WO2016207141A2 - Vorrichtung und verfahren zur klimatisierung eines raumes - Google Patents

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WO2016207141A2
WO2016207141A2 PCT/EP2016/064268 EP2016064268W WO2016207141A2 WO 2016207141 A2 WO2016207141 A2 WO 2016207141A2 EP 2016064268 W EP2016064268 W EP 2016064268W WO 2016207141 A2 WO2016207141 A2 WO 2016207141A2
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surface element
heat sink
interface
heat
space
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PCT/EP2016/064268
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French (fr)
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Alexander Buff
Sophie Lierschof
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Priority to US15/738,952 priority patent/US10371398B2/en
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Priority to EP16730411.2A priority patent/EP3311077B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0089—Systems using radiation from walls or panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22—Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22—Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F24F2013/221—Means for preventing condensation or evacuating condensate to avoid the formation of condensate, e.g. dew

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for air-conditioning a room, in which by means of at least one heat sink, which has at least one boundary surface facing the room, heat energy is taken up from the room.
  • the interface is on a
  • thermal component activation or cooling ceiling brought to a heat load reduced temperature.
  • Devices and methods of the type mentioned are also known under the terms thermal component activation or cooling ceiling.
  • this known device has the disadvantage that the interface, which has direct contact with the room air, can not be cooled below the limit temperature at which condensation begins. This limit temperature is higher, the higher the relative humidity. Thus, especially in humid tropical climates, only a relatively small temperature spread can be achieved without moisture precipitating on the thermally activated component and thus adversely affecting the room climate or causing structural damage. The effect of the known Device is therefore inadequate under hot and humid climatic conditions.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for room air conditioning, which on the one hand is energy efficient and on the other hand has a good cooling effect even in humid climatic conditions.
  • a device for air conditioning a room which has at least one heat sink.
  • the heat sink has at least one, the space facing interface.
  • the interface faces the room when heat radiation from at least one heat load in the room directly or via at least one interface
  • the heat sink may be part of a building, in particular a solid construction ceiling or wall.
  • the heat sink can be designed as a plate heat exchanger, capillary tube mat, cooling plate or radiator and be introduced as a separate component in the room.
  • the heat sink can be designed as a ceiling panel or as a wall panel.
  • the heat sink may be formed as a formative spatial element or part of the furniture and integrated, for example, in a lighting device or a piece of furniture.
  • the heat sink may be part of a vehicle, an aircraft or a ship, or as a separate one Component be mounted in the passenger compartment to improve the thermal comfort of the passengers.
  • the heat sink has at least one interface facing the room.
  • the interface may have a smooth or a rough surface to the absorption or
  • the interface may have a mineral surface, such as an interior plaster or a disperse paint coat.
  • the interface may include or consist of a metal or alloy. Due to the comparatively high thermal conductivity and / or high heat capacity, the performance of the device according to the invention can be increased. By a low heat capacity of the heat sink, the response of the device can be improved.
  • the interface may have an absorbing coating which is more than 90% or more than 95% at least in a partial region of the infrared spectral range.
  • an electroplated layer of black chrome or black nickel may be used.
  • a layer or a multi-layer layer system can be applied in a sputtering process, for example a titanium oxynitride coating or other ceramic
  • the boundary surface facing the room is brought to a temperature which is lower than the heat load.
  • a refrigerant may, for example, by means of a compression refrigeration machine or a
  • Heat pump are cooled, so that the heat sink heat is removed.
  • groundwater or surface water may be used to extract heat from the heat sink and reduce the temperature of the boundary water. to lower the area.
  • thermoelectric coolers can be used, for example Peltier elements.
  • the heat load can be selected from solar radiation, electrical or electronic devices or people in the room.
  • the infrared heat radiation emanating from the heat load is absorbed by the interface of the heat sink and removed from the space by the refrigerant or the heat carrier fluid.
  • the interface is at least partially permeable to heat radiation.
  • the surface element causes the ambient air of the room can no longer act directly on the interface. Therefore, the moisture present in the room is kept away from the interface so that it does not condense on the interface.
