WO2006079234A2

WO2006079234A2 - Textile struktur zur kühlung mittels flüssigkeitsverdunstung

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Publication number: WO2006079234A2
Application number: PCT/CH2006/000038
Authority: WO
Inventors: Daniel Gross; Markus Friedl
Original assignee: Awtec Ag
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2006-08-03
Also published as: WO2006079234A3

Abstract

Eine textile Struktur hat bei erfindungsgemässer Ausgestaltung die Fähigkeit, sich und ihr Umfeld zu kühlen, indem bei heissen klimatischen Bedingungen sowie bei direkter Sonneneinstrahlung eine geeignete Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, kontrolliert zugeführt wird und verdunstet. Die Kühlung dient zum Beispiel aber nicht ausschliesslich der Steigerung des Wohlbefindens von Menschen im Wirkungsbereich der textilen Struktur bei heissen, klimatischen Verhältnissen oder sie dient der Vermeidung von Überhitzung von technischem Gerät. Beispiele solcher Strukturen sind künstliche Beschattungen (zum Beispiel Markisen, Sonnenstoren, Zelte, Sonnenschirme, Sonnendächer), Bekleidungsstücke, Teppiche zur Vermeidung von im Sommer sich aufheizenden Terrassenböden, Dachauskleidungen von Fahrzeugen wie Automobilen, Wohnwagen, Bussen oder Schiffen oder Umhüllungen wie Taschen, Koffer, Kisten und Lastwagenplanen für technisches Gerät, Medikamente, Lebensmittel oder Haustieren.

Description

Textile Struktur zur Kühlung mittels FlüssigkeitsVerdunstung

Die Erfindung bezieht sich auf eine flächige, textile Struktur gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1 , deren Anwendungsmöglichkeiten sowie ein Verfahren zum Kühlen mittels einer textilen Struktur . Eine textile Struktur hat bei erfindungsgemässer Ausgestaltung die Fähigkeit, sich und ihr Umfeld zu kühlen, indem bei heissen klimatischen Bedingungen sowie bei direkter Sonneneinstrahlung eine geeignete Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, kontrolliert zugeführt wird und verdunstet . Die Kühlung dient zum Beispiel aber nicht ausschliesslich der Steigerung des Wohlbefindens von Menschen im Wirkungsbereich der textilen Struktur bei heissen, klimatischen Verhältnissen oder sie dient der Vermeidung von Überhitzung von technischem Gerät . Beispiele solcher Strukturen sind künstliche Beschattungen ( zum Beispiel Markisen, Sonnenstoren, Zelte, Sonnenschirme, Sonnendächer) , Bekleidungsstücke, Teppiche zur Vermeidung von im Sommer sich aufheizenden Terrassenböden, Dachauskleidungen von Fahrzeugen wie Automobilen,

Wohnwagen, Bussen oder Schiffen oder Umhüllungen wie Taschen, Koffer, Kisten und Lastwagenplanen für technisches Gerät, Medikamente, Lebensmittel oder Haustieren .

Künstliche Beschattungen und Kleidungsstücke erfüllen unter anderem auch die Funktion, Personen vor direkter

Sonneneinstrahlung zu schützen. Bei heissen klimatischen Bedingungen oder bei direkter Sonneneinstrahlung werden konventionelle Textilstrukturen warm und übertragen Wärme auf Personen die sich vor den heissen Temperaturen oder vor der Sonne schützen wollen . Im Fall von Kleidung, die in direktem Kontakt mit der Person ist, findet die Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung statt . Künstliche Beschattungen ohne direkten Kontakt übertragen ihre Wärme mittels Strahlung und Konvektion . Die von Personen im

Wirkungskreis der textilen Struktur empfundene Temperatur ist wegen der von einer konventionellen Textilstruktur übertragenen Wärme oft höher als die Lufttemperatur . Dies ist besonders bei warmen klimatischen Bedingungen für Personen unangenehm. Es ist Stand der Technik, dass der

Schatten einer textilen Struktur nicht die gleiche Qualität erreicht wie der Schatten unter einem Baum. Analoge Mechanismen laufen bei vor Sonne zu schützenden Geräten, Medikamenten und Haustieren ab . Es wird als allgemein bekannt betrachtet, dass textile Strukturen mittels Bespritzen von Wasser gekühlt werden können. Dieses Vorgehen ist bekannt bei Zelten oder bei der Bekleidungen von Sportlern, die sich mit Wasser bespritzen . Das Wasser wird dabei von aussen auf die Struktur aufgebracht, wobei die Verteilung des Wassers auf der Oberfläche der Struktur nicht Teil derselben ist . Eine gleichmässige Verteilung des Wassers und somit eine gleichmässige Kühlung sind nicht gegeben . Dies ist vor allem der Fall, wenn äussere Einflüsse wie Wind die Besprühung ablenken . Wegen der mangelnden Dosierbarkeit fliesst überschüssiges Wasser, das nicht verdunstet, zu Boden, was zu Wasserlachen in der Umgebung der gekühlten Textilstruktur führt . Ebenfalls bekannt sind Massnahmen, die mittels Versprühen von Wasser unter einer künstlichen Beschattung und Verdunstung der Wassertröpfchen die Lufttemperatur senken . Auch hier führt das überschüssige Wasser zu einem Niederschlag, zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit und allgemein zu einem unangenehmen Gefühl von Nässe . Es sind mittels Wasserverdunstung gekühlte Textilstrukturen bekannt , die Wasser speichern in einer körnigen Substanz mit hoher Kapazität an Wasseraufnahme ( Patente AU8787898 , CA2249850, ES2162720, FR2761579) oder innerhalb einer anderen geeigneten Schicht ( Produkt Hydrowave von AquaTex Industries Patent ÜS5885912 oder mit Filz umhüllte

