WO2010099861A1 - Klimadecke - Google Patents

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WO2010099861A1
WO2010099861A1 PCT/EP2010/000903 EP2010000903W WO2010099861A1 WO 2010099861 A1 WO2010099861 A1 WO 2010099861A1 EP 2010000903 W EP2010000903 W EP 2010000903W WO 2010099861 A1 WO2010099861 A1 WO 2010099861A1
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WO
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heat exchange
exchange element
storage device
heat storage
ceiling
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PCT/EP2010/000903
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Oliver Burkhardt
Klaus Paul Koch
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Rehau Ag + Co
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Publication date
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    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a Klimadecke comprising a line through which a heat transfer medium can flow, a latent heat storage device and a heat exchange element with a heat exchange surface for exchanging heat energy with the environment, wherein the line, the latent heat storage device and the heat exchange element are coupled to the thermal interaction.
  • a generic Klimadecke is known for example from the document EP 1 371 ⁇ 15 B1.
  • a commercial ceiling element which consists of support rails, in which fluid-flow pipelines run lines that with the ceiling element in a thermal interaction in
  • the latent heat storage contain a phase change material, PCM (phase changing material).
  • a disadvantage of this prior art is that the principle of operation is based on a direct connection between the line and the applied latent heat store.
  • the latent heat storage is located immediately adjacent to the line. This results from the laying of the PCM-filled bag until after one or more heating / cooling cycles, the maximum system-dependent heat exchange between the latent heat storage and piping, where the PCM melts in the bags or solidifies again and thus by the weight of the Pipes clings.
  • the result is an uncertain heat transfer with any trapped air between the pipe and bag and between bag and PCM. Whether ultimately the bags actually touch the lines evenly and thus there is an optimal heat transfer, can be controlled in a closed ceiling system only subsequently or only poorly.
  • the invention has for its object to provide a more energy-efficient Klimadecke with improved teresertem thermal response.
  • the invention discloses a Klimadecke comprising a line through which a heat transfer medium, a latent heat storage device and a heat exchange element with a heat exchange surface for exchanging heat energy with the environment, wherein the line, the latent heat storage device and the Heat exchange element are coupled to the thermal interaction, wherein the line extends at least partially within the heat exchange element.
  • the latent heat storage device and the heat exchange element can be coupled flat and constitute a planar composite.
  • the heat exchange element is in thermal interaction with a room to be tempered via the heat exchange surface.
  • the heat exchange element can be used during the day as a heat conductor between space and the latent heat storage device.
  • the latent heat storage device can be melted via the heat energy contained in the room, for example by solar radiation and loaded with heat.
  • the heat exchange element can be used as a link between the latent heat storage device and the line for the nightly surface discharge of the latent heat storage device.
  • the Klimadecke invention has the advantage of using the increased heat capacity. By loading the elements with heat, the room temperature peaks are postponed or even cut off in the evenings. A more pleasant room feeling is the result. In the evenings or at night is then through the use of an external air conditioning unit, to which the line is connected, the daytime stored energy in the latent heat storage device dissipated again, so that the full storage capacity is available again the next day.
  • the nightly use of the air conditioner creates an economic advantage when using the low night-time electricity.
  • the heat exchange element directly contacts the latent heat storage device.
  • the heat exchange element can distribute the heat energy and smoothly and extensively introduce it into the latent heat storage device. Thereby, a particularly uniform melting and solidification of the phase change material in the latent heat storage device can be achieved, and the thermal response of the air-conditioning ceiling is further improved.
  • the heat exchange element and the latent heat storage device are connected in a material-locking and / or form-fitting manner.
  • a good contact and thus a good heat transfer between the heat exchange element and the latent heat storage device is ensured at all times.
  • a cohesive connection is achieved for example by adhesive.
  • the heat exchange element and the latent heat storage device are preferably of a peripherally embracing, e.g. Surround U-shaped profile frame, which can additionally increase the contact pressure between the heat exchange element and the latent heat storage device.
  • a compact sandwich composite is created, which further facilitates the handling of the air conditioning ceiling during transport and installation.
  • An air-conditioned ceiling provided with a surrounding frame is ideal for use as so-called ceiling canopy, which does not close off to the surrounding walls of a room.
  • heat exchange element and the latent heat storage device are connected via an adhesive containing additives to increase the thermal conductivity.
  • a very good heat conduction as well as a very good heat distribution can be accomplished via the adhesive, in order to ensure a uniform melting and thus a full utilization of the phase change or -Ver skilledungsmaterials. This further improves the thermal response of the air conditioning ceiling.
  • Particularly suitable additives for increasing the thermal conductivity are metal powders, in particular aluminum powder, or graphite-containing adhesive. It may prove to be advantageous if the heat exchange element and / or the latent heat storage device is / are substantially plate-shaped.
  • the air-conditioning ceiling according to the invention can be realized with a very low overall height and easily stacked, which favors the storage and transport of the air-conditioning ceiling.
  • the climate ceiling according to the invention in this embodiment can also be well inserted in rooms with low ceiling height.
  • the heat exchange element and the latent heat storage device are arranged substantially parallel to each other. This allows the climate ceiling with a particularly low height realize. Incidentally, an excellent heat exchange takes place via the parallel elements. Thus, in this embodiment, the advantage can be achieved that the heat exchange element and the latent heat storage device have a large contact area over which large amounts of heat are transferable.
  • the line contacts the heat exchange element over a quarter of the circumference of the line, preferably over half the circumference of the line, preferably over more than half the circumference of the line.
  • the heat transfer coefficient is i.a. depending on the contact surface of the two elements.
  • the amount of heat that can be transferred increases with the contact area.
  • the heat transfer coefficient is significantly greater when the conduit contacts the heat exchange element over a flat portion of the circumference of the conduit.
  • the conduit is embedded in the heat exchange element.
  • the line is usually completely surrounded by the heat exchange element, so that by means of the passage of large amounts of heat between the line and the heat exchange element can be transferred, while energy losses are minimized.
  • the conduit is spaced from the latent heat storage device.
  • the heat transfer takes place via Kondutation of the line to the heat exchange element and from there flat on or in the latent heat storage device.
  • the phase change material is detected over a wide area and thus more uniformly and faster melted or solidified. In the conventional solution, this occurs only locally or punctiform in the area where there is contact between the line and the latent heat storage device. It can be assumed that the time for the melting or solidification in the conventional solution is significantly longer.
  • the line is laid loop-shaped, spiral or meandering.