  • the interface can therefore be in
  • Operation of the device can be brought to a temperature below the dew point. As a result, the efficiency of the device is increased and yet avoided that
  • Moisture at the interface precipitates and contaminates the space, equipment or furnishings
  • Thermal radiation is electromagnetic radiation of the
  • the Term room temperature radiation can be used.
  • the heat radiation is efficiently absorbed by the heat sink, although the immediate action of the warm room air on the interface by the surface element is prevented or reduced.
  • the surface element at a wavelength between about 3 ⁇ and about 30 ⁇ or between about 6 ⁇ and about 20 ⁇ at least in a subregion transmission from about 50% to about 90% or from about 70% to about 80th % exhibit.
  • the surface element at a wavelength between about 6 ⁇ and about 20 ⁇
  • Said wavelength range contains a large part of the energy of the thermal radiation of a black body at about 300 K. If the cooling device according to the invention is to be used in a warmer climate, this wavelength range can be shifted. Similarly, shorter wavelengths can occur when the room
  • a transmission of about 50% to about 90% in at least a portion of said wavelength range ensures that a sufficient portion of the heat radiation reaches the interface of the heat sink and can be transported away from the room in this way.
  • the transparency and the associated low degree of absorption and emissivity of the fabric in the stated wavelength range of the material ensures that the fabric gives off little heat energy to the heat sink and thus does not cool down and thus does not fall below the dew point of the room air.
  • the fabric can be at least partially reflective in the visible spectral range and / or
  • the heat sink may include a tube register and / or a plate heat exchanger and / or a capillary tube mat. These can be flowed through by a refrigerant.
  • the refrigerant can be cooled by means of a compression refrigeration machine.
  • the refrigerant may undergo a phase transition.
  • the refrigerant may undergo a phase transition.
  • Heat sink so that the interface facing the room cools to a lower temperature than the room.
  • the surface element may be spaced from the interface such that a gap is formed between the surface element and the interface which is filled with air or optionally with an inert gas.
  • the protective gas can
  • the gap between the surface element and the interface may be evacuated. It is essential in some embodiments that the gap has only a low water vapor partial pressure, so that the condensation of moisture at the interface is avoided. As a result, the interface remains dry, so that the efficiency of the device does not decrease. Furthermore, the space-facing surface element is warmer than the boundary surface during operation of the device, since the gap of the insulation can serve, so that the space facing side of the surface element is not among the
  • the device may further comprise a dehumidifier, with which water is removable from the space between the surface element and the interface. In this way, water, which during operation of the device by the at least one surface element or the edge bond
  • the gap can be reliably kept free of water, so that the interface is free of condensate or condensate at least reduced and can be transported away from the interface. This allows trouble-free operation over a longer period of time.
  • Dehumidifying at least one sorbent and / or at least one micropump and / or at least one heater and / or at least one valve and / or at least one fan and / or a nonwoven contain or consist of.
  • moisture occurring in the space can be either chemically sorbed, for example by silica gel, zeolites or similar desiccants.
  • a micropump may be present
  • any occurring moisture and condensate is pumped out of the intermediate space.
  • the moisture can be expelled from a sorbent and / or the space can be heated dry by means of at least one heating device.
  • Embodiments of the Invention Valves may be present, either as spring-loaded check valves
  • Interspace be flushed by dry inert gas, which by the fan or other conveyor the gap is supplied and leaves through at least one valve.
  • the at least one surface element may include a polymer.
  • the polymer may be selected from polyethylene and / or polymethyl methacrylate and / or polyvinyl chloride and / or polypropylene and / or
  • Polyethylene terephthalate and / or polyester and / or biaxially oriented polyester film and / or cellulose acetate butyrate and / or cellulose acetate polymer have a high diffusion resistance to water vapor, so that only a small amount of moisture can penetrate into the gap.
  • these surface elements due to their breakage and safe as
  • Overhead glazing can be used when the heat sink is placed with the interface in the ceiling area.
  • the device may include one, two or three surface elements spaced from each other and to the interface
  • the at least one surface element and the heat sink may be bordered by an edge seal which contains at least one sealing element.