Getränkeflasche von SIGG) . In allen Fällen wird das Wasser in das Gewebe eingebracht , indem die Textilstruktur vom Ort ihrer Bestimmung entfernt wird und mit Wasser getränkt wird. Dies geschieht zum Beispiel durch Eintauchen der Textilstruktur in einen mit Wasser gefüllten Behälter . Das gespeicherte Wasser wird über einen gewissen Zeitraum verdunstet, was während dieses Zeitraums zu dem erwähnten Kühleffekt führt, der jedoch nicht kontrolliert oder geregelt werden kann. Nach dem Trocknen der Textilstruktur ist es erforderlich, die Textilstruktur wieder vom Ort ihrer Bestimmung zu entfernen und neu zu benetzen, um den kühlenden Effekt über einen weiteren Zeitraum zu erhalten . Die Tatsache, dass das Wasser innerhalb der Textilstruktur gespeichert wird, führt zu einem hohen Eigengewicht pro Fläche im aufgeladenen Zustand, was für gewisse Anwendungen insbesondere für künstliche Beschattungen nicht akzeptabel ist .

Des weitern sind Strukturen bekannt, die andere physikalische Effekte zur Kühlung ausnützen: Es werden zum Beispiel Packungen aus Eis (Produkt "Heat Shield™" der Firma Clima Tech) , gefrorenem Gel ( "cool athletes vest" der RMIT University Melbourne) , Paraffin ( PECS = "Portable Environmental Control System" der Firma Navy CAP) oder Wachs (Cooling Technology der Firma Glacier Tek) verwendet . Diese Packungen müssen in regelmässigen Zeitabständen in passend kühler Umgebung regeneriert, das heisst von neuem heruntergekühlt werden, bis dass sie ausfrieren, bzw . sich verfestigen . Der Prozess des Kühlens erfolgt wiederum nicht kontinuierlich .

Es sind ebenfalls Kühlstrukturen bekannt, die mit Schläuchen an eine externe Kältemaschine gekoppelt sind. Die einen dieser Kühlstrukturen wirken als Verdampfer in einem über die Kältemaschine geschlossenen Kühlkreis . Die andern Kühlstrukturen wirken als einfache, geschlossene Wärmeaustauscher für eine innerhalb der Kältemaschine gekühlte Flüssigkeit oder ein Gas . Des weitern sind Systeme mit Peltier-Kühlelementen bekannt zum Beispiel für Pilotenhelme . Diese Kühlsysteme erfordern einen hohen technischen Aufwand ausserhalb der Struktur oder machen eine Stromversorgung notwendig .

Aus Patent JP11083230 ist eine Erfindung bekannt, bei der ein Auto oder ein Haus gekühlt wird, indem auf seiner äusseren Struktur ein Gewebe oder ein Holzbrett angebracht ist, welches aus Leitungen kontinuierlich und kontrolliert benetzt wird und Wasser aufsaugt und speichert . Mittels Verdunstung wird die äussere Struktur des Autos oder des Hauses gekühlt . Die Tatsache, dass das Wasser im Gewebe gespeichert wird, macht es im aufgeladenen Zustand schwer und erlaubt es nicht, dass das Gewebe ohne eine zusätzliche mit ihm in Kontakt stehende, tragende, feste Struktur verwendet wird . Diese Struktur muss durch die Verdunstung ebenfalls abgekühlt werden . Dies hat zur Folge, dass die feste Struktur wie beispielsweise die Autodach-Aussenhaut oder die Hauswand gemäss Patent JP11083230 ebenfalls gekühlt werden muss mit dem Nachteil, dass mehr Wasser benutzt werden muss und das System träge reagiert . Zusätzlich sind die Leitungen für die Grobverteilung des Wassers nicht Teil der textilen Struktur, sondern separate Installationen, was die Verwendung dieses Systems bei grossflächigen Anwendungen sehr aufwändig macht . Bei der Verwendung der Erfindung gemäss Patent JP11083230 bei bewegten Fahrzeugen muss unnötig viel Wasser verdunstet werden, weil der Fahrtwind und die äussere Hülle des

Fahrzeugs auch mitgekühlt wird. Zusätzlich ist das System anfällig für Verschmutzungen, verlangt die Montage eines Wassertanks auf dem Dach und funktioniert nicht, wenn das Fahrzeug schräg steht . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, bei Textilstrukturen wie beispielsweise Schatten spendenden Textilien die Möglichkeit einer zusätzlichen Kühlung zu schaffen, indem die Textilie mit der Fähigkeit der Wasserverteilung und -Verdunstung versehen wird. Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe mittels einer flächigen, textilen Struktur gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 gelöst .

Bei der erfindungsgemässe Textilstruktur wird in einer Anordnung, die Teil der Textilstruktur ist, eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, kontrolliert und kontinuierlich oder auch mittels Pulsmodulation zugeführt, gleichmässig verteilt und flächig verdunstet . Aufgrund der zur Verdunstung benötigten Wärme kühlt sich die Textilstruktur ab . Im Vergleich mit festen Strukturen sind textile Strukturen leichter und benötigen weniger Leistung zur Abkühlung . Deswegen kühlt sich eine textile Struktur relativ rasch nach dem Beginn des Verdunstungsprozesses ab . Die gekühlte Textilstruktur entzieht Personen, technischem Gerät, Medikamenten, Lebensmitteln oder Haustieren innerhalb des Wirkungskreises der Struktur Wärme . Im Vergleich mit herkömmlichen, ungekühlten Textilstrukturen, die sich in der Sonne aufwärmen, erfolgt die Wärmeübertragung bei erfindungsgemässen Textilstrukturen in die umgekehrte Richtung, nämlich vom zu schützenden Obj ekt in die Textilstruktur, wo sie für die Wasserverdunstung benötigt wird. Künstliche Beschattungen ohne direkten Kontakt übertragen ihre Wärme mittels Strahlung und Konvektion . Im Fall von Kleidung, die in direktem Kontakt mit der Person ist, findet die Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung statt .

