to not only heat or to cool, but also to supply moisture to it or to remove moisture from the room air as required.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gebäudeklimatisierung, bei welchem ein Temperiermedium in einem Kreisprozess zirkuliert, der eine Wärme- oder Kältequelle sowie mindestens einen Wärmetauscher umfasst, wobei das Temperiermedium im Wärmetauscher einen Wärmeaustausch mit der Umgebung vollzieht, wobei als Temperiermedium eine hygroskopische Flüssigkeit vorgesehen ist und der Wärmetauscher flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet ist und das Temperiermedium während des Zirkulierens durch den Wärmetauscher Wasserdampf aus der Umgebung absorbiert oder an diese abgibt. Es wird ferner auch eine entsprechende Vorrichtung zur Gebäudeklimatisierung angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gebäudeklimatisierung, bei welchem ein Temperiermedium in einem Kreisprozess zirkuliert, der eine Wärme- oder Kältequelle sowie mindestens einen Wärmetauscher umfasst, wobei das Temperiermedium im Wärmetauscher einen Wärmeaustausch mit der Umgebung vollzieht, beispielsweise um einen Innenraum zu heizen oder zu kühlen.
  • Ferner betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung zur Gebäudeklimatisierung mit einer Wärme- oder Kältequelle und mindestens einem angeordneten Wärmetauscher und einem in einem Kreislauf zwischen der Wärme- oder Kältequelle und dem mindestens einen Wärmetauscher zirkulierenden Temperiermedium.
  • Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind bekannt, wozu beispielhaft auf die EP 2 474 797 A1 verwiesen wird. Das Funktionsprinzip der bekannten Verfahren und Vorrichtungen beruht darauf, bedarfsabhängig zur Beheizung oder Kühlung des Innenraums eines Gebäudes das Temperiermedium über die in den Kreisprozess integrierte Wärme- oder Kältequelle aufzuheizen oder zu kühlen und dem Wärmetauscher zuzuführen, der mit dem Innenraum des Gebäudes in einer Wärmeaustauschbeziehung steht. Wird das Temperiermedium auf eine höhere Temperatur als der Innenraum des Gebäudes aufgeheizt, gibt es im Wärmetauscher einen entsprechenden Wärmestrom an den Innenraum des Gebäudes ab und erwärmt diesen. Wird umgekehrt das Temperiermedium auf eine niedrigere Temperatur als der Innenraum des Gebäudes abgekühlt, nimmt es im Wärmetauscher einen entsprechenden Wärmestrom aus dem Innenraum des Gebäudes auf, d. h. entzieht dem Innenraum Wärme, sodass eine entsprechende Abkühlung eintritt.
  • Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen dienen somit dazu, die Temperatur des Innenraums des Gebäudes, in welchem sich der Wärmetauscher befindet, je nach Bedarf zu erhöhen oder zu verringern, sodass eine entsprechende Klimatisierung des Gebäudes bewirkt werden kann.
  • Weitere, die Gebäudeklimatisierung beeinflussende Parameter, insbesondere die Luftfeuchtigkeit, bzw. der Feuchtegehalt der im Innenraum enthaltenen Raumluft, können durch die bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht gesteuert werden, sie erfahren vielmehr häufig negative Beeinflussungen. Beispielsweise kann bei einer intensiven Beheizung des Innenraums des Gebäudes die Raumluft unerwünscht trocken werden, d. h. die relative Feuchtigkeit der im Innenraum enthaltenen Raumluft sinkt unerwünscht stark ab. Andererseits kann bei einer intensiven Kühlung des Innenraumes des Gebäudes durch die fallende Lufttemperatur auch die relative Feuchtigkeit ansteigen und eine Überbefeuchtung der Raumluft bewirken, die letztlich zu Schimmelbildung und ähnlichen unerwünschten Effekten führen kann. Es ist daher bislang unumgänglich, beispielsweise durch regelmäßigen Luftaustausch, durch Einsatz von Luftbefeuchtern und/oder -trocknern Einfluss auf die Luftfeuchtigkeit der im Innenraum enthaltenen Raumluft zusätzlich zu deren Temperaturregelung zu nehmen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gebäudeklimatisierung vorzuschlagen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden und eine energieeffiziente Gebäudeklimatisierung einschließlich einer Regelung der Luftfeuchtigkeit der im Innenraum enthaltenen Raumluft gewährleisten.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruches 7.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass als Temperiermedium im Kreisprozess zwischen der Wärme- oder Kältequelle sowie dem mindestens einen Wärmetauscher eine hygroskopische Flüssigkeit vorgesehen ist, d. h. eine Flüssigkeit, die neben der bekannten Fähigkeit, auf unterschiedliche Temperaturniveaus temperiert zu werden, überdies auch in der Lage ist, Feuchtigkeit aufzunehmen bzw. abzugeben. Die erfindungsgemäß vorgesehene hygroskopische Flüssigkeit zirkuliert innerhalb des Kreisprozesses durch einen Wärmetauscher, der flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet ist, sodass das Temperiermedium während des Zirkulierens durch den Wärmetauscher Wasserdampf z.B. aus dem Innenraum des Gebäudes absorbiert oder an diesen abgibt, was abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der den Wärmetauscher umgebenden Raumluft im Innenraum des Gebäudes ist.
  • Auf diese Weise ist es möglich, mittels des Temperiermediums nicht nur in der bekannten Weise durch entsprechende Einstellung der Temperatur desselben einen Wärmeaustausch mit dem Innenraum des Gebäudes im Wärmetauscher stattfinden zu lassen und zur Temperierung des Innenraums zu nutzen, sondern es besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit, über einen stofflichen Austausch zwischen dem Wärmetauscher und dem darin zirkulierenden Temperiermedium sowie der umgebenden Raumluft die Raumluft zu be- oder entfeuchten.
  • Maßgeblich für die Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Umgebung, z.B. der Raumluft im Innenraum des Gebäudes in das als hygroskopische Flüssigkeit ausgebildete Temperiermedium oder die Abgabe von Feuchtigkeit aus dem als hygroskopische Flüssigkeit ausgebildeten Temperiermedium im Wärmetauscher an die Raumluft im Innenraum des Gebäudes ist die jeweils vorherrschende Differenz der partiellen Dampfdrücke zwischen dem Temperiermedium und der Raumluft im Innenraum des Gebäudes. Diese Partialdruckdifferenz verursacht die stoffliche Übertragung von Wasserdampf von der Seite mit dem höheren partiellen Dampfdruck zu der Seite mit dem niedrigeren partiellen Dampfdruck.
  • Um die Partialdruckdifferenz entsprechend regeln zu können und damit die Be- oder Entfeuchtung des Innenraums des Gebäudes steuern und regeln zu können, ist nach einem Vorschlag der Erfindung vorgesehen, dass der Druck des im Kreisprozess zirkulierenden Temperiermediums geregelt wird, beispielsweise durch Regelung einer in den Kreisprozess integrierten Förderpumpe für das Temperiermedium oder entsprechende Drosselventile im Kreislauf des Temperiermediums.
  • Der Druck des Temperiermediums im Kreisprozess kann beispielsweise etwa 0,5 bis 1 MPa betragen, insbesondere etwa 0,8 MPa, d. h. das im Kreisprozess zirkulierende Temperiermedium weist vorteilhaft einen steuerbaren Unterdruck gegenüber der Umgebung, z.B. dem im Innenraum des Gebäudes herrschenden Druck auf.
  • Darüber hinaus kann die Steuerung des partiellen Dampfdrucks des im Kreisprozess zirkulierenden Temperiermediums auch durch eine entsprechende Einstellung der Konzentration der hygroskopischen Flüssigkeit bzw. durch Verdünnung derselben bewirkt werden. Die Konzentration des Temperiermediums kann beispielsweise durch Wärmezufuhr und Verdampfen eines Wasseranteiles im Temperiermedium in die Umgebung erhöht werden und durch Absorption von Wasserdampf aus der Umgebung und/oder durch Beimischung von Wasser zum Temperiermedium verringert werden.
  • Als hygroskopische Flüssigkeit ist im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Salzlösung auf Basis von Lithiumchlorid, Lithiumbromid oder Calciumchlorid vorgesehen.
  • Eine im Rahmen der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zur Gebäudeklimatisierung der eingangs genannten Art umfasst mindestens einen in einem Innenraum eines Gebäudes angeordneten Wärmetauscher und ein in einem Kreislauf zwischen der Wärme- oder Kältequelle und dem mindestens einen Wärmetauscher zirkulierendes Temperiermedium. Erfindungsgemäß ist als Temperiermedium eine hygroskopische Flüssigkeit, insbesondere eine Salzlösung vorgesehen und der Wärmetauscher ist flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet, dergestalt, dass mittels des Temperiermediums über den mindestens einen Wärmetauscher Wasserdampf aus der Umgebung des Wärmetauschers absorbierbar oder an diese abgebbar ist.
  • Nach einem Vorschlag der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der mindestens eine Wärmetauscher als Klimaelement mit einer eingelagerten Kapillarrohrmatte gebildet ist, die von zwei Sammelrohren mit zwischen diesen verlaufenden Kapillarrohren gebildet ist, welche vom Temperiermedium durchströmbar sind, wobei die Wandungen der Kapillarrohre flüssigkeitsdicht aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet sind, um neben dem Wärmeaustausch auch einen Wasserdampfaustausch zwischen dem Temperiermedium und dem Innenraum des Gebäudes ermöglichen zu können.
  • Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Kapillarrohre aus Hohlfasern mit wasserdampfdurchlässigen, aber flüssigkeitsdichten Hohlfasern gebildet. Derartige Hohlfasern sind vielfältig bekannt und werden bislang beispielsweise in der Membrantechnik als Filter verwendet. Sie verfügen über durchlässige Strukturen im Wandaufbau, sodass die Wände der Faser als Membran wirken. Derartige Hohlfasermembranen bestehen beispielsweise aus Polyethersulfon, Polysulfon oder Polyacrylnitril oder aus gesintertem oder extrudierten Polytetrafluorethylen, Polypropylen oder Polyethylen.
  • Im Rahmen der Erfindung können derartige rohrförmige Hohlfasern vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweisen, wobei der Durchmesser vorzugsweise etwa 0,3 mm bis 5 mm beträgt.
  • Die Wandungen der Hohlfasern sind vorzugsweise gegenüber Wasserdampf semipermeabel oder als Reverse Osmose Membrane ausgebildet, um selektiv nur gegenüber Wasserdampfmolekülen durchlässig zu sein. Sie können darüber hinaus auch hydrophob ausgerüstet sein, um die Kondensation des Wassers auf der Oberfläche der Hohlfasern zu vermeiden.
  • Das im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagene Klimaelement mit eingelagerter Kapillarrohrmatte kann nach einem Vorschlag der Erfindung als starres Paneel zur Wand- oder Deckenmontage ausgebildet sein und einen formstabilen Tragrahmen zum Beispiel aus Metall- oder Kunststoffprofilen aufweisen, der mit einem porösen und wasserdampfdurchlässigen Füllstoff zu einem Paneel verfüllt ist, und beispielsweise aus Kieselgur gebildet sein kann, welches eine zum übrigen Innenraum des Gebäudes passende Oberflächengestaltung aufweisen kann. Zwischen dem Füllstoff wird die Kapillarrohrmatte eingelagert, sodass sie optisch nicht sichtbar ist.
  • Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Klimaelement als flexible Bahn ausgebildet, die im Bereich der Oberflächen wasserdampfdurchlässige Flächengebilde umfasst, zwischen denen die Kapillarrohrmatte angeordnet ist. Derartige flexible Bahnen zur Ausbildung des Klimaelementes können beispielsweise nach Art eines Vorhangs oder in Form von Lamellen einer Jalousie ausgeführt sein. Diese Flächengebilde können z.B. aus Baumwollgeweben gebildet sein oder geeignete superabsorbierende Fasern umfassen, die mit einer wasserdampfdurchlässigen Membran, z.B. auf Basis von PTFE, wie Gore-Tex ® abgedeckt sind.
  • Die im Innern des Klimaelements befindliche Kapillarrohrmatte umfasst neben den vorzugsweise von Hohlfasern ausgebildeten Kapillarrohren zwei mit den Kapillarrohren kommunizierende Sammelrohre, die der Zuleitung bzw. Abführung des Temperiermediums in bzw. aus dem als Wärmetauscher wirkenden Klimaelements dienen und Bestandteil des Kreislaufs für das zirkulierende Temperiermedium sind.
  • Die Sammelrohre können dabei als kurze Rohrstücke nach Art von Anschlussdosen ausgebildet sein, in die die einzelnen Kapillarrohre radial einmünden oder die Sammelrohre sind als vorzugsweise geradlinige Rohrabschnitte ausgebildet, die beanstandet voneinander oder auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sein können. Die Anordnung wird vorzugsweise so gewählt, dass sich eine möglichst homogene Verteilung der einzelnen Kapillarrohre innerhalb des Klimaelements ergibt.
  • Bevorzugt weist ein als Klimaelement ausgeführter Wärmetauscher gemäß der Erfindung etwa 20-200 Kapillarrohre pro Quadratmeter Fläche des Klimaelements auf.
  • Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine erste Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung in einer teilweise geschnittenen Frontansicht;
    Figur 2
    der Wärmetauscher gemäß Figur 1 in der Seitenansicht;
    Figur 3
    der Wärmetauscher gemäß Figur 1 in der Draufsicht von oben;
    Figur 4
    eine zweite Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung in einer teilweise geschnittenen Frontansicht;
    Figur 5
    der Wärmetauscher gemäß Figur 4 in der Seitenansicht;
    Figur 6
    eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung in der Seitenansicht;
    Figur 7
    eine vergrößerte Einzelheit des Wärmetauschers gemäß Figur 1;
    Figur 8
    eine vergrößerte Darstellung eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung;
    Figur 9
    eine vergrößerte Darstellung eines weiteren Wärmetauschers gemäß der Erfindung;
    Figur 10
    eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung in der teilweise geschnittenen Frontansicht;
    Figur 11
    die Seitenansicht des Wärmetauschers gemäß Figur 10;
    Figur 12
    eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der Erfindung einer teilweise geschnittenen Frontansicht;
    Figur 13
    Seitenansicht des Wärmetauschers gemäß Figur 12;
    Figur 14
    ein Prinzipschaltbild einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • Die Figur 14 zeigt in einer vereinfachten Form ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zur Klimatisierung eines nicht näher dargestellten Innenraums R eines Gebäudes, der mit einem entsprechenden Volumen an Raumluft gefüllt ist.
  • Um eine entsprechende Beheizung und/oder Kühlung dieses Innenraums R vornehmen zu können, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 14 drei parallel geschaltete Wärmetauscher 1 mit einem nachfolgend noch näher erläuterten Aufbau in dem Innenraum R installiert und stehen in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem Innenraum R.
  • Die Wärmetauscher 1 werden in an sich bekannter Weise von einem Temperiermedium durchströmt, welches in den aus der Figur 14 ersichtlichen Leitungen in einem Kreislauf K zirkuliert, der durch eine peristaltische Pumpe 200 aufrechterhalten wird. Der Kreislauf K für das Temperiermedium umfasst ferner einen entsprechenden Vorratstank 300 für einen entsprechenden Überschuss des Temperiermediums sowie ein Dreiwegeventil 600, welches mittels eines Regelmoduls 500 steuerbar ist.
  • Beim Umlauf im Kreislauf K durchläuft das Temperiermedium einen in den Kreislauf K integrierten Wärmetauscher 400, der je nach Klimatisierungsaufgabe (Heizen/Kühlen) von einem entsprechenden und über ein Regelventil 700 regelbaren Wärme- oder Kältestrom 800 beaufschlagt wird und dementsprechend das Temperiermedium beim Durchlauf durch den Wärmetauscher 400 erwärmt oder abkühlt.
  • Das solchermaßen im Wärmetauscher 400 erwärmte oder abgekühlte Temperiermedium gelangt anschließend in die Wärmetauscher 1. Wurde das Temperiermedium 1 im Wärmetauscher 400 erwärmt, wird entsprechend der Temperaturdifferenz zum Innenraum R ein entsprechender Wärmestrom an den Innenraum R zu dessen Beheizung abgegeben. Wurde das Temperiermedium 1 hingegen im Wärmetauscher 400 gekühlt, wird ein entsprechender Wärmestrom aus dem Innenraum R zu dessen Kühlung aufgenommen.
  • Wesentliches Merkmal der aus der Figur 14 ersichtlichen Vorrichtung ist es, dass das im Kreislauf K zirkulierende Temperiermedium von einer hygroskopischen Flüssigkeit, beispielsweise einer Salzlösung auf Basis von Calciumchlorid, gebildet ist, die in der Lage ist, neben der vorangehend beschriebenen Temperaturänderung auch Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf zu absorbieren oder, z.B. bei entsprechender Erwärmung, freizusetzen.
  • Die nachfolgend noch näher erläuterten Wärmetauscher 1 im Innenraum R sind so ausgebildet, dass das Temperiermedium durch Leitungen geführt wird, die mit flüssigkeitsdichten, aber wasserdampfdurchlässigen Wandungen ausgebildet sind. Damit ist es möglich, im Innenraum R im Überschuss vorhandenen Wasserdampf während des Durchlaufs des Temperiermediums durch die Wärmetauscher 1 im Temperiermedium zu absorbieren und abzuführen, sodass die Raumluft bedarfsgerecht getrocknet werden kann. Alternativ kann beispielsweise bei entsprechender Aufheizung des Temperiermediums ein entsprechender Anteil an Wasserdampf während des Durchlaufs des Temperiermediums durch die Wärmetauscher 1 aus dem Temperiermedium abgegeben werden, sodass die Raumluft bedarfsgerecht befeuchtet werden kann.
  • Die entsprechende Konditionierung des in dem als hygroskopische Flüssigkeit ausgebildeten Temperiermediums enthaltenen Wasseranteils, d. h. die Konzentration der hygroskopischen Flüssigkeit mittels des Vorratstanks 300 über das Dreiwegeventil 600 eingestellt werden, welches das Temperiermedium mit entsprechend unterschiedlichen Salzgehalten aus unterschiedlichen Entnahmepositionen des Vorratstanks 300, beispielsweise im Bodenbereich und an der Oberfläche entsprechend den Anforderungen und gesteuert über das Regelmodul 500 einstellt.
  • Zusätzlich kann über einen nicht näher dargestellten und durch den Vorratstank 300 verlaufenden externen Kreislauf 900 eine Regeneration und/oder ein Austausch des für den Kreislauf K vorgehaltenen Temperiermediums vorgenommen werden. Eine Regeneration kann beispielsweise ein Aufheizen des Temperiermediums in entsprechenden Wärmetauschern zwecks Verdampfung eines im Temperiermedium enthaltenen Wasseranteils oder eine externe Wasseraufnahme in oder aus die/der Umgebung umfassen, um das Temperiermedium auf eine gewünschte Konzentration einzustellen.
  • Aus den Figuren 1 bis 3 ist in näheren Einzelheiten eine erste Ausführungsform eines Wärmetauschers 1 in Gestalt eines starren Klimaelements ersichtlich, der zur Temperierung und Regelung der Feuchtigkeit eines Innenraums eines hier nicht dargestellten Gebäudes Verwendung finden kann.
  • Der Wärmetauscher 1 ist Bestandteil des beispielhaft anhand der Figur 14 erläuterten Kreisprozesses und ist als starres Paneel zum Beispiel zur Montage an einer Decke oder einer Wand des zu klimatisierenden Gebäuderaumes ausgebildet. Der Wärmetauscher 1 umfasst einen aus formstabilen Metallprofilen 5 gebildeten Rahmen, in welchen eine poröser aushärtende Füllmasse 30, beispielsweise auf Basis von Kieselgur eingebracht ist und den Rahmen zu einem geschlossenen starren Paneel auffüllt..
  • Die verwendete Füllmasse 30 weist eine entsprechende Porosität auf, sodass der Durchtritt größerer Mengen Wasserdampf in das Innere des als Klimaelement ausgeführten Wärmetauschers 1 bzw. aus dem Innern des Wärmetauschers 1 heraus möglich ist.
  • Innerhalb der die sichtbaren Oberflächen des Wärmetauschers 1 bildenden Füllmasse 30 ist eine Kapillarrohrmatte eingelagert, die von zwei Sammelrohren 6 und zwischen diesen verlaufenden Kapillarrohren 2 gebildet ist, welche vom im Kreisprozess zirkulierenden Temperiermedium durchströmbar sind.
  • Wesentliches Merkmal der beschriebenen Ausgestaltung ist es, dass die Kapillarrohre 2 Wandungen aufweisen, welche flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet sind, was insbesondere dadurch gewährleistet werden kann, dass die Kapillarrohre 2 aus Hohlfasern mit wasserdampfdurchlässigen, aber flüssigkeitsdichten Membranwandungen gebildet sind.
  • Infolge der flüssigkeitsdichten Ausgestaltung der Wandungen der einzelnen Kapillarrohre 2 wird das aus einer hygroskopischen Flüssigkeit gebildete Temperiermedium zwischen den Sammelrohren 6 durch den Wärmetauscher 1 geführt, wobei es zu einem Wärmeaustausch mit der umgebenden Raumluft kommt. Zugleich kann in der Raumluft enthaltene Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf durch die Füllmasse 30 hindurch in das Innere des Wärmetauschers 1 gelangen und wird dort von der hygroskopischen Flüssigkeit, die in den Kapillarrohren 2 zirkuliert, absorbiert, da sie die für Wasserdampf durchlässigen Wandungen der einzelnen Kapillarrohre 2 durchdringen kann.
  • Umgekehrt ist es bei entsprechend trockener Raumluft auch möglich, dass aus der in den Kapillarrohren 2 zirkulierenden hygroskopischen Flüssigkeit als Temperiermedium Wasserdampf über die demgegenüber durchlässigen Wandungen austritt und vom Wärmetauscher 1 über die durchlässige Füllmasse 30 an die Raumluft zu deren Befeuchtung abgegeben wird.
  • Ein solches aus den Figuren 1 bis 3 ersichtliches starres Klimaelement 1 kann beispielsweise eine Breite BP von etwa 600 mm, eine Höhe HP von etwa 1200-1800 mm und eine Tiefe TP von etwa 15-20 mm aufweisen.
  • Ferner erkennt man aus der Figur 3, dass zur Lagefixierung der Kapillarrohre 2 innerhalb des Wärmetauschers 1 Gewebelagen 4, beispielsweise aus Polyamid, eingebracht sein können, um die Kapillarrohre 2 in einem zentralen Bereich des Wärmetauschers zu halten.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 sind die Sammelrohre 6 als kurze Rohrabschnitte in Form einer Anschlussdose ausgeführt, von denen die einzelnen Kapillarrohre 2 jeweils radial abgehen. Dies ist in näheren Einzelheiten aus der Figur 7 ersichtlich.
  • Man erkennt, dass jede einzelne als Sammelrohr 6 dienende Anschlussdose einen inneren Hohlraum 7 aufweist, der in nicht näher dargestellter Weise mit dem Zulauf bzw. Rücklauf von bzw. zu der Wärme- oder Kältequelle kommuniziert. Die einzelnen rohrförmigen Hohlfasern zur Ausbildung der Kapillarrohre 2 sind mittels Kunstharz 80 im Korpus der Sammelrohre 6 fixiert und abgedichtet.
  • Demgegenüber zeigt das aus der Figur 4 ersichtliche Ausführungsbeispiel die Ausgestaltung der Sammelrohre 6 als geradlinige Rohrabschnitte, die am oberen und unteren Ende des Wärmetauschers 1 positioniert sind und zwischen denen die einzelnen Kapillarrohre 2 in fluidischer Verbindung verlaufen.
  • Gemäß Figur 5 kann in einer solchen Ausgestaltung eine, vorzugsweise sichtseitige Oberfläche des Wärmetauschers von der Füllmasse 30 zum Beispiel auf Basis von Kieselgur gebildet sein, wohingegen rückseitig eine aus geeignetem Dämmmaterial, z.B. auf Polyethylenbasis gebildete Dämmplatte 8 angeordnet ist, um dem Wärmetauscher die gewünschte Formstabilität zu verleihen und Wärmeverluste zur Gebäudewand zu vermeiden. Die Sammelrohre 6 sind dabei in Bezug auf die Kapillarrohre 2 so angeordnet, dass diese radial einmünden. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 ist demgegenüber eine Anordnung gewählt, bei dem die Kapillarrohre 2 etwa tangential in die Sammelrohre 6 einmünden, sodass auf der hier linken Seite ein flächenbündiger Übergang zwischen den Sammelrohren 6 und den Flächengebilde 3 gebildet wird, zwischen denen die Kapillarrohre 2 angeordnet sind.
  • Diese unterschiedliche Anordnung mit einer radialen Einmündung der Kapillarrohre 2 in den Hohlraum 7 der Sammelrohre 6 einerseits und einer eher tangentialen Einmündung ist auch aus einem Vergleich der Ausführungen gemäß Figuren 8 und 9 ersichtlich. Man erkennt ferner, dass die Kapillarrohre mittels eines geeigneten Kunstharzes 100 abdichtend in den entsprechenden Öffnungen der Sammelrohre 6 fixiert sind.
  • Die Figur 10 zeigt eine demgegenüber abgewandelte Ausführungsform eines Klimaelements, welches nicht als starres Paneel, sondern als flexible Bahn ausgebildet ist, die oberflächlich von zwei Flächengebilden 3 zum Beispiel auf Basis eines Baumwollgewebes begrenzt und bedeckt ist, zwischen denen die für Wasserdampf durchlässigen, aber flüssigkeitsdichten Kapillarrohre 2 verlaufen. Anstelle eines Baumwollgewebes können auch superabsorbierende Fasern verwendet werden, die sichtseitig mit einer geeigneten wasserdampfdurchlässigen Membran, zum Beispiel auf Basis von PTFE, wie Gore-Tex ® abgedeckt sind. Am oberen Ende des solchermaßen gebildeten Wärmetauschers 1 sind die Kapillarrohre 2 herausgeführt und münden in die Sammelrohre 6 ein, die im dargestellten Ausführungsbeispiel auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind und etwa mittig durch eine Schottwand 10 flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind. Dementsprechend verlaufen die Kapillarrohre 2 etwa U-förmig durch den Wärmetauscher 1 und sind mit ihren beiden Enden jeweils in einem der Sammelrohre 6 kommunizierend fixiert. Ein solches flexibles Klimaelement kann beispielsweise in einem Gebäudeinnenraum nach Art eines Vorhangs oder einer Jalousie angeordnet werden und weist eine nahezu beliebige Höhe HM auf.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden Sammelrohre 6 räumlich voneinander getrennt anzuordnen, zum Beispiel das Zulauf-Sammelrohr 6 oberhalb des Wärmetauschers 1 und das entsprechende, dem Ablauf bzw. Rücklauf dienende Sammelrohr 6 unterhalb des Wärmetauschers 1 anzuordnen, wie es aus den Figuren 12 und 13 ersichtlich ist.
  • Ein solchermaßen flexibel ausgebildeter Wärmetauscher kann vertikal oder horizontal in einem Gebäudeinnenraum nach Art einer Jalousie oder eines Vorhangs aufgehängt werden, sodass der Wärmetauscher allseits von Raumluft umgeben ist. Wie auch bei einer konventionellen Jalousie oder einem Vorhang kann der flexible Wärmetauscher zusammengerollt, gerafft oder eingeklagt werden, was bei Installation hinter einer Verglasung die Möglichkeit bietet, die Lichteinstrahlung durch die Verglasung zu regulieren.
  • Neben der Anordnung der Wärmetauscher in einem Gebäude und einem Wärmeaustausch mit der Umgebung innerhalb des Gebäude Innenraums besteht auch die Möglichkeit, die starren oder flexiblen Wärmetauscher auf der Gebäudeaußenseite anzuordnen und insoweit einen Wärmeaustausch mit der Umgebung außerhalb des Gebäudes durchzuführen. In diesem Fall sind die Wärmetauscher aus geeigneten, den jeweiligen klimatischen Bedingungen widerstehenden Materialien hergestellt. Beispielsweise können starre Wärmetauscher mit Füllstoffen auf Basis von Schaumbeton und flexible Wärmetauscher mit Flächengebilden auf Basis von Polyamid, superabsorbierenden Fasern und jeweils eingebetteten Hohlfasern hergestellt werden, die sodann ähnliche Eigenschaften wie menschliche Haut oder Pflanzenblätter aufweisen und bei Zirkulation einer hygroskopischen Flüssigkeit als Temperiermedium in den Hohlfasern einen thermischen und stofflichen Austausch mit der Gebäudeumgebung ermöglichen.
  • Durch Befestigung derartiger Wärmetauscher unmittelbar an der Außenwand oder den Außenfenstern eines Gebäudes bilden diese Wärmetauscher Zwischenschichten zwischen der ursprünglichen Gebäudewand oder den Fenstern zur Außenluft und die Temperatur des Wärmetauschers wird durch die Zirkulation des Temperiermediums und dessen Temperatur witterungsbedingt gesteuert.
  • So kann bei höheren Außentemperaturen die am Wärmetauscher anliegende Wärmelast durch das zirkulierende Temperiermedium bereits vor dem Kontakt mit der Gebäudeaußenwand bzw. den Fenstern vom Temperiermedium im Wärmetauscher aufgenommen und an eine andere Stelle im Kreislauf des Temperiermediums abgeführt werden. Damit wird die thermische Last eines Gebäuderaums verringert und die aufgenommene Wärme kann beispielsweise über einen weiteren Wärmetauscher an einen Kraft-Wärme-Prozess abgegeben werden.
  • Da gleichzeitig infolge der Temperaturerhöhung im Wärmetauscher der partielle Dampfdruck des Temperiermediums in den Kapillarrohren ansteigt, findet aufgrund eines Anstiegs des Dampfdrucks des Temperiermediums gegenüber der Umgebung eine partielle Verdampfung des Temperiermediums über die Wandlungen der Kapillarrohre und die wasserdampfdurchlässigen Wärmetauscher in die Umgebung statt, was mit einem Schwitzen menschlicher Haut vergleichbar ist. Entsprechend wird das solchermaßen ausgerüstete Gebäude gekühlt.
  • Bei niedriger Außentemperatur hingegen wird auch diejenige Wärme, die über die Gebäudewandlung oder die Verglasung nach außen dringt, in den auf der Außenseite des Gebäudes angeordneten Wärmetauschern aufgefangen und führen zu einer Erhöhung der Temperatur des durch die Wärmetauscher zirkulierenden Temperiermediums und kann anschließend wieder in den Gebäudeinnenraum zurückgeführt werden.
  • Mit den vorangehend erläuterten Wärmetauschern 1 mit flüssigkeitsdichten, aber für Wasserdampf durchlässigen Wandungen der Kapillarrohre 2, die zum Beispiel aus entsprechenden Hohlfasern gefertigt sind, ist es möglich, bei Beaufschlagung mit einem von einer hygroskopischen Flüssigkeit gebildeten Temperiermedium einen Innenraum R nicht nur zu beheizen bzw. zu kühlen, sondern diesem auch je nach Bedarf Feuchtigkeit zuzuführen oder Feuchtigkeit aus der Raumluft abzuführen.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Gebäudeklimatisierung, bei welchem ein Temperiermedium in einem Kreisprozess zirkuliert, der eine Wärme- oder Kältequelle sowie mindestens einen Wärmetauscher umfasst, wobei das Temperiermedium im Wärmetauscher einen Wärmeaustausch mit der Umgebung des Wärmetauschers vollzieht, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperiermedium eine hygroskopische Flüssigkeit vorgesehen ist und der Wärmetauscher flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet ist und das Temperiermedium während des Zirkulierens durch den Wärmetauscher Wasserdampf aus der Umgebung absorbiert oder an diese abgibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als hygroskopische Flüssigkeit eine Salzlösung auf Basis von Lithiumchlorid, Lithiumbromid oder Calciumchlorid vorgesehen ist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des im Kreisprozess zirkulierenden Temperiermediums geregelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das im Kreisprozess zirkulierende Temperiermedium einen Unterdruck gegenüber dem in der Umgebung herrschenden Druck aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des im Kreisprozess zirkulierenden Temperiermediums geregelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Temperiermediums durch Wärmezufuhr und Verdampfen eines Wasseranteiles in die Umgebung erhöht und durch Absorption von Wasserdampf aus der Umgebung verringert wird.
  7. Vorrichtung zur Gebäudeklimatisierung mit einer Wärme- oder Kältequelle und mindestens einem Wärmetauscher und einem in einem Kreislauf zwischen der Wärme- oder Kältequelle und dem mindestens einen Wärmetauscher zirkulierenden Temperiermedium, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperiermedium eine hygroskopische Flüssigkeit vorgesehen ist und der Wärmetauscher flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet ist, dergestalt, dass mittels des Temperiermediums über den mindestens einen Wärmetauscher Wasserdampf aus der Umgebung des Wärmetauschers absorbierbar oder an die Umgebung abgebbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wärmetauscher als Klimaelement mit einer eingelagerten Kapillarrohrmatte gebildet ist, die von zwei Sammelrohren mit zwischen diesen verlaufenden Kapillarrohren gebildet ist, welche vom Temperiermedium durchströmbar sind, wobei die Wandungen der Kapillarrohre flüssigkeitsdicht, aber wasserdampfdurchlässig ausgebildet sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarrohre von Hohlfasern mit wasserdampfdurchlässigen, aber flüssigkeitsdichten Wandungen gebildet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimaelement als starres Paneel zur Wand- oder Deckenmontage ausgebildet ist und einen Tragrahmen sowie eine innerhalb des Tragrahmens eingebrachte poröse wasserdampfdurchlässige Füllmasse umfasst, innerhalb derer die Kapillarrohrmatte eingebettet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse auf Basis von Kieselgur ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimaelement als flexible Bahn ausgebildet ist, die im Bereich der Oberflächen wasserdampfdurchlässige Flächengebilde aufweisen, zwischen denen die Kapillarrohrmatte angeordnet ist.
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