  • the heat exchange element consists essentially of stone, preferably made of stone, preferably gypsum.
  • a made of this material heat exchange element can be excellently insert into a building whose walls consist for example of concrete.
  • the stone is easy to shape and can be easily brought to its intended shape.
  • gypsum proves to be particularly advantageous because the material is readily available, can be provided inexpensively and can be easily transferred under embedding of the line in the intended form.
  • the heat exchange element is designed as a plasterboard. A plasterboard is available inexpensively and relatively stable.
  • the heat exchange element contains additives to increase the thermal conductivity.
  • Particularly suitable as additive is graphite, which can be mixed in excellently with the materials for producing the heat exchange element.
  • the heat exchange element should have a thermal conductivity greater than 0.2 W / mK, preferably in the range between 0.2 W / mK and 0.5 W / mK.
  • the material of the heat exchange element can be organic, inorganic and / or mineral.
  • a plasterboard with graphite content of between 5 and 25% by weight, preferably between 15 and 20% by weight can be used as the heat exchange element.
  • the gypsum plaster board has a thermal conductivity in the range of 0.25 W / mK without graphite content. With a graphite content of between 5 and 25% by weight, the thermal conductivity of the plasterboard is in the range of 0.52 W / mK.
  • this weight fraction can be replaced by metal fiber and / or powder.
  • the latent heat storage device contains a graphite matrix infiltrated with phase change materials.
  • the graphite matrix which includes, for example, perforated graphite plates, has excellent inherent thermal conductivity and has the object of uniform heat distribution within the phase change material so as not to provide insulation by an already molten phase change material.
  • the latent heat storage device comprises containers filled with phase change material, wherein at least one container wall, preferably the container walls, are designed to be oxygen diffusion-tight and / or water vapor diffusion-tight.
  • phase change materials are preferably in particular paraffins or salts or salt hydrates, which in the temperature range between +/- 0 0 C and + 50 0 C, preferably between +15 ° C and + 30 0 C, preferably between +20 0 C and +22 0 C have a phase transition.
  • the phase change materials are subject to property changes due to the action of oxygen.
  • the phase change material is infiltrated in a graphite matrix and then welded in an oxygen diffusion-tight aluminum foil and brought into plate form. This can ensure that the phase change material also retains its phase change properties in the long term.
  • the latent heat storage device is conductively coupled to the line.
  • conductive in this context means that the latent heat storage device and the conduit are in contact, at least indirectly, with measures taken to promote the thermal interaction between the latent heat storage device and the conduit.
  • heat is transferred over a large area via solid material between the latent heat storage device and the line.
  • the phase change material contained in the latent heat storage device can be detected evenly and quickly over a large contact surface area.
  • the time for the melting or solidification of the phase change material compared to the conventional solution can be significantly reduced.
  • the heat exchange element is conductively coupled to the latent heat storage device.
  • conductive in this context means that the latent heat storage device and the heat exchange element are at least indirectly in contact, wherein measures are taken to promote the thermal interaction between the latent heat storage device and the heat exchange element instead, with the heat exchange element and the latent heat storage device contacting each other directly, whereby large amounts of heat are transferable and the time for melting the phase change material can be significantly shortened compared to the conventional solution.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the Klimadecke invention.
  • FIG. 2 shows a section H-II through the climatic ceiling from FIG. 1.
  • the inventive air-conditioning ceiling 1 comprises a line 2 through which a heat transfer medium (eg water) can flow, a latent heat storage device 3 containing individual containers filled with phase change material, and a heat exchange element 4 which has a heat exchange surface 40 for exchanging thermal energy with the environment.
  • the line 2, the latent heat storage device 3 and the heat exchange element 4 are coupled to the thermal interaction, with the proviso to exchange in the shortest possible time possible large amounts of heat with each other.
  • the line 2 extends at least in sections, preferably completely within the heat exchange element 4, and does not protrude beyond a side of the heat exchange element 4 facing the latent heat storage device 3, as well as beyond the opposite heat exchange surface 40.
  • the latent heat storage device 3 can be brought into contact with its side facing the heat exchange element 4 over a large area and form a laminar composite.
  • the heat exchange element 4 is preferably formed as a plasterboard.
  • the material of the heat exchange element additives for increasing the thermal conductivity, in particular graphite, mixed and evenly distributed.
  • a groove is made, in which the line can preferably be arranged in the heat exchange element 4 in a form-fitting manner.
  • the groove runs loop-shaped, meandering or spirally over the entire surface of the heat exchange element 4, so that the heat exchange element 4 can be uniformly supplied with heat / cooling energy from the line 2.
  • the conduit 2 is poured into the heat exchange element 4 and completely enclosed by the material of the heat exchange element 4.
  • the line 2 preferably runs loop-shaped, meandering or spiral in a plane within the heat exchange element 4.
  • a line input and a line output are connected, for example, to a heating or cooling device or an air conditioning unit, not shown.
  • the line 2 is preferably charged with a heated or cooled heat transfer medium from the air conditioning unit to interact with the heat exchange element 4 in thermal interaction.
  • the line 2 is formed as oxygen-diffusion-proof plastic tube and has a substantially circular line cross-section. The line contacts the heat exchange element 4 in about half the circumference of the pipe, so that a good heat exchange between the line 2 and the heat exchange element 4 is ensured.
  • the line 2 extends below a surface of the heat exchange element 4 facing the latent heat storage device 3, so that the line 2 is spaced from the latent heat storage device 3.
  • the vertex of the line thus has no direct contact with the latent heat storage device, but there is a gap between the line 2 and the latent heat storage device 3.
  • the gap can also by filling the groove with a curable material (eg plastic, gypsum, filler, etc .) Are closed, so that the latent heat storage device 3 facing surface of the heat exchange element 4 is substantially planar.
  • the latent heat storage device 3 comprises individual plate-shaped containers 3, which are filled with a phase change material which has been infiltrated into a graphite matrix and is surrounded by an oxygen diffusion-tight aluminum foil as a container wall. Zwi see the individual containers of the latent heat storage device 3 reinforcing strips are made of plasterboard, which serve for stabilization and as a mounting device 6 to the lower construction.
  • FIG. 2 shows a section M-II of the air conditioning ceiling 1 from FIG. 1. It can be seen how the components of the air conditioning ceiling 1 are coupled to one another for thermal interaction, wherein the plate-shaped containers of the latent heat storage device 3 and the plate-shaped heat exchange element 4 are materially connected via the heat-conductive adhesive 5, are arranged parallel to each other and are in heat-conducting contact over a large area. Furthermore, it can be seen in FIG. 2 that the line 2 is at a distance from the latent heat storage device 3 and is indirectly conductively coupled to the latent heat storage device 3 via the heat exchange element 4.
  • the latent heat storage device 3 and the heat exchange element 4 are surrounded, for example, by a peripheral frame (U) profile frame (not shown), which presses the latent heat storage device 3 and the heat exchange element 4 against each other and positively connects to form a compact sandwich composite.
  • U peripheral frame
  • the air conditioning ceiling 1 is preferably mounted on the ceiling of a room via the mounting device 6, that the latent heat storage device 3 faces the ceiling and the heat exchange surface 40 faces the room.
  • the Klimadecke 1 according to the invention comprises a heat-conducting plane in the form of the heat exchange element 4, in which an oxygen-tight plastic tube is integrated as a line 2 and the rear side with a phase change material latent heat storage device 3 is material and positively connected.
  • the heat-conducting plane has improved heat-conducting properties due to introduced graphite components and interacts directly with the space to be tempered.
  • the heat conduction plane acts as a heat conductor during the day between the space and the latent heat storage device 3 to reflow or heat the phase change material contained in the latent heat storage device 3.
  • the heat exchange element 4 forms the link between the latent heat storage device 3 and the line 2 for the nightly surface discharge of Phasen rials.
  • the individual containers of the latent heat storage device 3 are glued back on the side facing away from the heat exchange surface 40 side of the heat exchange element 4 cohesively with the heat-conductive adhesive 5, so that there is no direct contact with the line 2.
  • the use of the heat exchange element 4 produces both a very good heat conduction and a very good heat transverse distribution, which ensures a uniform melting and thus the full utilization of the latent heat storage device 3.
  • the air-conditioning ceiling 1 is equipped with a latent heat storage device 3, wherein the phase change material was infiltrated into a graphite matrix and then made into a plate in an oxygen diffusion-tight aluminum foil. Due to the high thermal conductivity, the graphite matrix assumes the task of uniform heat distribution within the latent heat storage device 3, so that no insulating effect is produced by the already melted phase change material.
  • the Klimadecke 1 has the advantage of using the increased heat capacity.
  • the room temperature peaks are moved into the evening hours or even cut.
  • a pleasant room temperature feeling is the result.
  • the energy stored during the day from the phase change material is dissipated again by using an external air conditioning unit so that the full storage capacity is available again the next day.
  • the nightly use of the air conditioner creates an economic advantage when using the low night-time electricity.
  • the advantage of the air-conditioning ceiling 1 according to the invention is that by using a heat-conducting plane in the form of the heat exchange element 4, the latent heat storage device 3 can be connected to the heat exchange element 4 in a planar manner, so that a uniform melting and solidification of the phase change material result due to the heat-conducting plane is.
  • the use of graphite in the heat exchange element 4 as well as in the latent heat storage device 3 itself causes a very good heat conduction of the entire composite system, so that a very high efficiency can be achieved. An excellent thermal response is the result.
  • the installation and installation of the air conditioning ceiling 1 according to the invention by the prefabricated, complex component is very easy and fast to perform. Subsequent application of bags with latent heat storage material is eliminated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimadecke, umfassend eine von einem Wärmeträgermedium durchströmbare Leitung, eine Latentwärmespeichervorrichtung und ein Wärmeaustauschelement mit einer Wärmeaustauschfläche zum Austausch von Wärmeenergie mit der Umgebung, wobei die Leitung, die Latentwärmespeichervorrichtung und das Wärmeaustauschelement zur thermischen Wechselwirkung gekoppelt sind. Um eine energieeffizientere Klimadecke mit verbessertem thermischen Ansprechverhalten bereitzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Leitung zumindest abschnittsweise innerhalb des Wärmeaustauschelements verläuft.

Description

Klimadecke
Die Erfindung betrifft eine Klimadecke, umfassend eine von einem Wärmeträgermedium durchströmbare Leitung, eine Latentwärmespeichervorrichtung und ein Wärmeaustauschelement mit einer Wärmeaustauschfläche zum Austausch von Wärmeenergie mit der Umgebung, wobei die Leitung, die Latentwärmespeichervorrichtung und das Wärmeaus- tauschelement zur thermischen Wechselwirkung gekoppelt sind.
Eine gattungsgemäße Klimadecke ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 1 371 Θ15 B1 bekannt. Dort werden Latentwärmespeicher in Beutelform auf ein handelsübliches Deckenelement aufgelegt, welches aus Halteschienen besteht, in denen fluiddurchströmte Rohrlei- tungen verlaufen, die mit dem Deckenelement in einer thermischen Wechselwirkung in
Kontakt stehen. Die Latentwärmespeicher enthalten ein Phasenwechselmaterial, kurz PCM (phase changing material).
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass das Wirkungsprinzip einer direkten Ver- bindung zwischen Leitung und aufgelegtem Latentwärmespeicher zugrunde liegt. Somit ist der Latentwärmespeicher unmittelbar der Leitung benachbart angeordnet. Hierbei entsteht durch das Auflegen der PCM-befüllten Beutel erst nach ein bis mehreren Heiz-/Kühlzyklen der maximale systemabhängige Wärmetausch zwischen dem Latentwärmespeicher und den Rohrleitungen, bei denen das PCM in den Beuteln aufschmilzt bzw. wieder erstarrt und sich somit durch das Eigengewicht an die Rohrleitungen anschmiegt. Die Folge ist ein Ungewisser Wärmeübergang mit etwaigen Lufteinschlüssen zwischen Leitung und Beutel sowie zwischen Beutel und PCM. Ob schlussendlich die Beutel tatsächlich die Leitungen gleichmäßig berühren und es somit einen optimalen Wärmeübergang gibt, kann in einem geschlossenen Deckensystem nur nachträglich oder nur schlecht kontrolliert werden. Zu- dem müssen bei der Montage des Systems erst Unterkonstruktionen und Leitungen montiert worden sein, bevor die PCM-befüllten Beutel oberhalb auf die Leitungen gelegt werden können. Dies ist ein umständlicher und aufwändiger Arbeitsschritt und gestaltet sich eher schwierig. Weiterhin ist am Stand der Technik nachteilig, dass das PCM in reiner Form verwendet wird. Aufgrund ihrer sehr geringen Eigenwärmeleitfähigkeit ist ein gleichmäßiges Aufschmelzen der PCM und somit die volle Nutzung der Wärmekapazität nicht gewährleistet. Zusätzlich haben PCM im aufgeschmolzenen Zustand eine geringere Wärmeleitfähigkeit als im festen Zustand. Dadurch wirkt das PCM, das dem Raum am nächsten zugewandt ist, im bereits aufgeschmolzenen Zustand als Isolator und erhöht somit die Aufschmelzzeit des örtlich weiter entfernten PCM. Somit ist das zugrunde gelegte Wirkungsprinzip der Wärmeleitung durch eine direkte Verbindung eingeschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine energieeffizientere Klimadecke mit verbes- sertem thermischen Ansprechverhalten bereitzustellen.
Um die der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe zu lösen, offenbart die Erfindung eine Klimadecke, umfassend eine von einem Wärmeträgermedium durchströmbare Leitung, eine Latentwärmespeichervorrichtung und ein Wärmeaustauschelement mit einer Wärme- austauschfläche zum Austausch von Wärmeenergie mit der Umgebung, wobei die Leitung, die Latentwärmespeichervorrichtung und das Wärmeaustauschelement zur thermischen Wechselwirkung gekoppelt sind, wobei die Leitung zumindest abschnittsweise innerhalb des Wärmeaustauschelements verläuft. Dadurch können die Latentwärmespeichervorrichtung und das Wärmeaustauschelement flächig gekoppelt werden und einen flächigen Ver- bund darstellen. Das Wärmeaustauschelement steht mit einem zu temperierenden Raum über die Wärmeaustauschfläche in thermischer Wechselwirkung. Einerseits ist das Wärmeaustauschelement während des Tages als Wärmeleiter zwischen Raum und der La- tentwärmespeichervorrichtung nutzbar. Dabei kann die Latentwärmespeichervorrichtung über die beispielsweise durch Sonneneinstrahlung im Raum enthaltene Wärmeenergie aufgeschmolzen und mit Wärme beladen werden. Andererseits kann das Wärmeaustauschelement als Verbindungsglied zwischen der Latentwärmespeichervorrichtung und der Leitung für die nächtliche flächige Entladung der Latentwärmespeichervorrichtung genutzt werden. Somit weist die erfindungsgemäße Klimadecke den Vorteil der Nutzung der erhöhten Wärmekapazität auf. Durch die Beladung der Elemente mit Wärme werden die Raumtemperaturspitzen in die Abendstunden verschoben oder gar gekappt. Ein angenehmeres Raumtemperaturgefühl ist die Folge. In den Abendstunden bzw. nachts wird dann durch die Nutzung eines externen Klimaaggregats, an welches die Leitung anzuschließen ist, die tagsüber gespeicherte Energie in der Latentwärmespeichervorrichtung wieder abgeführt, sodass die volle Speicherkapazität am nächsten Tag wieder zur Verfügung steht. Durch die nächtliche Nutzung des Klimageräts entsteht ein wirtschaftlicher Vorteil bei Nutzung des günstigen Nachtstroms.
Bevorzugte Ausführungen werden in den Unteransprüchen beansprucht.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn das Wärmeaustauschelement die Latentwärmespeichervorrichtung unmittelbar kontaktiert. Das Wärmeaustauschelement kann die Wärmeenergie verteilen und gleichmäßig und flächig in die Latentwärmespeichervorrichtung einleiten. Dadurch kann ein besonders gleichmäßiges Aufschmelzen und Erstarren des Phasenwechselmaterials in der Latentwärmespeichervorrichtung erzielt werden, und das thermische Ansprechverhalten der Klimadecke wird noch weiter verbessert.
Es kann sich als hilfreich erweisen, wenn das Wärmeaustauschelement und die Latentwärmespeichervorrichtung stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sind. Somit ist jederzeit ein guter Kontakt und damit ein guter Wärmeübergang zwischen dem Wärmeaustauschelement und der Latentwärmespeichervorrichtung gewährleistet. Eine stoffschlüssige Verbindung wird beispielsweise durch Klebstoff erzielt. Um eine formschlüssige Verbindung zu erzeugen, werden das Wärmeaustauschelement und die Latentwärmespeichervorrichtung vorzugsweise von einem randseitig umgreifenden, z.B. U-förmigen Profilrahmen um- geben, der zusätzlich den Kontaktdruck zwischen dem Wärmeaustauschelement und der Latentwärmespeichervorrichtung erhöhen kann. Dadurch wird ein kompakter Sandwichverbund geschaffen, der die Handhabung der Klimadecke während des Transports und der Montage weiter erleichtert. Eine mit umlaufendem Rahmen versehene Klimadecke ist hervorragend als sog. Deckensegel einsetzbar, welches nicht zu den umgebenden Wänden eines Raumes hin abschließt.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn das Wärmeaustauschelement und die Latentwärmespeichervorrichtung über einen Klebstoff verbunden sind, der Zusatzstoffe zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit enthält. So kann auch über den Klebstoff eine sehr gute Wär- meleitung wie auch eine sehr gute Wärmequerverteilung bewerkstelligt werden, um ein gleichmäßiges Aufschmelzen und somit eine volle Nutzung des Phasenwechsel- bzw. -Veränderungsmaterials zu gewährleisten. Dadurch wird das thermische Ansprechverhalten der Klimadecke noch weiter verbessert. Besonders geeignete Zusatzstoffe zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit sind Metallpulver, insbesondere Aluminiumpulver, oder graphithalti- ge Kleber. Es kann sich als vorteilhaft herausstellen, wenn das Wärmeaustauschelement und/oder die Latentwärmespeichervorrichtung im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist/sind. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Klimadecke mit sehr geringer Bauhöhe verwirk- liehen und leicht stapeln, was die Lagerung und den Transport der Klimadecke begünstigt. Im Übrigen lässt sich die erfindungsgemäße Klimadecke in dieser Ausführung auch gut in Räume mit geringer Raumhöhe einfügen. Bevorzugt werden rechteckige oder quadratische Platten eingesetzt, die leicht zu einem großflächigen Deckensystem verbindbar sind.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Wärmeaustauschelement und die Latentwärmespeichervorrichtung im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch lässt sich die Klimadecke mit einer besonders geringen Bauhöhe verwirklichen. Im Übrigen findet über die parallelen Elemente ein hervorragender Wärmeaustausch statt. So kann in dieser Ausführung der Vorteil erzielt werden, dass das Wärmeaustauschelement und die Latentwärmespeichervorrichtung eine große Kontaktfläche aufweisen, über die große Wärmemengen übertragbar sind.
Es kann sich überdies als nützlich herausstellen, wenn die Leitung das Wärmeaustauschelement über ein Viertel des Leitungsumfangs, vorzugsweise über den halben Leitungsum- fang, bevorzugt über mehr als den halben Leitungsumfang, kontaktiert. Auf dem Gebiet der Wärmeübertragung unterscheidet man zwischen den Mechanismen der Konduktion, Kon- vektion und Radiation. In der Regel sind große Wärmemengen übertragbar, wenn sich zwei Elemente unmittelbar kontaktieren (Konduktion). Der Wärmeübergangskoeffizient ist u.a. abhängig von der Kontaktfläche der beiden Elemente. Im Allgemeinen gilt, dass die über- tragbare Wärmemenge mit der Kontaktfläche ansteigt. Bei einem kreisförmigen Leitungsquerschnitt besteht zu einer ebenen Anlagefläche nur ein linienförmiger Kontakt. Der Wärmeübertragungskoeffizient ist allerdings wesentlich größer, wenn die Leitung das Wärmeaustauschelement über einen flächigen Teil des Leitungsumfangs kontaktiert. Dadurch kann die Wärmeenergie der Leitung besser auf das Wärmeaustauschelement übertragen werden, und über das Wärmeaustauschelement großflächig an entweder die Umgebung oder die Latentwärmespeichervorrichtung abgegeben werden.
- A - Es kann nützlich sein, wenn die Leitung in das Wärmeaustauschelement eingebettet ist. In einem solchen Fall ist die Leitung meist vollumfänglich von dem Wärmeaustauschelement umgeben, sodass im Wege der Konduktion große Wärmemengen zwischen der Leitung und dem Wärmeaustauschelement übertragbar sind, während Energieverluste minimiert werden.
Es kann sich als vorteilhaft herausstellen, wenn die Leitung von der Latentwärmespeichervorrichtung beabstandet ist. Somit erfolgt der Wärmeübergang über Konduktion von der Leitung zum Wärmeaustauschelement und von dort flächig auf bzw. in die Latentwärme- Speichervorrichtung. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen wird das Phasenwechsel- material flächig erfasst und somit gleichmäßiger und schneller aufgeschmolzen bzw. erstarrt. Bei der herkömmlichen Lösung erfolgt dies nur lokal bzw. punktuell in den Bereich, wo Kontakt zwischen der Leitung und der Latentwärmespeichervorrichtung besteht. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Zeit für das Aufschmelzen bzw. Erstarren bei der herkömmlichen Lösung deutlich länger ist.
Des Weiteren kann es von Vorteil sein, wenn die Leitung schleifenförmig, spiralförmig oder mäanderförmig verlegt ist.
Es kann sich als nützlich herausstellen, wenn das Wärmeaustauschelement im Wesentlichen aus Stein, vorzugsweise aus Werkstein, bevorzugt aus Gips, besteht. Ein aus diesem Material gefertigtes Wärmeaustauschelement lässt sich hervorragend in ein Gebäude einfügen, dessen Wände beispielsweise aus Beton bestehen. Der Werkstein ist leicht formbar und kann leicht in die bestimmungsgemäße Form gebracht werden. Hier erweist sich Gips als besonders vorteilhaft, weil das Material leicht verfügbar ist, kostengünstig bereitgestellt werden kann und leicht unter Einbettung der Leitung in die bestimmungsgemäße Form überführt werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das Wärmeaustauschelement als Gipskartonplatte ausgebildet. Eine Gipskartonplatte ist kostengünstig verfügbar und verhältnismäßig stabil.
Es kann sich als praktisch herausstellen, wenn das Wärmeaustauschelement Zusatzstoffe zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit enthält. Als Zusatzstoff ist insbesondere Graphit geeignet, das sich hervorragend in die Materialien zur Herstellung des Wärmeaustauschelements einmischen lässt. Grundsätzlich sollte das Wärmeaustauschelement eine Wärmeleitfähigkeit größer als 0,2 W/mK, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,2 W/mK und 0,5 W/mK aufweisen. Das Material des Wärmeaustauschelements kann organisch, anorganisch und/oder mineralisch sein. Beispielsweise kann eine Gipskartonplatte mit Graphitanteilen zwischen 5 und 25 Gew-%, vorzugsweise zwischen 15 und 20 Gew-%, als Wärmeaustauschelement eingesetzt werden. Die Gipskartonplatte weist ohne Graphitanteiie einen Wärmeleitwert im Bereich von 0,25 W/mK auf. Mit einem Graphitanteil zwischen 5 und 25 Gew-% ergibt sich ein Wärmeleitwert der Gipskartonplatte im Bereich von 0,52 W/mK. Wahlweise kann dieser Gewichtsanteil durch Metallfaser und/oder -pulver ersetzt werden.
Es kann sich als günstig erweisen, wenn die Latentwärmespeichervorrichtung eine mit Phasenwechselmaterialien infiltrierte Graphitmatrix enthält. Die Graphitmatrix, die beispielsweise löchrige Graphitplatten umfasst, besitzt eine hervorragende inhärente Wärmeleitfähigkeit und nimmt die Aufgabe der gleichmäßigen Wärmeverteilung innerhalb des Phasenveränderungsmaterials war, damit keine Isolierwirkung durch ein bereits aufgeschmolzenes Phasenveränderungsmaterial entsteht.
Es kann günstig sein, wenn die Latentwärmespeichervorrichtung mit Phasenwechselmate- rial gefüllte Behälter umfasst, wobei mindestens eine Behälterwand, vorzugsweise die Be- hälterwände sauerstoffdiffusionsdicht und/oder wasserdampfdiffusionsdicht ausgeführt sind. Derartige Phasenwechselmaterialien sind vorzugsweise insbesondere Paraffine oder Salze bzw. Salzhydrate, die im Temperaturbereich zwischen +/-0 0C und +50 0C, vorzugsweise zwischen +15 °C und +30 0C, bevorzugt zwischen +20 0C und +22 0C einen Phasenübergang aufweisen. Die Phasenwechselmaterialien unterliegen Eigenschaftsveränderun- gen durch die Einwirkung von Sauerstoff. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Phasenveränderungsmaterial in einer Graphitmatrix infiltriert und anschließend in einer sauerstoffdiffusionsdichten Aluminiumfolie eingeschweißt sowie in Plattenform gebracht. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Phasenwechselmaterial auch langfristig seine Phasenwechseleigenschaften beibehält.
Es kann sich als nützlich herausstellen, wenn die Latentwärmespeichervorrichtung konduktiv mit der Leitung gekoppelt ist. Das Wort „konduktiv" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Latentwärmespeichervorrichtung und die Leitung zumindest mittelbar in Kontakt stehen, wobei Maßnahmen ergriffen werden, um die thermische Wechselwirkung zwischen Latentwärmespeichervorrichtung und Leitung zu fördern. Vorzugsweise wird Wärme großflächig über Vollmaterial zwischen der Latentwärmespeichervorrichtung und der Leitung übertragen. Dadurch wird ein guter Wärmeübergang zwischen der Leitung und der Latentwärmespeichervorrichtung gewährleistet, und das in der Latentwärmespeichervorrichtung enthaltene Phasenwechselmaterial kann gleichmäßig und schnell über eine große Kontaktfläche flächig erfasst werden. Dadurch kann die Zeit für das Aufschmelzen bzw. Erstarren des Phasenwechselmaterials gegenüber der herkömmlichen Lösung deutlich verringert werden.
Es kann günstig sein, wenn das Wärmeaustauschelement konduktiv mit der Latentwärme- Speichervorrichtung gekoppelt ist. Das Wort „konduktiv" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Latentwärmespeichervorrichtung und das Wärmeaustauschelement zumindest mittelbar in Kontakt stehen, wobei Maßnahmen ergriffen werden, um die thermische Wechselwirkung zwischen der Latentwärmespeichervorrichtung und dem Wärmeaustauschelement zu fördern. Der Wärmeaustausch findet vorzugsweise über eine große Kon- taktfläche statt, wobei sich das Wärmeaustauschelement und die Latentwärmespeichervorrichtung unmittelbar kontaktieren. Dadurch sind große Wärmemengen übertragbar und die Zeit für das Aufschmelzen bzw. Erstarren des Phasenwechselmaterials kann gegenüber der herkömmlichen Lösung deutlich verkürzt werden.
Die bevorzugte Ausführung und Anwendung der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Klimadecke. Fig. 2 zeigt einen Schnitt H-Il durch die Klimadecke aus Fig. 1. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die erfindungsgemäße Klimadecke 1 umfasst eine Leitung 2, die von einem Wärmeträgermedium (z. B. Wasser) durchströmbar ist, eine Latentwärmespeichervorrichtung 3, die ein- zelne mit Phasenwechselmaterial befüllte Behälter enthält, und ein Wärmeaustauschelement 4, das eine Wärmeaustauschfläche 40 zum Austauschen von Wärmeenergie mit der Umgebung aufweist. Die Leitung 2, die Latentwärmespeichervorrichtung 3 und das Wärmeaustauschelement 4 sind zur thermischen Wechselwirkung gekoppelt, mit der Maßgabe, in möglichst kurzer Zeit möglicht große Wärmemengen untereinander auszutauschen. Er- findungsgemäß verläuft die Leitung 2 zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig innerhalb des Wärmeaustauschelements 4, und steht nicht über eine der Latentwärmespeichervorrichtung 3 zugewandte Seite des Wärmeaustauschelements 4, ebenso wenig wie über die gegenüberliegende Wärmeaustauschfläche 40, hervor. Dadurch kann die Latentwärmespeichervorrichtung 3 mit der ihr zugewandten Seite des Wärmeaustauschele- ments 4 großflächig in Kontakt gebracht werden und einen flächigen Verbund bilden.
Das Wärmeaustauschelement 4 ist vorzugsweise als Gipskartonplatte ausgebildet. In das Material des Wärmeaustauschelements sind Zusatzstoffe zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Graphit, eingemischt und gleichmäßig verteilt. In eine der Latentwär- mespeichervorrichtung 3 zugewandte Seite des Wärmeaustauschelements 4 ist eine Nut eingebracht, in welcher die Leitung vorzugsweise formschlüssig in dem Wärmeaustauschelement 4 angeordnet werden kann. Vorzugsweise verläuft die Nut schleifenförmig, mäand- rierend oder spiralförmig über die gesamte Fläche des Wärmeaustauschelements 4, so- dass das Wärmeaustauschelement 4 gleichmäßig mit Wärme-/Kälteenergie aus der Lei- tung 2 beaufschlagt werden kann. In einer alternativen Ausgestaltung wird die Leitung 2 in das Wärmeaustauschelement 4 eingegossen und vollumfänglich vom Material des Wärmeaustauschelements 4 umschlossen.
Die Leitung 2 verläuft vorzugsweise schleifenförmig, mäandrierend oder spiralförmig in ei- ner Ebene innerhalb des Wärmeaustauschelements 4. Ein Leitungseingang sowie ein Leitungsausgang sind beispielsweise an eine nicht dargestellte Heiz- oder Kühlvorrichtung bzw. ein Klimatisierungsaggregat angeschlossen. Die Leitung 2 wird vorzugsweise mit einem erhitzten oder gekühlten Wärmeträgermedium aus dem Klimatisierungsaggregat beschickt, um mit dem Wärmeaustauschelement 4 in thermische Wechselwirkung zu treten. Die Leitung 2 ist als sauerstoffdiffusionsdichtes Kunststoff röhr ausgebildet und weist einen im Wesentlichen kreisförmigen Leitungsquerschnitt auf. Die Leitung kontaktiert das Wärmeaustauschelement 4 in etwa über den halben Leitungsumfang, sodass ein guter Wärmeaustausch zwischen der Leitung 2 und dem Wärmeaustauschelement 4 gewährleistet ist.
Vorzugsweise verläuft die Leitung 2 unterhalb einer der Latentwärmespeichervorrichtung 3 zugewandten Oberfläche des Wärmeaustauschelements 4, sodass die Leitung 2 von der Latentwärmespeichervorrichtung 3 beabstandet ist. Der Scheitel der Leitung weist somit keinen direkten Kontakt mit der Latentwärmespeichervorrichtung auf, sondern es besteht ein Spalt zwischen der Leitung 2 und der Latentwärmespeichervorrichtung 3. Der Spalt kann aber auch durch Auffüllen der Nut mit einer aushärtbaren Masse (z.B. Kunststoff, Gips, Spachtelmasse, etc.) geschlossen werden, sodass die der Latentwärmespeichervorrichtung 3 zugewandte Oberfläche des Wärmeaustauschelements 4 im Wesentlichen eben ist.
Die Latentwärmespeichervorrichtung 3 umfasst einzelne plattenförmige Behälter 3, die mit einem Phasenwechselmaterial befüllt sind, das in eine Graphitmatrix infiltriert wurde und von einer sauerstoffdiffusionsdichten Aluminiumfolie als Behälterwand umgeben ist. Zwi- sehen den einzelnen Behältern der Latentwärmespeichervorrichtung 3 sind Verstärkungsstreifen aus Gipskarton vorgesehen, die zur Stabilisierung und als Montagevorrichtung 6 an die untere Konstruktion dienen.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt M-Il der Klimadecke 1 aus Fig. 1. Es ist zu erkennen, wie die Be- standteile der Klimadecke 1 zur thermischen Wechselwirkung untereinander gekoppelt sind, wobei die plattenförmig ausgebildeten Behälter der Latentwärmespeichervorrichtung 3 und das plattenförmig ausgebildete Wärmeaustauschelement 4 über den wärmeleitenden Klebstoff 5 stoffschlüssig verbunden sind, parallel zueinander angeordnet sind und großflächig in wärmeleitendem Kontakt stehen. Ferner ist in Fig. 2 zu erkennen, dass die Lei- tung 2 von der Latentwärmespeichervorrichtung 3 beabstandet ist und mittelbar über das Wärmeaustauschelement 4 konduktiv mit der Latentwärmespeichervorrichtung 3 gekoppelt ist. Die Latentwärmespeichervorrichtung 3 und das Wärmeaustauschelement 4 sind beispielsweise vom einem randseitig umgreifenden (U-)Profilrahmen (nicht dargestellt) umgeben, der die Latentwärmespeichervorrichtung 3 und das Wärmeaustauschelement 4 gegeneinander drückt und zu einem kompakten Sandwichverbund formschlüssig verbindet.
Die bestimmungsgemäße Anwendung der erfindungsgemäßen Klimadecke 1 in der bevorzugten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Die erfindungsgemäße Klimadecke 1 wird über die Montagevorrichtung 6 vorzugsweise an der Zimmerdecke eines Raumes derart montiert, dass die Latentwärmespeichervorrichtung 3 der Zimmerdecke zugewandt ist und die Wärmeaustauschfläche 40 dem Raum zugewandt ist. Die erfindungsgemäße Klimadecke 1 umfasst eine Wärmeleitebene in Gestalt des Wärmeaustauschelements 4, in die ein sauerstoffdichtes Kunststoffrohr als Leitung 2 integriert ist und das rückseitig mit einer ein Phasenwechselmaterial enthaltenen Latentwärmespeichervorrichtung 3 stoff- und formschlüssig verbunden ist. Die Wärmeleitebene besitzt verbesserte Wärmeleiteigenschaften durch eingebrachte Graphitanteile und steht mit dem zu temperierenden Raum direkt in Wechselwirkung. Einerseits wirkt die Wärmeleitebene als Wärmeleiter während des Tages zwischen dem Raum und der Latentwärme- Speichervorrichtung 3, um das Phasenwechselmaterial, das in der Latentwärmespeichervorrichtung 3 enthalten ist, aufzuschmelzen, bzw. mit Wärme zu beladen. Andererseits bildet das Wärmeaustauschelement 4 das Bindeglied zwischen der Latentwärmespeichervorrichtung 3 und der Leitung 2 für die nächtliche flächige Entladung des Phasenwechselmate- rials. Die einzelnen Behälter der Latentwärmespeichervorrichtung 3 werden rückseitig auf der von der Wärmeaustauschfläche 40 abgewandten Seite des Wärmeaustauschelements 4 stoffschlüssig mit dem wärmeleitenden Klebstoff 5 aufgeklebt, sodass kein direkter Kontakt zu der Leitung 2 besteht. Durch die Nutzung des Wärmeaustauschelements 4 entsteht sowohl eine sehr gute Wärmeleitung als auch eine sehr gute Wärmequerverteilung, die ein gleichmäßiges Aufschmelzen und somit die volle Nutzung der Latentwärmespei- chervorrichtung 3 gewährleistet. Außerdem ist die erfindungsgemäße Klimadecke 1 mit einer Latentwärmespeichervorrichtung 3 ausgestattet, wobei das Phasenwechselmaterial in eine Graphitmatrix infiltriert wurde und anschließend in einer sauerstoffdiffusionsdichten Aluminiumfolie in Plattenform gebracht wurde. Die Graphitmatrix übernimmt aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit die Aufgabe der gleichmäßigen Wärmeverteilung innerhalb der Latentwärmespeichervorrichtung 3, damit keine Isolierwirkung durch das bereits aufgeschmolzene Phasenwechselmaterial entsteht.
Die erfindungsgemäße Klimadecke 1 weist den Vorteil der Nutzung der erhöhten Wärmekapazität auf. Durch die Beladung der Latentwärmespeichervorrichtung 3 mit Wärme werden die Raumtemperaturspitzen in die Abendstunden verschoben oder gar gekappt. Ein angenehmes Raumtemperaturgefühl ist die Folge. In den Abendstunden bzw. nachts wird dann durch die Nutzung eines externen Klimaaggregats die tagsüber gespeicherte Energie aus dem Phasenwechselmaterial wieder abgeführt, sodass die volle Speicherkapazität am nächsten Tag wieder zur Verfügung steht. Durch die nächtliche Nutzung des Klimageräts entsteht ein wirtschaftlicher Vorteil bei Nutzung des günstigen Nachtstroms. Weiterhin ist der Vorteil der erfindungsgemäßen Klimadecke 1 gegeben, dass durch die Nutzung einer Wärmeleitebene in Gestalt des Wärmeaustauschelements 4 die Latentwärmespeichervor- richtung 3 flächig mit dem Wärmeaustauschelement 4 verbunden werden kann, sodass aufgrund der Wärmeleitebene ein gleichmäßiges Aufschmelzen und Erstarren des Pha- senwechselmaterials die Folge ist. Ebenso lässt die Nutzung von Graphit im Wärmeaustauschelement 4 sowie in der Latentwärmespeichervorrichtung 3 selbst eine sehr gute Wärmeleitung des gesamten Verbundsystems entstehen, sodass ein sehr hoher Wir- kungsgrad erzielt werden kann. Ein hervorragendes thermisches Ansprechverhalten ist die Folge. Außerdem ist die Montage und Installation der erfindungsgemäßen Klimadecke 1 durch das vorgefertigte, komplexe Bauelement sehr einfach und schnell durchzuführen. Ein nachträgliches Auflegen von Beuteln mit Latentwärmespeichermaterial entfällt.

Claims

Patentansprüche
1. Klimadecke (1), umfassend eine von einem Wärmeträgermedium durchströmbare Leitung (2), eine Latentwärmespeichervorrichtung (3) und ein Wärmeaustauschelement (4) mit einer Wärmeaustauschfläche (40) zum Austausch von Wärmeenergie mit der Umgebung, wobei die Leitung (2), die Latentwärmespeichervorrichtung (3) und das Wärmeaustauschelement (4) zur thermischen Wechselwirkung gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (2) zumindest abschnittsweise innerhalb des Wärmeaustauschelements (4) verläuft.
2. Klimadecke (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (4) die Latentwärmespeichervorrichtung (3) unmittelbar kontaktiert.
3. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (4) und die Latentwärmespeichervorrichtung (3) stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sind.
4. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (4) und die Latentwärmespeichervorrich- tung (3) über einen Klebstoff (5) verbunden sind, der Zusatzstoffe zur Erhöhung der
Wärmeleitfähigkeit enthält.
5. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (4) und/oder die Latentwärmespeichervorrichtung (3) im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist/sind.
6. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (4) und die Latentwärmespeichervorrichtung (3) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
7. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (2) das Wärmeaustauschelement (4) über ein Viertel des Lei- tungsumfangs, vorzugsweise über den halben Leitungsumfang, bevorzugt über mehr als den halben Leitungsumfang, kontaktiert.
8. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (2) in das Wärmeaustauschelement (4) eingebettet ist.
9. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (2) von der Latentwärmespeichervorrichtung (3) beabstandet ist.
10. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Wärmeaustauschelement (4) im Wesentlichen aus Stein, vorzugsweise aus Werkstein, bevorzugt aus Gips, besteht.
11. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (4) Zusatzstoffe zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit enthält.
12. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Latentwärmespeichervorrichtung (3) eine mit Phasenwechselmaterialien infiltrierte Graphitmatrix enthält.
13. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Latentwärmespeichervorrichtung (3) mit Phasenwechselmaterialien be- füllte Behälter umfasst, wobei die Behälterwände sauerstoffdiffusionsdicht und/oder wasserdampfdiffusionsionsdicht ausgeführt sind.
14. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Latentwärmespeichervorrichtung (3) konduktiv mit der Leitung (2) gekoppelt ist.
15. Klimadecke (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (4) konduktiv mit der Latentwärmespeichervorrichtung (3) gekoppelt ist.
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WO (1) WO2010099861A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016096048A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Knauf Gips Kg Gipsplatte mit pcm-speichermaterial
JP6322746B1 (ja) * 2017-03-30 2018-05-09 オリジン電気株式会社 ワーク処理装置及び処理済ワークの製造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011053788A1 (de) * 2011-09-20 2013-03-21 Dieter Girlich Wärmetauscher-Wärmespeicher-Vorrichtung
EP3848663B1 (de) * 2015-11-30 2024-04-24 Invaus Pty Ltd Heizen und kühlen von räumen

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20208898U1 (de) * 2002-06-10 2002-10-02 Emcal Waermesysteme Gmbh Klimadecke mit PCM und dazu verwendbarer Beutel
DE20305942U1 (de) * 2003-04-12 2003-06-26 Transsolar Energietechnik Gmbh Verbessertes Bauteil
WO2003064931A1 (de) * 2002-02-01 2003-08-07 Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa Thermoaktives wand- und deckenelement
JP2005009829A (ja) * 2003-06-20 2005-01-13 Kyushu Electric Power Co Inc 蓄熱ユニット
DE102006029597A1 (de) * 2005-06-28 2007-01-25 Harry Schmitz Klimadecke
DE202006007617U1 (de) * 2006-05-11 2007-06-21 M+W Zander Gebäudetechnik GmbH Vorrichtung zum Temperieren eines Raumes
DE202007012999U1 (de) * 2007-09-17 2008-03-27 Ilkazell Isoliertechnik Gmbh Zwickau Vorgefertigtes Verbundplattenelement zum Klimatisieren von Räumen

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1217670A (en) * 1982-11-18 1987-02-10 Manfred Fennesz Installation for tempering a room
DE102005008536A1 (de) * 2004-02-24 2005-12-15 Fischer, Volker, Dr. Ing. Verfahren und Vorrichtung zur Kühlleistungssteigerung bei Nur-Luft- und Luft-Wasser-Systemen zur thermischen Konditionierung von Räumen
DE202004003321U1 (de) * 2004-03-01 2004-07-01 Hc Hydroclima Gmbh Klimatisierungselement
DE202005018347U1 (de) * 2005-11-19 2006-02-23 Kienzler Stadtmobiliar Kg Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit homogen integrierter Kunststoff-Kappilarrohrmatte

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003064931A1 (de) * 2002-02-01 2003-08-07 Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa Thermoaktives wand- und deckenelement
DE20208898U1 (de) * 2002-06-10 2002-10-02 Emcal Waermesysteme Gmbh Klimadecke mit PCM und dazu verwendbarer Beutel
EP1371915B1 (de) 2002-06-10 2006-07-12 Karl-Georg Homm Klimadecke mit PCM
DE20305942U1 (de) * 2003-04-12 2003-06-26 Transsolar Energietechnik Gmbh Verbessertes Bauteil
JP2005009829A (ja) * 2003-06-20 2005-01-13 Kyushu Electric Power Co Inc 蓄熱ユニット
DE102006029597A1 (de) * 2005-06-28 2007-01-25 Harry Schmitz Klimadecke
DE202006007617U1 (de) * 2006-05-11 2007-06-21 M+W Zander Gebäudetechnik GmbH Vorrichtung zum Temperieren eines Raumes
DE202007012999U1 (de) * 2007-09-17 2008-03-27 Ilkazell Isoliertechnik Gmbh Zwickau Vorgefertigtes Verbundplattenelement zum Klimatisieren von Räumen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016096048A1 (de) * 2014-12-19 2016-06-23 Knauf Gips Kg Gipsplatte mit pcm-speichermaterial
AU2014414422B2 (en) * 2014-12-19 2020-05-07 Knauf Gips Kg Gypsum board with PCM memory material
JP6322746B1 (ja) * 2017-03-30 2018-05-09 オリジン電気株式会社 ワーク処理装置及び処理済ワークの製造方法

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