Der durch die Erfindung erzielte Effekt einer erfindungs- gemässen, kühlenden Beschattung ist vergleichbar mit der vom Schatten von Bäumen ausgehenden angenehmen Frische . Die Natur erzielt die Kühlwirkung ebenfalls durch kontrollierte Verdunstung von Wasser . Wird eine erfindungsgemässe kühlende Bekleidung zum Beispiel durch einen Sportler getragen, so wird der Körper nicht durch die Verdunstung von Schweiss gekühlt, sondern durch Wasserverdunstung direkt aus der Bekleidung. Anders als bei Schweiss, muss das dafür benötigte Wasser nicht durch den Körper des Sportlers geschleust werden . Eine erfindungsgemässe Bekleidung entlastet somit den Metabolismus des Sportlers, was vor allem im Hochleistungssport interessant ist . Eine ähnlich vorteilhafte Entlastung des Metabolismus ist vor allem nützlich, wenn die erfindungsgemässe kühlende Bekleidung von älteren, insbesondere von übergewichtigen oder herzkranken Menschen getragen wird.

Anders als beim bekannten Besprühen von Textilien mit Wasser, kann bei der erfindungsgemässen Textilstruktur die zugeführte Wassermenge mittels geeigneten technischen Massnahmen wie regulierbare Pumpleistung oder Ventilen kontrolliert werden . Die zugeführte Wassermenge kann so an die unter den gegebenen Umständen maximal verdunstbare Wassermenge und and die Kühlbedürfnisse angepasst werden, sodass kein überschüssiges Wasser anfällt .

Im Gegensatz zu den bekannten, oben erwähnten Textil- strukturen, die ebenfalls mittels Wasserverdunstung gekühlt werden, wird das Wasser bei der erfindungsgemässen Textilstruktur vorzugsweise nicht in derselben gespeichert , sondern innerhalb der Struktur verteilt und möglichst schnell und ohne Zwischenspeicherung zur Verdunstung gebracht . Ein System zur gleichmässigen Wasserverteilung ist Bestandteil der Textilstruktur . Diese Funktion wird bei bisherigen Textilstrukturen zum Beispiel durch das

Eintauchen derselben in ein Wasserbad erzielt oder durch Leitungen, die nicht Teil der Textilie sind wie beispielsweise JP11083230. Eine erfindungsgemässe Textilstruktur kann ihre kühlende Funktion kontinuierlich aufrechterhalten, ohne vom Ort ihrer Wirkung entfernt zu werden . Da das Wasser vorzugsweise nicht in der Kühlstruktur gespeichert wird, ergibt sich eine erhebliche Reduzierung des Eigengewichts pro Fläche . Dies eröffnet der Textilstruktur neue Anwendungen, die bis j etzt wegen des hohen Eigengewichts pro Fläche nicht zugänglich waren . Deswegen wird im Vergleich mit der Erfindung aus JP11083230 bei der erfindungsgemässen Textilstruktur nur die Textilie und keine mit ihr in Kontakt stehende feste Struktur abgekühlt, was das System effizienter und weniger träge macht .

Wird eine erfindungsgemässe Textilstruktur als Dachauskleidung bei einem Fahrzeug installiert, wie beispielsweise aber nicht ausschliesslich bei einem Personenwagen, kann der Innenraum mit einem vergleichsweise geringeren

Energieaufwand gekühlt werden . Eine Klimaanlage benötigt sehr viel mehr Energie, weswegen sie nur bei eingeschaltetem Motor betrieben werden kann . Eine erfindungsgemässe Kühlvorrichtung erlaubt es , den Innenraum des Fahrzeugs auch bei ausgeschaltetem Motor zu kühlen, zum Beispiel während dem das Fahrzeug auf einem Parkplatz abgestellt ist . Im Vergleich mit der in der JP11083230 vorgeschlagenen Anordnung führt die erfindungsgemässe textile Struktur und ihre Anwendung zu einem erhöhten Kühleffekt mit weniger Verbrauch von Wasser .

Weitere bevorzugte Textilstrukturen sowie Anwendungen sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert . Die Erfindung wird beispielsweise anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen :

Fig . 1 einfachster Fall einer erfindungsgemässen, kühlenden Textilstruktur,

Fig. 2 kühlende Textilstruktur gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig . 3 kühlende Textilstruktur gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel, Fig . 4 kühlende Textilstruktur gemäss einem vierten

Ausführungsbeispiel,

Fig . 5 kühlende Textilstruktur gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel,

Fig . 6 kühlende Textilstruktur gemäss einem sechsten Ausführungsbeispiel,

Fig . 7 Anwendung einer erfindungsgemässen Textilstruktur auf eine kühlende Beschattung,

Fig . 8 Anwendung einer erfindungsgemässen Textilstruktur auf ein kühlendes grossflächiges Zelt, Fig. 9 Anwendung einer erfindungsgemässen Textilstruktur auf ein Zelt,

Fig . 10 Anwendung einer erfindungsgemässen

Textilstruktur auf eine kühlende Beschattung .

Fig. 11 Anwendung einer erfindungsgemässen Textil- Struktur auf ein kühlendes Bekleidungsstück, Fig . 12 Anwendung einer erfindungsgemässen Textil- struktur auf ein kühlendes Bekleidungsstück,

Fig . 13 Anwendung einer erfindungsgemässen Textil- struktur auf eine Dachauskleidung von Fahr- zeugen,

In Fig. 1 ist der einfachste Fall einer erfindungsgeinässen kühlenden Textilstruktur skizziert . Sie besteht aus einer Textilschicht (1 ) , die als gewobene, gestrickte oder aus einem Flies bestehende, poröse und hydrophile Diffusionsschicht ausgebildet ist, mit der Funktion der gleichmässigen feinen Wasserverteilung, einer Vielzahl über die Fläche der Diffusionsschicht verteilter flexibler und als Teil der Textilie ausgebildeter Leitungen (2) , das heisst offener oder geschlossener Kanäle oder Röhrchen, mit der Funktion der gleichmässigen groben Wasserverteilung und dazu mit einer Vielzahl von Öffnungen ( 3 ) , das heisst Schlitzen, Löchern oder Poren versehen sind. Die Leitungen ( 2 ) sind Teil der Textilie und sind mit einer mechanisch flexiblen Verbindung dicht mit der Diffusionsschicht (1) verbunden zum Beispiel aber nicht ausschliesslich durch Bestickung, Nähen, Aufkleben oder Einweben . Die kühlende Textilstruktur besteht weiter aus einem Verteiler ( 4 ) , der eine Flüssigkeit (5 ) , vorzugsweise Wasser, in geregeltem Fluss durch eine Speisestelle ( 6) in die Leitungen (2 ) einspeist . Die eingespeiste Flüssigkeit ( 5 ) gelangt durch die Öffnungen (3 ) in die Diffusionsschicht ( 1 ) und verteilt sich dort fein und verdunstet hierauf flächig . In vielen Anwendungen ist es allerdings vorteilhaft, diesen einfachsten Fall zu erweitern, wie in den weiteren Ausführungsbeispielen gezeigt .

In Fig . 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, wo zusätzlich zu den in Fig . 1 gezeigten Komponenten und ihren Referenznuπunern ( 1 ) , (2 ) , ( 3 ) , ( 4 ) , ( 5 ) und ( 6) beide

Seiten des Diffusionsschicht ( 1 ) mit j e einer Schicht ( 7 ) und ( 8 ) versehen sind . Jede dieser Schichten kann j e nach Anwendung wasserdicht, dampfdurchlässig und/oder schmutz abweisend ausgestaltet sein . Somit kann die flächige Verdunstung einseitig oder beidseitig ermöglicht werden . Mit dieser Anordnung ist es auch möglich, die Oberflächen der erfindungsgemässen kühlenden Textilstruktur trocken zu halten, was vor allem bei der Anwendung für Bekleidungen von Vorteil ist . Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig . 3 dargestellt, wo die gleichen Komponenten ( 1) , (2 ) , (5 ) , (7 ) und ( 8 ) ohne die Öffnungen (3 ) , des Verteilers (4 ) und der Speisestellen ( 6) gezeigt sind . Die zwischen den beiden Schichten (7 ) und ( 8 ) liegende Diffusionsschicht (1) ist unterbrochen, und formt so die Leitungen ( 2 ) , welche die gleichmässige Grobverteilung der Flüssigkeit (5) in der Textilie gewährleisten . Die Flüssigkeit ( 5 ) dringt von den Leitungen in die Diffusionsschicht (1 ) ein, verteilt sich gleichmässig in der textilen Struktur und verdunstet flächig durch die Schichten (7 ) und/oder ( 8 ) , j e nachdem, welche davon dampfdurchlässig ausgebildet wurde .

Ein viertes Ausführungsbeispiel ist in Fig . 4 dargestellt, wo die gleichen Komponenten ( 1 ) , (2 ) , (5 ) , ( 7 ) und ( 8 ) mit Ausnahme der Öffnungen ( 3 ) , des Verteilers (4 ) und der Speisestellen ( 6) gezeigt sind. Die Verbindung der Diffusionsschicht ( 1) mit mindestens einer ihrer Beschichtungen ( 7 ) oder ( 8 ) ist unterbrochen und formt so die flexiblen Leitungen (2 ) für die grobe Verteilung der Flüssigkeit ( 5 ) in der textilen Struktur . Zur Vermeidung des direkten Ausfliessens von Flüssigkeit aus den flexiblen Leitungen ( 2 ) ist die der Leitung benachbarte Schicht ( 7 ) vorzugsweise wasserdicht auszuführen .

Ein fünftes Ausführungsbeispiel ist in Fig . 5 dargestellt, wo die gleichen Komponenten ( 1 ) , ( 5 ) und ( 8 ) ohne die

Öffnungen (3 ) , den Verteiler ( 4 ) , die Speisestellen ( 6 ) und eine Beschichtung (7 ) gezeigt sind. Die Grobverteilung der Flüssigkeit wird in diesem Ausführungsbeispiel anstatt in den flexiblen Leitungen (2 ) aus Fig . 1 , Fig . 2 , Fig . 3 und Fig . 4 durch mindestens einen Zwischenraum ( 9) zwischen den beiden miteinander verbundenen, beispielsweise genähten, gesteppten oder verwobenen Schichten ( 1 ) und ( 8 ) der textilen Struktur gewährleistet . In Fig . 5 ist der Zwischenraum zur Grobverteilung beispielhaft zwischen der Diffusionsschicht ( 1 ) und der Beschichtung ( 8 ) dargestellt, die durch eine Naht ( 10 ) lose miteinander verbunden sind. Die dem Zwischenraum zugewandten Oberflächen der textilen Schichten (in Fig . 5 ) können derart gestaltet sein, dass Effekte wie Kapillarkräfte, oder die Wirkung von gut benetzbaren und schlecht benetzbaren Oberflächen oder Oberflächenteilen der Wasserverteilung in der textilen Struktur förderlich sind.

Ein sechstes Ausführungsbeispiel ist in Fig . 6 gezeigt, das sich besonders für schräg montierte Textilien als Teil einer künstlichen Beschattung eignet . Die erfindungsgemässe Textilie ( 11) ist auf ihrer Oberseite mit einem Muster aus hydrophiler und/oder hydrophober Beschichtung versehen sowie alternativ oder ergänzend aus flachen Vertiefungen oder Webmustern . Das Muster und/oder die Vertiefungen bilden Orte ( 12 ) , wo sich eine kleine Flüssigkeitsmenge ansammeln kann . Beim Überlaufen aus den Orten ( 12 ) läuft die Flüssigkeit ( 5 ) kaskadenartig in die nächst tiefer gelegenen Orte ( 12 ) . So verteilt sich die Flüssigkeit ( 5) auf der gesamten Fläche der erfindungsmässigen textilen Struktur . Von den Orten ( 12 ) verdunstet es und kühlt die Textilie ( 11) ab .

Ein erstes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemässen textilen Struktur auf künstliche Beschattungen ( 13 ) ist in Fig. 7 dargestellt . Ihre Funktionsweise wird im Folgenden, anhand von beispielhaften Temperaturwerten, erläutert, wobei von einer Lufttemperatur von 30⁰C ausgegangen wird. Die vom Menschen empfundene Temperatur wird im Wesentlichen durch die Lufttemperatur, die Temperatur von Strahlungs- quellen und die Luftgeschwindigkeit bestimmt . Empirische, quantitative Zusammenhänge sind in ISO 7730 normiert . Wenn j emand der direkten Sonne ausgesetzt ist, empfindet er eine heisse Temperatur, da die Sonne eine Strahlungsquelle von 5500⁰C darstellt . Sucht er Schutz unter einer konventionel- len Beschattung, die sich bei starker Sonneneinstrahlung auf beispielsweise 50⁰C aufheizen kann, so stellt diese für den Menschen eine wärmende Strahlungsquelle im thermischen Infrarot dar, die über einen grossen Raumwinkel ( 14 ) auf den Menschen einwirkt . Die empfundene Temperatur liegt somit über der Lufttemperatur von zum Beispiel 30⁰C . Das unangenehme Gefühl ist vor allem vorhanden, wenn die übertragene Wärme wie bei konventionellen künstlichen Beschattungen über den Kopf eingestrahlt wird.

Ist die künstliche Beschattung ( 13 ) aus einer erfindungsgemässen textilen Struktur hergestellt, die sich beispielsweise auf eine Temperatur von 20⁰C kühlen lässt, stellt diese eine kalte Strahlungsquelle über einen grossen Raumwinkel ( 14 ) dar und entzieht der Person somit Wärme . Ein zweiter Effekt stellt sich ein, da die gekühlte, erfindungsgemässe textile Struktur die Luft direkt unter ihr abkühlt auf zum Beispiel 21 °C . Aufgrund ihrer tieferen Temperatur ist diese Luft schwerer als die Umgebungsluft von zum Beispiel 30⁰C . Als Folge des Dichteunterschieds bildet sich eine Konvektionsströmung ( 15 ) von gekühlter Luft von der Beschattung zur Person . Auch bei Windstille stellt sich somit eine Luftströmung unter einer gekühlten, künstlichen Beschattung ein . Die Lufttemperatur, die Temperatur von Strahlungsquellen und die Luftgeschwindigkeit bestimmen vorwiegend die empfundene Temperatur, welche durch die geschilderten Mechanismen unter einer erfindungsgemässen, gekühlten Beschattung bei heissen klimatischen Bedingungen viel angenehmer als unter einer konventionellen Beschattung ist . Die Schattenqualität erreicht diej enige eines Baumes . Ein zweites Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemässen textilen Struktur auf eine grossflächige künstliche Beschattungen ( 13) ist in Fig . 8 dargestellt . Die Verwendung der erfindungsgemässen textilen Struktur als eigenständige und freitragende Struktur wie ein Zelt erlaubt den gleichen architektonischen und künstlerischen Freiraum wie bei einer konventionellen Beschattung mit der zusätzlichen Funktion der Kühlung und der beschriebenen Komfortverbesserung im Wirkungsbereich der künstlichen Beschattung.

Ein drittes analoges Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemässen Struktur auf Zelten ist in Fig . 9 dargestellt . Die Figur zeigt ein Zelt mit geschlossenen Seitenwänden (36) auf drei Seiten, von oben her gesehen . Die schwach schief aufgespannte und wasserdichte Dachplane (37 ) bildet ein Pultdach und ist auf ihrer Oberseite mit einer in Streifen ausgebildeten Diffusionsschicht (1) versehen . Diese Diffusionsschicht wird durch kleine Öffnungen aus den Leitungen ( 2 ) mit Wasser gespiesen . Das Wasser kommt aus dem Wasserbehälter ( 38 ) durch das

Verbindungsstück (18 ) und durch das regelbare Ventil (39) in den Verteiler ( 4 ) , von wo aus es gleichmässig in die Leitungen (2 ) verteilt wird. Der Wasserbehälter ( 38 ) ist an der obersten Stelle des Zeltes angebracht, sodass der Höhenunterschied ausreichend Druck liefert, um das Wasser im ganzen System zu verteilen . Mit dem regelbaren Ventil ( 39 ) kann die Wassermenge und somit die Kühlleistung gesteuert werden . Das System von Diffusionsschicht ( 1) , Leitungen (2 ) und Verteiler ( 4 ) aus Fig . 9 kann aussen mit einer dampfdurchlässigen Schicht abgedeckt sein (nicht eingezeichnet ) um die Kühlvorrichtung vor Schmutz zu schützen .

Ein viertes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemässen Struktur auf Markisen ist in Fig. 10 dargestellt . Die Figur zeigt eine schwach schief aufgespannte, kühlende Markise von schräg oben . Sie besteht im Wesentlichen aus einer hydrophoben, für Wasserdampf durchlässigen, zugelastischen, textilen Oberschicht ( 40 ) und einer hydrophilen, porösen textilen Diffusionsschicht ( 1 ) darunter . Das Wasser wird in diesem Beispiel nicht wie in den anderen Beispielen durch Leitungen grob verteilt, sondern rinnt auf schmalen, dünnen, hydrophilen Lackstreifen (41) auf der mikroporösen Oberschicht ( 40 ) . Diese Lackstreifen ( 41 ) haben Löcher, die das Eindringen eines Teils des auf den Lackstreifen (41) herunter laufenden Wassers in die Diffusionsschicht ( 1 ) erlauben .

Das Wasser wird aus der Wasserzuleitung ( 42 ) über ein einstellbares Ventil ( 43 ) in den horizontalen Verteiler ( 5) geleitet . Der Verteiler ( 5 ) weist vertikal über den

Lackstreifen ( 41 ) Löcher auf, sodass das Wasser aus dem Verteiler (5) genau auf die Lackstreifen (41) tropft . Dann läuft es über die Lackstreifen ( 41 ) und sickert durch die oben beschriebenen Öffnungen in die Diffusionsschicht ( 1 ) . Zur Kühlung wird das Ventil ( 43 ) so eingestellt, dass das Wasser progressiv die gesamte Diffusionsschicht ( 1) der Markise befeuchtet, dass aber kein überschüssiges Wasser anfällt .

Ein fünftes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemässen textilen Struktur auf Bekleidungen ist in Fig . 9 dargestellt . Die erfindungsgemässe Textilstruktur überdeckt mit Vorteil, aber nicht ausschliesslich nur einen Teil der Bekleidung, wie zum Beispiel die Rückenpartie einer Oberbekleidung . Das Wasser wird durch die Leitungen (2 ) grob auf der Textilstruktur verteilt und gelangt in die Diffusionsschicht ( 1 ) der erfindungsgemässen textilen Struktur, wo es fein verteilt wird und anschliessend flächig verdunstet . Wir sehen Leitungsröhrchen (2 ) aus weichelastischem

Kunststoff vor, die vorzugsweise in Schlangenlinien laufen und die j e eine Reihe von Öffnungen in Form von Löchern oder kurzen Schlitzen aufweisen. Die Röhrchen können zwecks vereinfachtem Zusammenbau durch laterale Verbindungen (nicht eingezeichnet) zu einem flächig zusammenhängenden Netz verbunden werden . Die Röhrchen sind durch Zickzacknähte, Klebepunkte, Schweisspunkte, etc . mit der ebenfalls weich zugelastischen, biegsamen und vorzugsweise gestrickten Diffusionsschicht ( 1 ) verbunden . Nach Einbau in ein passendes Kleidungsstück liegt diese Stretch

Kühlstruktur gleichförmig auf dem Körper auf und erlaubt damit eine flächenmässig homogene Kühlung.

Die Leitungsröhrchen (2 ) werden von einem Verteiler ( 4 ) , dieser von einer Pumpe ( 17 ) und diese wiederum über eine Zuleitung ( 18 ) von einem Wasserbehälter ( 19 ) mit Wasser gespeist . Alle diese Bauteile sind aus j eweils passend weichflexiblen bzw. passend formbeständigen Materialien hergestellt . Die Pumpe ( 17 ) kann mit Vorteil als umkehrbare flache Kolben- oder Balgenpumpe ausgeführt werden und wird durch leichtes Quetschen mit der Hand betätigt . Jede einmalige Betätigung der Pumpe (17 ) ergibt einen Puls von gefördertem Wasser und damit eine Kühlung mit einer Zeitdauer von einigen Minuten . Betätigt der Benutzer die Pumpe ( 17 ) nicht mehr, dann hört die Kühlwirkung graduell auf . Durch Variieren der Häufigkeit der Betätigung der Pumpe ( 17 ) kann der Benutzer die mittlere Kühlleistung der erfindungsgemässen Textilstruktur regeln . Ist die Pumpe ( 17 ) in ihrer Wirkung umkehrbar, dann kann der Benutzer den Verteiler ( 4 ) und die Leitungen (2 ) auch leer pumpen, wobei das Wasser in den Wasserbehälter ( 19 ) zurück befördert wird und die Kühlleistung rasch aufhört .

Ein sechstes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemässen Struktur auf einer Weste ist in Fig . 12 dargestellt . Die vorne aufknöpfbare Weste hat im gezeigten Beispiel eine erfindungsgemässe Kühlvorrichtung in der Rückenpartie und ist von vorne aufgeschnitten gezeigt . Die Weste besteht auf ihrer äusseren Fläche aus einem luftdurchlässigen und Wasser abstossenden Gewebe (20 ) , das in Fig . 12 von seiner inneren Seite her zu sehen ist . Auf dieser inneren Seite sind flexible Leitungen (2 ) angebracht, die auf der Seite links in Fig. 12 verschlossen sind und auf der Seite rechts in Fig. 12 vom Verteiler (4 ) mit Wasser versorgt werden. Dieses Wasser wird mit einer von Hand betriebenen Pumpe ( 17 ) durch das Leitungsstück ( 18 ) gefördert . Es kommt aus zwei in den Schultern bzw . in die Oberärmel eingelassenen Wasserbehältern ( 19) , die miteinander über die Leitung (21 ) verbunden sind. Das Wasser gelangt aus den Leitungen (2 ) durch kleine Öffnungen in die Diffusionsschicht ( 1 ) . Das Wasser benetzt eine gewisse Fläche der Diffusionsschicht entlang der Leitungen (2 ) , welche so verteilt werden müssen, dass die Benetzung gleichmässig über die zu kühlende Fläche stattfindet . Das Wasser verdunstet nach aussen und gewährleistet so die gewünschte Kühlwirkung . Gegen innen wird die kühlende Partie mit einem dünnen, reissfesten und wasserdichten Futterstoff (22) abgeschlossen, sodass der Träger der Weste kein Gefühl von Nässe empfindet .

Ein siebtes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemässen Struktur auf Dachauskleidungen von Fahrzeugen ist in Fig . 13 dargestellt . Die Figur zeigt eine aufgeschnittene Schrägansicht der erfindungsmässen Kühlvorrichtung im Fahrzeugdach eines Personenwagens . Vor dem gewölbten Aussendach (23 ) aus Stahlblech befindet sich die Windschutzscheibe (24 ) . Durch eine Öffnung, zum Beispiel einen langen Schlitz (25 ) oberhalb der Windschutzscheibe (24 ) , wird Luft in die Verdunstungskammer (26) zwischen Aussendach (23 ) und Dachauskleidung (bestehend aus ( 1) und (27 ) ) eingesogen . Der entstehende Luftstrom erzeugt in der Verdunstungskammer eine erzwungene Konvektion auf der Oberseite der Diffusionsschicht ( 1 ) . Die Luft nimmt Feuchtigkeit auf und wird zum Beispiel durch die beiden hohl ausgestalteten hintersten Säulen (28 ) mittels eines passend dimensionierten Lüfters (29) in die hinteren Radkästen (30 ) abgesaugt .

Die Dachauskleidung besteht nach oben aus einer porösen, hydrophilen Diffusionsschicht ( 1 ) und nach unten aus einer wasser- und gasdichten Aussenschicht (27 ) . Letztere ist vom Wageninneren direkt sieht- und berührbar und bleibt trocken . Sie ist auf ihrer Oberseite mit der Diffusionsschicht ( 1 ) flächig verbunden, zum Beispiel durch Klebungen oder durch Nähte . Die Diffusionsschicht wird durch die Leitungen (2 ) mit Wasser getränkt, die vom Verteiler ( 4 ) mit Wasser versorgt werden. Durch eine geeignete Anordnung, zum Beispiel durch das Führen der Leitungen (2 ) zwischen der Diffusionsschicht ( 1) und der Aussenschicht ( 27 ) ist sicherzustellen, dass sich das Wasser zuerst in der Diffusionsschicht ( 1) verteilt, bevor es in Kontakt mit dem darüber erzeugten Luftstrom kommt . Das Wasser wird in einem geeigneten Behälter ( 31 ) gelagert und gelangt über eine Pumpe ( 32 ) in die Zuleitung ( 33 ) und schliesslich in den Verteiler ( 4 ) . Mit Hilfe einer Feuchtigkeitsmessung ( 34 ) und Temperaturmessungen in der Verdunstungskammer (26 ) und im Wageninneren können die Pumpe ( 32 ) und die Gebläse ( 29) in geeigneter Weise gesteuert werden, um die gewünschte Kühlwirkung zu erzielen . Das Fahrzeug ist mit einer Lüftung (35 ) ausgestattet, die mit einem Ventilator, einem Staubfilter und mit regelbaren Düsen ausgerüstet ist . Diese Lüftungsanlage oder ein etwas geöffnetes Fenster erlaubt das Nachströmen der von der Kühlanlage aus dem Innenraum abgesaugten Luft .

Im Vergleich mit der Anwendung auf Fahrzeugkühlungen gemäss dem Patent JP11083230 hat die hier beschriebene Anwendung der erfindungsgemässen textilen Struktur den Vorteil, dass weniger Wasser verwendet werden muss , da durch eine bessere Anordnung der kühlenden Fläche das Dach innen gekühlt wird. Das von der Sonne direkt erhitzte Aussendach des Fahrzeuges wird nicht gekühlt . Des weiteren muss der Fahrtwind nicht mitgekühlt werden, sondern ein kontrollierter und kanalisierter Luftstrom. Das System gemäss der hier beschreibenen Anwendung ist weniger Empfindlich auf Verschmutzung . Eine analoge erfindungsgemässe Vorrichtung kann auch zur Kühlung von stationären Innendächern von Zelten, Häusern aber auch von Markisen einsetzt werden . Bei den in den Fig . 1 bis 13 dargestellten textilen Struktur sowie Anwendungen handelt es sich selbstverständlich nur um Beispiele, welche auch x beliebige Art und Weise abgeändert, modifiziert oder ergänzt werden können . Grundsätzlich wichtig ist, dass in einer textilen Struktur eine Anordnung vorgesehen ist, um Flüssigkeit wie insbesondere vorzugsweise Wasser in der textilen Struktur derart kontinuierlich oder pulsmoduliert fein zu verteilen, dass durch Verdunstung ein Kühleffekt erzielt werden kann .

Referenznummern für Figuren

( 1) Diffusionsschicht, Feinverteilung ok.

(2) flexible Leitungen, Grobverteilung ok.

(3) Öffnungen zwischen (1) und (2) ok.

( 4) Verteiler, Einspeisung in (2) ok.

(5) Wasser bzw. Flüssigkeit ok.

( 6) Speisestelle (Verzweigung vom Verteiler in die Leitungen) ok.

(7) erste Beschichtung ok.

(8) zweite Beschichtung ok.

( 9) Zwischenraum zwischen zwei Schichten ok.

(10 ) Naht zur Verbindung zweier Schichten ok.

( 11) Textilie bei einem Zelt .

( 12 ) Muster auf der Oberschicht der Textilie eines Zeltes .

(13) künstliche Beschattung ok.

(14 ) Raumwinkel bei künstlichen Beschattungen ok.

(15) KonvektionsStrömung ok.

(16) Bekleidung ????

(17 ) Pumpe ok.

(18 ) Zuleitung zwischen Wassertank und Pumpe ok.

(19) Wassertank bei der Bekleidung ok.

(20) äusserstes Gewebe der Weste ok.

(21) Verbindung der beiden Wasserbehälter in den Schultern ok.

(22) Futterstoff der Weste ok.

(23) Gewölbtes Aussendach bei einem Personenwagen ok.

(24) Windschutzscheibe eines Personenwagens ok.

(25 ) Schlitz oberhalb der Windschutzscheibe eines Personenwagens ok.

(26) Verdunstungskammer zwischen Dachauskleidung und Dach ok.

(27 ) Aussenschicht im Dach eines Personenwagens ok.

(28 ) Hinterste Säulen des Daches eines Personenwagens ok.

(29) Lüfter zur Absaugung in die hinteren Radkästen ok.

(30 ) Hintere Radkästen eines Personenwagens ok.

(31) geeigneter Wasserbehälter in einem Personenwagen ok.

(32) Wasserpumpe in einem Personenwagen ok.

(33) Zuleitung von der Pumpe zum Verteiler (4 ) in einem Pers' wagen ok.

(34 ) Feuchtigkeitssensor ok.

(35) Lüftungsanlage eines Personenwagens ok.

(36) Seitenwände beim Zelt ok.

(37 ) Dachplane des Zelts ok. (38 ) Wasserbehälter beim Zelt ok.

(39) Regelventil beim Zelt ok.

(40 ) obere textile Schicht bei Markisen ok.

( 41 ) Lackstreifen auf der Oberschicht bei einer Markise ok.

(42 ) Wasserzuleitung der Markise ok.

(43 ) Einstellbares Ventil bei der Markise ok.

Claims

Patentansprüche

1. Flächige, textile Struktur zum Kühlen, aufweisend mindestens eine Schicht mit der Fähigkeit, eine Flüssigkeit in der Struktur oder an deren Oberfläche gleichmässig zu verteilen und zur Verdunstung zu bringen .

2. Flächige, textile Struktur gemäss Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, durch mindestens eine Diffusionsschicht, wobei die Feinverteilung der Flüssigkeit innerhalb der vorzugsweise hydrophoben Diffusionsschicht stattfindet .

3. Flächige, textile Struktur gemäss Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsschicht auf mindestens einer Seite mit einer Schicht versehen ist, die j e nach Anwendung wasserdicht, dampfdurchlässig und/oder Schmutz abweisend ist .

4. Flächige, textile Struktur nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung Leitungen aufweist zur groben Flüssigkeitsverteilung, welche mit der Diffusionsschicht durch Öffnungen verbunden sind, weiter aufweisend einen Verteiler zur geregelten

Einspeisung der Flüssigkeit in die flexiblen Leitungen bzw . von diesem in die Diffusionsschicht, um flächig zu verdunsten und somit die textile Struktur zu kühlen.

5. Flächige, textile Struktur nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen aus einzelnen oder aus flächig zu einem Netz verbundenen, schlangenförmig gekrümmten elastischen Leitungen bestehen .

6. Flächige, textile Struktur nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass flexible Leitungen zur groben Verteilung der Flüssigkeit durch Unterbrechungen in der Diffusionsschicht und durch äussere Schichten gebildet werden .

7. Flächige, textile Struktur nach einem der Ansprüche 4 , 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Leitungen zur groben Verteilung der Flüssigkeit durch unterbrochenen Verbindungen zwischen der Diffusionsschicht und mindestens einer ihrer Beschichtungen gebildet wird.

8. Flächige, textile Struktur gemäss einem der Ansprüche 1 , 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Grobverteilung der Flüssigkeit durch mindestens einen Raum zwischen zwei Schichten der textilen Struktur gebildet wird.

9. Flächige, textile Struktur gemäss Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Grobverteilung und die Feinverteilung des Wassers auf der schrägen Oberfläche mit einem Muster aus hydrophoben und/oder aus hydrophilen Material erreicht wird.

10. Anwendung einer erfindungsgemässen textilen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf künstliche Beschattungen wie beispielsweise aber nicht ausschliesslich Sonnenstoren, Markisen, Zelte und Sonnenschirme dadurch gekennzeichnet, dass das textile Material oder ein Teil davon gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist und somit mittels Flüssigkeitsverdunstung gekühlt werden kann und als Folge davon die von Menschen empfundene Temperatur unter einer solchen Beschattung im Gegensatz zu konventionellen Beschattungen auch bei heissen klimatischen Verhältnissen angenehm kühl ist .

11. Anwendung einer erfindungsgemässen textilen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf einer Markise bestehend im Wesentlichen aus einer hydrophoben, für Wasserdampf durchlässigen, vorzugsweise zugelastischen textilen Oberschicht und darunter einer hydrophilen porösen, textilen Diffusionsschicht , wobei das Wasser auf schmalen, dünnen hydrophilen Streifen wie Lackstreifen auf der mikroporösen Oberschicht rinnt und diese Lackstreifen

Löcher haben, die das Eindringen mindestens eines Teils des auf dem Lackstreifen herunterlaufenden Wassers in die Diffusionsschicht erlauben.

12. Anwendung einer erfindungsgemässen textilen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf Bekleidungen, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Material oder ein Teil davon wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert ausgebildet ist und somit mittels Flüssigkeitsverdunstung gekühlt werden kann .

13. Anwendung einer erfindungsgemässen textilen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf Dachauskleidungen von Fahrzeugen wie Automobilen, Wohnwagen, Bussen oder Schiffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachauskleidung als textile Struktur wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert ausgebildet ist und so mittels Verdunstung im Zwischenraum zwischen Dach und Dachauskleidung auch ohne eingeschalteten Motor eine energieeffiziente Kühlwirkung erzielt werden kann .

14. Anwendung einer erfindungsgemässen textilen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf Teppiche zur Vermeidung von im Sommer sich aufheizenden Terrassenböden, oder Umhüllungen wie Taschen, Koffer, Kisten und Lastwagenplanen für technische Geräte, Medikamente, Lebensmittel oder Haustiere .

15. Anwendung einer erfindungsgemässen textilen Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auf Gewächshäuser oder Pflanzungen zur Regulierung der Temperatur.

16. Verfahren zum Kühlen mittels einer flächigen textilen Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass kontinuierlich oder gepulst einer Diffusionsschicht in der textilen Struktur eine Flüssigkeit wie Wasser mittels einer in der textilen Struktur integriert angeordneten Anordnung zugeführt wird und die Flüssigkeit verdunstet, um die textile Struktur zu kühlen .