  • the sealing element may include or consist of polyisobutylene and / or silicone and / or butyl rubber.
  • Such edge bond can be made similar, as in known Isolierglasinrandfugen.
  • the at least one surface element and the heat sink may be bordered by an edge bond, which is carried out by thermal joining. This allows a rapid and cost-effective production and / or the edge bond can be made very dense.
  • the at least one surface element may be connected to a frame which is secured by mechanical or magnetic closure means on the heat sink and the other components of the
  • At least one sound absorber may be integrated in the device according to the invention, so that the device has both a
  • the invention in some embodiments of the invention, it relates to a method for heating a room, comprising at least one heat sink having at least one space facing interface, which is elevated to an elevated temperature in relation to an in-room heat sink, wherein at least between the interface and the space a surface element is arranged, which is at least partially permeable to heat radiation.
  • the heat sink can be operated in cooler weather with a warmer compared to the room temperature heat transfer fluid and thus provide a heater.
  • FIG. 1 shows a cross section through a first embodiment of the device according to the invention for air conditioning.
  • FIG. 2 shows a cross section through a second one
  • FIG. 3 shows a cross section through a third one
  • FIG. 4 shows a cross section through a fourth
  • Figure 5 shows a cross section through a fifth
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through the fifth
  • Figure 7 shows the operation of the fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows the principal mode of action of the invention
  • Figure 9 shows a sixth embodiment of
  • FIG. 10 shows a seventh embodiment of the invention
  • FIG. 11 shows an eighth embodiment of
  • FIG. 12 shows a ninth embodiment of the invention
  • Device for air conditioning in axonometric representation.
  • FIG. 13 shows the ninth embodiment of FIG
  • FIG. 14 shows a tenth embodiment of FIG
  • FIG. 15 shows an eleventh embodiment of the invention
  • FIG. 16 shows a twelfth embodiment of the invention
  • FIG. 17 shows an embodiment of a dehumidifying device in detail.
  • Figure 18 shows the application of the first embodiment of the invention.
  • FIG 19 shows the application of the second embodiment of the invention.
  • Figure 20 shows the application of the ninth embodiment of the invention.
  • Figure 21 shows the alternative application of the first or second embodiment of the invention.
  • Figure 22 shows a tenth embodiment of the invention in cross section.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the device 1 for air conditioning a room 2. Shown is a
  • the device 1 includes a heat sink 10 having at least one interface 100.
  • the heat sink 10 may include a high thermal conductivity material, such as a metal or alloy, particularly an aluminum or copper alloy.
  • the interface 100 may be provided with an infrared absorbing coating,
  • the absorption of the room temperature radiation can be increased thereby.
  • the surface 100 of the heat sink 10 opposite the interface 100 is provided with a thermal insulation 120.
  • the thermal insulation 120 may include or consist of a rigid foam or a vacuum insulation or a mineral wool.
  • the thermal insulation 120 may have a multilayer construction.
  • the heat sink 10 facing away from the thermal insulation 120 is covered with a stiffening element 12, which on the one hand a mechanical Stabilization of the device can cause and with free installation in the room also a decorative appearance
  • the stiffening element 12 can allow.
  • a plastic plate for example, a plastic plate, a sheet, a
  • Hardboard be a medium density fiberboard or other wood material.
  • the device with the back of the stiffening element 12 can be attached to a ceiling, for example by gluing or screwing, as will be explained with reference to Figure 18.
  • a pipe register 11 is present in the illustrated embodiment, which can be flowed through, for example, by water or another known refrigerant.
  • the heat sink is removed from the heat sink during operation by the pipe register, as will be explained in more detail with reference to FIG. 8.
  • the refrigerant is supplied to the pipe register 11 via a line 110.
  • the boundary surface 100 faces the space 2, so that heat radiation from the space 2 can reach the boundary surface 100 and be absorbed there.
  • heat radiation from the space 2 can reach the boundary surface 100 and be absorbed there.
  • each include a gap 310 and 320, which is either evacuated or contains a protective gas atmosphere.
  • the protective gas atmosphere is characterized by a small proportion of gaseous water or moisture, so that the moisture does not precipitate at the interface 100.
  • the surface elements 31 and 32 are at least partially in the infrared spectral range of Room temperature radiation transparent or translucent, so that the heat radiation from the space 2 penetrates through the surface elements 31 and 32 and can be absorbed by the interface 100. This allows the operation of the device, which, for example, as a cooling ceiling or
  • Wall element can be executed, even at high
  • the surface elements 31 and 32 may be made of glass or
  • a plastic element can be advantageously used due to the low weight and breaking strength.
  • a plastic element may consist of a
  • FIG. 1 further shows an edge bond 13, which receives the ends of the surface elements 31 and 32 and closes them in an approximately gas-tight manner, so that no moisture can penetrate from the surroundings at the edge into the first gap 310 and the second gap 320.
  • FIG. 1 also shows an optional dehumidifying device 4, which is integrated into the edge seal 13 and with which penetrating water can be removed from the gap 310 and 320.
  • a first valve 41 is assigned in the first space 310.
  • the second gap 320 is associated with a second valve 42.
  • the valves can as
  • valves 41 and 42 for pressure equalization be used when the pressure of the gas atmosphere in the first space 310 and the second space 320 decreases due to the cooling, so that the surface elements 31 and 32 always remain flat during operation.
  • the surface elements 31 and 32 may be stabilized in the operation of the device by an overpressure in the gaps 310 and 320.
  • FIG. 2 shows a heat sink 10, which may for example consist of a capillary tube made of a metal or an alloy. Also in this case, a tube register 11 is introduced in the heat sink 10, which can be flowed through by a heat transfer medium to dissipate heat from the heat sink 10.
  • the heat sink 10 has two interfaces 100 a and 100 b, which are arranged on opposite surfaces of the heat sink 10.
  • each three surface elements 31, 32 and 33 or 34, 35 and 36 are arranged.
  • Interspace 310 is arranged. Between the second surface element and the third surface element 33, a second intermediate space 320 is arranged. Finally, a third gap 330 is formed between the third surface element 33 and the first boundary surface 100a. On the opposite side of the heat sink 10 is a fourth surface element 34, so that between the second
  • a fourth gap 340 is formed. Adjacent to that fourth surface element 34 is a fifth surface element 35, so that both enclose a fifth intermediate space 350. Finally, a sixth surface element 36 is provided as the termination, which defines a sixth intermediate space 360 together with the fifth surface element 35.
  • the second embodiment can be attached suspended from a ceiling, so that heat radiation from both sides hits the heat sink 10.
  • the edge seal 13 has in the illustrated embodiment, a cavity 130 which can be provided with an optional sorbent 45 or a seal.
  • the sorbent 45 removes moisture ingress from the gaps 310, 320, 330, 340, 350 and 360.
  • At least one optional heating element 44 may be provided.
  • the heating element 44 can either as
  • Be executed pipe register which can be flowed through by a heat transfer medium.
  • a heat transfer medium For example, an oil or a heating water can be used for this purpose.
  • the heating device 44 may include or consist of an electrical heating element to the
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. Since this third embodiment of the above
  • the essential difference of the third embodiment relates to the edge bond 13.
  • This contains a sealing element 131, which contains, for example, polyisobutylene and / or silicone and / or butyl rubber or consists thereof.
  • the edge bond thus has a similar structure as a known Isolierglasinrandfuge.
  • Edge composite can therefore be made with known methods from the production of insulating glass windows, so that with little effort a reliable completion of the surface elements and the heat sink 10 results.
  • a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
  • the fourth embodiment is similar to the first embodiment described above, so that like reference numerals designate like components of the invention and the following description addresses only the essential differences.
  • a micropump 46 is located in the edge bond 13. This is provided with connection lines 460, which open into the gaps 310 and 320, respectively. In this way, the micropump 46 can remove moisture from the gaps 310 and 320 and as
  • a fifth embodiment of the invention will be described below with reference to FIGS. 5, 6 and 7. The fifth
  • Embodiment which is shown in section in Figure 7, has a plurality of cylindrical heat sinks, which have approximately a tubular appearance. These are arranged in the focal point of a reflector 6. in the
  • the reflector 6 is a circular arc in cross section.
  • other shapes of the reflector 6 may be used, for example, hyperbolic or parabolic
  • the reflectors 6 may be made of a metal or an alloy, for example.
  • the reflectors 6 may further comprise an infrared-reflective coating around the
  • the coating can be applied galvanically and / or from the gas phase, for example by means of conventional CVD or PVD or sputtering methods.
  • the heat sink 10 is approximately circular cylindrical and forms the core of a concentric arrangement of a plurality of surface elements 31 and 32.
  • the heat sink 10 can be actively cooled, for example by a
  • the cylinder jacket surface of the tubular heat sink 10 serves as an interface 100.
  • first surface element 31 and a second surface element 32 are surrounded concentrically by a first surface element 31 and a second surface element 32.
  • the surface elements thus have the shape of a tube or a hollow cylinder. Between the surface elements and the interface 10 are spaces 310 and 320, respectively
  • the interstices 310 and 320 can either be evacuated as described above or be provided with a protective gas atmosphere.
  • the tubular elements can in turn be provided with an edge compound and / or a sorption agent 45 at their end, so that moisture 39 can be removed from the interstices 310 and 320.
  • FIG. 8 shows a device 1 for room air conditioning. This contains an interface 100 and at least one surface element 31 as above
  • Heat radiation 20 from the space 2 is radiated isotropically and thus partially reaches the interface 100.
  • the boundary surface 100 also emits a heat radiation 21, which is radiated into the space 2. Since the temperature of the interface 100 is lower than the temperature of the
  • the heat flow 21 is less than the heat flow 20, so that a net heat flow is discharged from the room 2. This is deposited in the heat sink 10 of the device 1.
  • the heat sink 10 becomes a cooling medium
  • the cooling medium has a finite temperature and thus carries a
  • the cooling capacity may be greater than about 70 Wm -2 or greater than about 90 Wm -2 or greater than about 100 Wm -2 .
  • the air conditioning device 1 has a similar structure as described above with reference to FIGS. 1 and 4. This embodiment of the
  • Invention includes a thermal insulation 120, on which the heat sink 10 is applied. Direct access to the
  • the device 1 according to the sixth embodiment no capillary tube mat as a heat sink 10.
  • the heat sink 10 consists essentially of a flat material layer of a metal or a
  • Alloy for example aluminum or copper. This is connected at at least one edge with a tube 11 in which a cooling medium can flow.
  • the cold medium can, as already described above, be liquid or gaseous be or undergo a phase transition in the pipe 11, for example, from gaseous to liquid, so that in this case the heat of condensation from the heat sink 10 is applied and the interface 100 cools accordingly.
  • Pipe 11 for the refrigerant can in the edge bond 13th
  • the stiffening element 12 on the back of the thermal insulation 120 has a projection 241. This
  • Projection 241 is above the edge seal 13 and forms a mounting flange for the device 1. As further shown in Figure 9, the device 1 by means of
  • Supernatant 241 and a screw 442 are attached to a component 24 of a building, such as a ceiling.
  • the line 110 may optionally be provided with insulation to prevent heat loss or
  • FIG. 10 shows a seventh embodiment of the invention
  • the seventh embodiment is similar to the sixth embodiment, the following description is limited to the essential differences.
  • the structure of the device 1 is similar to that already described above with reference to FIG.
  • the seventh embodiment lacks the stiffening element on the heat sink 10 side facing away from the thermal insulation 120. This embodiment has a lower weight and a lower manufacturing cost.
  • a holding device 245 For mounting the device 1 on a ceiling 24, a holding device 245 is used, which has an approximately T-shaped cross-section. It lies the Edge compound 13 on the inside of the T-shaped cross section. To adjust the ceiling distance, 24 is a support member 246 on the ceiling
  • the holding device 245 is slidably mounted on the holding element 246 and in
  • a gap 248 is established between the rear side of the thermal insulation 120 of the device 1 and the underside of the ceiling 24. This gap 248 serves to ventilate the device 1.
  • Device 1 and of the space equipped with it, are set so that it runs horizontally.
  • FIG. 11 shows an eighth embodiment of
  • the eighth embodiment is also similar to the first embodiment explained with reference to FIG. 1, so that the description is limited to the essential differences.
  • the eighth embodiment has a plate-shaped or cuboidal thermal insulation 120. Unlike the first
  • Heat sink 10 are embedded in the thermal insulation 120, protrude the capillary tubes 11 of the heat sink 10 in the eighth embodiment in the gap 310 between the interface 100 and the surface element 31st
  • Interspace 310 are arranged and which keep the distance of the surface element 31 and the width of the intermediate space 310 constant or approximately constant. In this way, it can be avoided that the surface element 31 is curved inward or outward when the pressure in the gap 310 changes due to a change in temperature.
  • the spacers 390 may be made of a plastic or a rigid foam or other material with high
  • At least some of the spacers 390 may include optional overflow channels 391 which allow gas exchange on either side of the spacer 390 in the space 310.
  • a gas flow drying out the interspace 310 can also be guided through the spacer 390 or else a gas can be supplied or removed for pressure equalization in the intermediate space 310.
  • FIG. 12 shows an axonometric view and FIG. 13 shows a cross section.
  • the ninth embodiment uses a reflector as already explained above with reference to the fifth embodiment.
  • the reflector of the ninth embodiment may, for example, be semicircular or parabolic.
  • the inside of the reflector 6 can with a
  • the space facing the opening of the reflector 6 can either be open or closed with a surface element 31, as already above with reference to the
  • a device 1 Approximately in the focal area of the reflector 6 is a device 1, which contains a heat sink with an interface. If the surface element 31 is not attached to the reflector 6, the device 1 has at least one
  • Device 1 according to Figures 5 and 6 is that the device 1 of the ninth embodiment of the invention, not a circular, but a polygonal,
  • the cooling capacity of the ninth embodiment of the device can be greater than the cooling capacity of the fifth embodiment of the invention.
  • Figure 14 shows a tenth embodiment of the invention. This embodiment is also similar to the fifth embodiment.
  • the tenth embodiment also has a cylindrical heat sink 1 disposed at the focal point of a first reflector 61.
  • the heat radiation 20, which does not fall perpendicular to the first reflector 61, is not focused into the focal point and therefore does not reach the heat sink in the device 1.
  • this heat radiation is incident on a second reflector 62 disposed below the first reflector 61 and having a smaller radius.
  • the radiation is therefore reflected at the second reflector 62 and thus reaches the interface of the heat sink inside the device 1. In this way, the performance of the fifth embodiment can be increased or the effect improved.
  • Figure 15 shows an eleventh embodiment of the device according to the invention in cross section.
  • the eleventh embodiment has a device 1 with a heat sink and a the space facing interface, as above
  • the interface and the heat sink are integrated in a wall 25, which, for example, as
  • Drywall or solid construction can be performed.
  • a reflector 6 Adjacent to the upper edge of the device 1 is a reflector 6, which has approximately the shape of a quarter circle or the shape of a parabola half. This means that the vertex of the reflector 6 coincides approximately with the upper edge of the device 1. Heat radiation 20, which falls from the space on the inside of the reflector 6, is reflected to the interface of the heat sink of the device 1 and absorbed there. As a result, a good de-heating of the heat loads in the space 2 can be achieved even with a small active interface.
  • the wall 25 may be provided with an infrared reflective coating 250.
  • thermal radiation 20, which initially falls from the room onto the wall 25 can be reflected onto the inside of the reflector 6 in order to be removed from the room 2 in this way.
  • the infrared-reflective coating 250 can be applied to the wall 25 as a wall paint, for example, and increases the acceptance range of the optical device formed by the device 1 and the reflector 6
  • the twelfth embodiment has a heat sink 10, which has two opposing interfaces 100a and 100b, as already described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • Each interface 100a and 100b is protected from the entry of moist room air by a panel 31 and 32, each panel being spaced from the interface 100a and 100b by a space 310 and 320.
  • the heat sink 10 is in its edge region with a
  • Coolant line 11 thermally conductively connected, as already using the sixth shown in Figure 9
  • Figure 16 shows the attachment of the surface element 31, which may for example consist of a film web, on a frame 134.
  • the frame 134 may include or consist of a polymer material.
  • the surface element 31 can be attached to the frame 134 in a simple manner by thermal joining.
  • a laser welding process or a contact welding process may be used to heat and thereby weld the material of frame 134 and surface element 31 in specifiable spatial regions above the glass transition temperature.
  • the frame 134 is attached to the edge seal 13 by a mechanical fixing device 135.
  • the fixing device 135 may, for example, a magnetic
  • Attachment or include a snap closure may be present in some embodiments of the invention to prevent ingress of ambient air into the interstices 310 and 320, respectively.
  • FIG. 16 shows a dehumidifying device 4 whose mode of operation is explained with reference to FIG. 17.
  • FIG. 17 shows that the dehumidifier 4 has a first valve 421 and a second valve 422.
  • the first valve 421 opens into a supply line 461, which opens in the space 310.
  • the second valve 422 is connected to a discharge line 462, which opens into the outer area or the surroundings of the device 1. Between both valves is a sorbent 45
  • zeolite or silica gel which can bind moisture from the ambient air.
  • moisture may flow from the gap 310 through the supply line 461 into the sorbent 45 and be bound there.
  • Valve 421 closed and the valve 422 are opened.
  • the moisture can be expelled from the sorbent 45 and leave the device through the discharge line 462.
  • valve 422 is closed and the valve 421 is opened. This process can be continued cyclically, so that the gap 310 is continuously dried.
  • Figure 18 shows the application of the first embodiment of the invention. Shown is a space 2 with at least one wall 25 and a ceiling 24. On the ceiling 24, a device 1 is fixed, which has a space 2 facing the interface 100.
  • Installations are located, such as lighting or acoustic panels.
  • FIG. 18 shows, by way of example, two persons as heat load 29. These radiate heat radiation 20, which is substantially non-directional. The heat radiation 20 can therefore reach the interface of the device 1 directly, where they are absorbed and by the in the Line 110 circulating refrigerant from the room. 2
  • Figure 18 shows the optional use of an infrared reflective
  • Wall surfaces can be reflected and achieved in this way the interface of the heat sink of the device 1.
  • an optional control device 150 may be present, which prevents excessive cooling of the heat loads 29.
  • FIG. 19 shows the application of the second embodiment of the invention.
  • the same reference numerals designate the same
  • Device 1 is therefore mounted at a distance from the ceiling 24 so that a gap 248 is formed between the ceiling 24 and the uppermost interface.
  • Heat radiation 20, which emanates from the heat loads 29, thus can either reach the lower boundary surface or by reflection on the walls 25 and the ceiling 24, the upper interface. This can reduce the performance of the
  • Device 1 in the heat dissipation of the heat load 29 may be increased.
  • Figure 19 is a device used as a space divider lb, which also has two interfaces, which face the right and the left room side. Warmth- Radiation from a heat load 29 can thus also be absorbed at the interfaces of the second device 1b.
  • the supply of refrigerant can take place via a running in a cavity floor refrigerant pipe 110b.
  • Figure 20 shows the application of the ninth embodiment of the invention.
  • the device 1 with the associated
  • Reflector 6 is attached to the ceiling 24.
  • a sheet 251 may be present to be decorative
  • Thermal radiation passes either from the heat loads 29 directly via the reflector 6 to the interfaces of the device 1 or after reflection through an optional infrared-reflective coating 250 on the walls 25.
  • a refrigerant ready which transported in a ceiling-mounted line 110 becomes .
  • Figure 21 shows another application of the first or second embodiment of the invention.
  • devices 1a with two-sided interfaces can be used, or devices 1b with only one single-sided interface.
  • the devices la and lb are in a slot 26
  • the shaft which is open with an opening 261 to the space 2a and the space 2b.
  • reflectors 262 which reflect heat radiation 20, which enters through the opening 61, to the interface of the devices la or lb.
  • the openings 261 are closed with an optional sheet 251. If the device la is arranged on an inner wall 25 between a space 2a and a space 2b, This can be used for cooling the heat loads in both rooms.
  • Figure 22 shows a tenth embodiment of the invention in cross section. The following description is limited to the essential differences from the previous embodiments. Also in this case, like reference numerals designate like components of the invention.
  • the device 1 also contains in the tenth
  • the surface 100 of the heat sink 10 opposite the interface 100 is provided with a thermal insulation 120.
  • the thermal insulation 120 may, for example, contain or consist of a hard foam and / or a mineral wool and / or an organic insulating material.
  • a pipe register 11 is present in the illustrated embodiment, which can be flowed through, for example, by water or another known refrigerant. Through the pipe register, the heat sink is removed during operation heat.
  • the boundary surface 100 faces the space 2, so that heat radiation from the space 2 can reach the boundary surface 100 and be absorbed there.
  • heat radiation from the space 2 can reach the boundary surface 100 and be absorbed there.
  • the surface elements 31 and 32 are transparent or translucent at least partially in the infrared spectral range of the room temperature radiation, so that the thermal radiation from the space 2 can pass through the surface elements 31 and 32 and can be absorbed by the boundary surface 100. This allows the operation of the device, which, for example, as a cooling ceiling or wall element
  • the surface elements 31 and 32 can, as described above, made of glass or sintered, IR-transparent materials or
  • FIG. 22 also shows an edge bond 13, which receives the ends of the surface elements 31 and 32 and closes in an approximately gas-tight manner, so that moisture from the environment can not or only to a minor extent penetrate into the first interspace 310 and the second interspace 320 on the edge ,
  • the interface 100 be provided with a fleece 160.
  • This may be loose on the interface 100 or attached to the interface, for example by gluing.
  • the fleece 160 extends over the edge seal 13 as far as the back 121 of the thermal insulation 120.
  • the fleece 160 can be applied over the entire surface of the back 121 of the thermal insulation 120 or only as shown in the FIGURE cover.
  • the cause of the wicking of the web 160 is the surface tension of the fluid and the wettability of the pore surfaces within the web 160
  • the flow resistance is proportional to the reciprocal of the radius of the pore in square, the tensile force is simply proportional to the reciprocal of the radius.
  • the second phase is that
  • the driving potential is the relative humidity, which on the warm side, that is on the outside 121 of the thermal insulation,
  • the gap 310 can be kept permanently dry in a simple manner and without moving parts in order to ensure long-term trouble-free operation

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Klimatisierung eines Raumes (2), enthaltend zumindest eine Wärmesenke (10), welche zumindest eine dem Raum (2) zugewandte Grenzfläche (100) aufweist, welche auf eine gegenüber der Wärmelast erniedrigte Temperatur bringbar ist, wobei zwischen der Grenzfläche (100) und dem Raum (2) zumindest ein Flächenelement (31, 32) angeordnet ist, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässig ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes (2), mit zumindest einer Wärmesenke (10), welche zumindest eine dem Raum zugewandte Grenzfläche (100) aufweist, welche auf eine gegenüber der Wärmelast erniedrigte Temperatur gebracht wird, wobei zwischen der Grenzfläche (100) und dem Raum (2) zumindest ein Flächenelement (31, 32, 33) angeordnet ist, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässig ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes, bei welcher mittels zumindest einer Wärmesenke, welche zumindest eine dem Raum zugewandte Grenzfläche aufweist, Wärmeenergie aus dem Raum aufgenommen wird. Hierzu wird die Grenzfläche auf eine
gegenüber einer Wärmelast erniedrigte Temperatur gebracht . Vorrichtungen und Verfahren der eingangs genannten Art sind auch unter den Begriffen thermische Bauteilaktivierung oder Kühldecke bekannt .
Aus S.C.M. Hui and J.Y.C. Leung : Thermal comfort and energy Performance of chilled ceiling Systems, Proceedings of the Fuyian Hong Kong Joint Symposium 2012, