HU214769B - Térhatároló szerkezet hőáram csökkentésére - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya térhatárőló szerkezet építmény (1) belső tere (B)és az azt övező külső tér (K) közötti hőáram csökkentésére, amelytérhatárőló szerkezet mechanikai terhelést viselő hagyő ányős falat,vagy födémet, vagy padlót, vagy tetőt, vagy mechanikai terhelést nemviselő elemet, példáűl nyílászárót, vagy műanyag fóliát, és ezekmellett esetleg hőszigetelő anyagból való réteget fő lal magába. Atalálmány szerinti szerkezetet az jellemzi, hőgy geőtermikűsfőrráshőz, példáűl kúthőz (6), vagy a hűlladékhő-főrráshőzhőtechnikailag közvetlenül vagy közvetve célszerűen hőcserélőn (7) átkapcsől , főlyadékállapőtú és/vagy gáznemű hőhőrdőzó közeggel táplált,a belső tér (B) hőmérséklete (tB) és a külső tér (K) hőmérséklete (tK)közötti hőmérsékletű hőgátja (8, 9) van. ŕ

Description

A találmány tárgya térhatároló szerkezet hőáram csökkentésére.

A javasolt szerkezet építmények vagy egyes helyiségek, termek határoló szerkezeteméi alkalmazható. így szóbaj öhet a találmány felhasználása például lakóépületek, lakószobák, raktárak, növényházak és általában fütött terek transzmissziós hőveszteségének csökkentésére, de olyan esetekben is, amikor hűtött belső térbe irányuló hőáram csökkentése a cél, például hűtőtárolóknál.

A térhatároló szerkezetekben kialakuló hőáram - a transzmissziós hőveszteség - csökkentése általános értelemben mindenkor aktuális feladat a műszaki gyakorlatban. A hőáram csökkentésére gazdasági okok miatt szükség van függetlenül attól, hogy a hőáram milyen irányú, vagyis hogy a határolt tér a környezethez képest fűtött vagy hűtött.

A térhatároló szerkezeteken létrejövő transzmissziós hőveszteség csökkentésére, az ilyen szerkezetekben kialakuló, veszteséget jelentő hőáram csökkentésére számos megoldás vált ismertté. Az ismert megoldásokat két csoportba lehet sorolni, mégpedig a statikus megoldások körébe tartozó és a dinamikus megoldásokat jelentő csoportokba.

A statikus megoldások lényegében a térhatároló szerkezetekben - például falakban - alkalmazott hőszigetelést jelentik. Ez abban nyilvánul meg, hogy a terhelést viselő szerkezeti részek mellett hőszigetelő anyagú egy vagy több réteg is van a térhatároló szerkezetben. A hőszigetelés technikai részleteivel, a hőszigetelő anyagok fizikai és kémiai tulajdonságaival a szakirodalom igen részletesen foglalkozik. Példaként A. R. Trott: Hűtés és légkondicionálás című könyvét említjük meg (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1985), amelynek 15.2. fejezetében tárgyalja a szerző a hőszigetelést. A hőáram hőszigetelése révén való csökkentéséhez különleges anyagokra van szükség, amelyek hővezető képessége meglehetősen alacsony; építészeti alkalmazásuk körülményes és drága. Mindezen hátrányok mellett maguknak az ilyen anyagoknak az előállítása is tetemes energiaráfordítást igényel, és jelentős környezetszennyezéssel is jár.

A dinamikus megoldások körébe tartozó szerkezeti kialakítások lényegileg a veszteséget jelentő hőáram legalább egy részét igyekeznek megmenteni és hasznosítani.

Ilyen megoldás egy jellegzetes példája ismerhető meg a DE 3843067 számú közzétételi iratból. Ennél a megoldásnál az épületnek üreges térhatárolói - falai vannak. Az üregekben mint légjáratokban a környezetből beszívott friss levegő veszi át a falakon keresztül diszcipáló hő egy részét. Az előmelegített friss levegőt keverik a beltéri levegővel, majd hőszivattyú révén a keveréket még tovább melegítik. A levegő áramlását ventilátor biztosítja. Ez a megoldás bonyolult épületszerkezetet igényel, ami már önmagában is költségtöbbletet okoz. A ventilátor energiafogyasztása csak növeli a költségeket. A hőszivattyú alkalmazása pedig különösen kedvezőtlenül növeli a költségeket, hisz köztudott, hogy a hőszivattyú gazdasági szempontból igen rossz mutatókkal rendelkezik.

Egy másik ismert megoldás található az FR 82 11 015 számú szabadalmi leírásban. Eszerint a falak belső felülete mentén friss levegőt terítenek és e levegőréteg révén kívánják csökkenteni a hőveszteséget. A levegő falak mentén való terítéséhez az áramlástechnikában ismert Coanda-effektust használják ki. A helyiségekben lévő levegő termikus kezelésére itt is hőszivattyút alkalmaznak. A most tárgyalt megoldás rendkívül bonyolult és drága épületszerkezetet igényel, amellett a rendszer üzemeltetése is költséges, már a hőszivattyú miatt is. Kérdéses, hogy ez a rendszer pozitív gazdasági eredménnyel alkalmazható-e.

A HU 185 052 számú szabadalmi leírásból egy további szerkezet ismerhető meg, építmény transzmissziós hőveszteségének csökkentésére. Ennél a megoldásnál U keresztmetszetű üvegtestekből van kialakítva falszerkezet úgy, hogy függőleges csatornák legyenek egymás mellett. E csatornákban a friss levegőt vagy a helyiség elhasznált levegőjét áramoltatják. A megoldást elsősorban szellőző rendszerbe építve ajánlják, és a hőmegtakarítás inkább másodrendű cél. E megoldás hátránya, hogy felhasználási területe, alkalmazási köre meglehetősen szűk, ugyanis csak U keresztmetszetű elemekből kialakított falaknál jön szóba a kihasználása.

A találmány szerinti térhatároló szerkezet elé kitűzött cél az volt, hogy alkalmazása révén a transzmissziós hőáram jelentősen csökkenjen, széles körben legyen felhasználható, ne igényelje az építmény szokatlan és bonyolult szerkezeti kialakítását.

A találmány szerinti térhatároló szerkezet a kitűzött célok elérését azáltal biztosítja, hogy a térhatároló elemek legalább egy részénél olyan hőgátat tartalmaz, amelynek hőmérséklete lehetőleg a behatárolt belső tér hőmérsékletéhez közeli hőmérsékletű, továbbá a belső tér hőmérséklete és a külső tér hőmérséklete közötti hőmérsékletű. Ily módon a belső térbe vagy az onnan kifelé irányuló hőáram csökken. Nyilvánvaló, hogy ezen állapot biztosítása érdekében a hőgát és a környezet közötti hőáram biztosításáról, „fedezéséről” gondoskodni kell. A találmány értelmében ezt geotermikus forrás vagy hulladékhő-forrás biztosítja.

A találmány szerinti térhatároló szerkezetnél a hőgát egyszerű csőrács, csőráccsal ellátott anyagréteg, vagy olyan szivacsos szerkezetű vagy üregkamrás műanyag réteg, amelyet folyamatosan eláraszt a hőgát kívánt hőmérsékletét biztosító légnemű közeg vagy folyadék.

A találmány szempontjából teljes térhatárolást biztosító szerkezeteleme lehet mechanikai terhelést viselő, hagyományos értelemben vett fal vagy födém vagy padló vagy tető. De ilyen elemként szóbajöhet lényegileg mechanikai terhelés felvételére nem hivatott szerkezet is, mint például nyílászáró vagy műanyagfólia és hasonló. A térhatároló szerkezet egy-egy eleme - önmagában ismert módon - hőszigetelő réteget is tartalmazhat.

Mint korábban már utaltunk rá, a találmány szerinti térhatároló szerkezet alkalmas a belső térből kifelé irányuló hőáram és az ellenkező irányú hőáram csökkenté2

HU 214 769 Β sere is. Az előbbi a fűtött belső tér esetében áll fönn, az utóbbi pedig hűtött belső tér esetében fordul elő.

A hőgát hőmérséklete alatt a szabadalom szempontjából annak átlagos hőmérsékletét vagy középhőmérsékletét kell érteni. Korábban már utalás volt arra, hogy célszerű, ha a hőgát hőmérséklete megközelíti a belső tér hőmérsékletét. Amennyiben a helyi körülmények és adottságok lehetővé teszik, ajánlatos az említett hőmérsékleti eltérést 6 °C-nál kisebb értéken tartani.

A hőgát hőmérsékletét biztosító közeg geotermikus forrás vagy hulladékhő-forrás révén biztosítható. Geotermikus forrás lehet például kút, amelyből meleg víz nyerhető. Ez a meleg víz felhasználható közvetlenül a hőgát táplálására, vagy közvetett módon, például egy hőcserélő közbeiktatásával. Ez utóbbi esetben a hőcserélő primer köre a kúthoz kapcsolódik, szekunder köre pedig a hőgáthoz. A szekunder körben légnemű közeg vagy folyadék található.

Hulladékhő gyanánt szóbajöhet például magas hőmérsékletű geotermikus forrásból származó víz - termálvíz - már részben lehűlt része. Példaként említhető olyan eset, miszerint az eredeti, magas hőmérsékletű termálvizet első lépcsőben fűtésre hasznosítják, a kissé lehűlt termálvizet gyógyfürdőbe vezetik, majd az itt tovább hűlt vízzel közvetlenül vagy közvetve hőgátat táplálnak.

A találmány szerinti térhatároló szerkezet átlátszó térhatároló elemek esetében is alkalmazható, például ablakoknál. Ilyen esetben a hőgátat az ablakszámyak között áramoltatott, kívánt hőmérsékletű levegő képezheti.

A találmány szerinti térhatároló szerkezet tehát építmény belső tere és az azt övező külső tér közötti hőáram csökkentésére szolgál, amely térhatároló szerkezet mechanikai terhelést viselő hagyományos falat vagy födémet vagy padlót vagy tetőt és hasonlót, vagy mechanikai terhelés felvételére nem hivatott elemet, például nyílászárót vagy műanyag fóliát, és ezek mellett esetleg hőszigetelő anyagból való réteget foglal magába, és amely térhatároló szerkezet jellemzője, hogy geotermikus forráshoz, például kúthoz vagy hulladékhő-forráshoz hőtechnikailag közvetlenül vagy közvetve, célszerűen hőcserélőn át kapcsolt, folyadékállapotú és/vagy gáznemű hőhordozó közeggel táplált, a belső tér hőmérséklete és a külső tér hőmérséklete közötti hőmérsékletű hőgátja van.

Előnyös, ha a találmány szerint térhatároló szerkezetnél a belső tér hőmérséklete és a hőgát középhőmérséklete közötti eltérés legfeljebb 6 °C.

A találmány szerinti térhatároló szerkezet célszerű kialakítási módját képezi az a megoldás, amelynél kúthoz kapcsolt primer körű hőcserélő szekunder köréhez kapcsolt csőrácsot tartalmazó hőgát van alkalmazva.

Előnyös a találmány szerinti térhatároló szerkezet olyan kiviteli alakja, amelynek folyadékállapotú vagy gáznemű hőhordozó közeggel táplált szivacsos szerkezetű, előnyösen üregkamrás műanyagból való hőgátja van.

A találmány szerinti térhatároló szerkezetet a csatolt rajzokon szereplő példakénti kiviteli alakok kapcsán részletesebben ismertetjük. A rajzokon az

1. ábra a találmánynak fóliaházzal kapcsolatos kiviteli alakját szemlélteti vonalas vázlatban, a

2. ábra olyan hőgát egy részekét mutatja, amely két réteget foglal magába.

Az 1. ábrán szemléltetett példánál 1 építmény egy fóliaház. Az 1 építmény B belső terét műanyag fólia határolja K külső tértől, ami az atmoszférikus környezet. Az 1 építmény fóliájának belső oldala mentén - a teljes fóliának legalább egy része mentén - és/vagy az építmény padlószintjénél csőrácsból álló 8 hőgát van kiképezve. A 8 hőgát csőrendszere 7 hőcserélő 3 szekunder köréhez van kapcsolva. A 3 szekunder körben a nyilakkal jelzett áramlást 5 szivattyú tartja fenn. A 7 hőcserélő 2 primer köre 6 kúthoz van csatlakoztatva. A 2 primer körhöz 4 szivattyú tartozik.

Ha a példaként ismertetett megoldásnál a 8 hőgát átlagos vagy közepes hőmérséklete megközelíti a B belső tér t_B hőmérsékletét, akkor gyakorlatilag nem tud kialakulni a 8 hőgáton át hőáram. A 8 hőgát és a t_K hőmérsékletű K külső tér közötti hőáramot pedig a 6 kútból származó geotermikus hőmennyiséggel lehet fedezni. Ez utóbbi „ára” lényegében a 4 és 5 szivattyúk munkája.

Megjegyzendő, hogy sok helyen fennáll olyan lehetőség, hogy viszonylag nem nagyon mély 6 kútból kielégítő hőmérsékletű víz nyerhető a találmány megvalósításához. Más helyeken pedig rendelkezésre állhat olyan, viszonylag alacsony hőmérsékletű - 20-22 °Cos - hulladékhő, amelynek hőhordozóját más célra, például fűtésre nem lehet használni. Ez utóbbi esetben ehhez a hulladékhő-forráshoz kell a 2 primer kört vagy a 3 szekunder kört csatlakoztatni.

A 2. ábrán szereplő példánál kétrészes hőgát szerepel. Itt a belső 8 hőgát is és a külső 9 hőgát is üregkamrás műanyagból van. (Az üregkamrás műanyaglemezek egy típusát Lexan néven forgalmazzák.) A példa kedvéért csak a belső 8 hőgát elárasztott. Ide a 10 nyíl értelmében áramlik a hőhordozó folyadék és a 11 nyíl szerint hagyja el a 8 hőgátat. Ez a folyadékáram tartozhat például egy olyan 3 szekunder körhöz, mint amilyen az

1. ábrán szerepel. A külső 9 hőgát ennél a példánál nincs bekapcsolva a hőhordozó folyadék körébe, azaz nincs elárasztva, ezért ez a réteg inkább hőszigetelőként fogható fel.

Az ismertetett példák alapján is látható, hogy a találmány szerinti térhatároló szerkezet igen sok helyen alkalmazható. Az is megállapítható, hogy jelentős energia-megtakarítás érhető el a találmány alkalmazása révén, hisz a transzmissziós hőáramnak csak töredékét képezi az ellentétel, vagyis a szivattyúk munkája, pontosan ennek a hőegyenértéke. A találmány szerinti térhatároló szerkezetnek az is előnye, hogy jól illeszthető az adott építmény szerkezetéhez, továbbá, hogy használata nem igényli az építmény különleges kialakítását. Meglévő építményhez utólag is hozzáilleszthető, hozzászerelhető a találmány szerinti szerkezet.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Térhatároló szerkezet építmény (1) belső tere (B) és az azt övező külső tér (K) közötti hőáram csökkentésére, amely térhatároló szerkezet mechanikai terhelést viselő hagyományos falat vagy födémet vagy padlót vagy tetőt vagy mechanikai terhelést nem viselő elemet, például nyílászárót vagy műanyag fóliát, és ezek mellett esetleg hőszigetelő anyagból való réteget foglal magába, azzal jellemezve, hogy geotermikus forráshoz, például kúthoz (6) vagy hulladékhő-forráshoz hőtechnikailag közvetlenül vagy közvetve célszerűen hőcserélőn (7) át kapcsolt, folyadékállapotú és/vagy gáznemű hőhordozó közeggel táplált, a belső tér (B) hőmérséklete (t_B) és a külső tér (K) hőmérséklete (t_K) közötti hőmérsékletű hőgátja (8,9) van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti térhatároló szerkezet, azzal jellemezve, hogy a belső tér (B) hőmérsékletétől

   5 (t_B) legfeljebb 6 °C-szal eltérő középhőmérsékletű hőgátja (8, 9) van.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti térhatároló szerkezet, azzal jellemezve, hogy kúthoz (6) kapcsolt primer körű (2) hőcserélő (7) szekunder köréhez (3) kapcsolt

   10 csőrácsot tartalmazó hőgátja (8, 9) van.
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti térhatároló szerkezet, azzal jellemezve, hogy folyadékállapotú vagy gáznemű hőhordozó közeggel táplált, szivacsos szerkezetű, előnyösen üregkamrás műanyagból való hőgátja

   15 (8, 9) van.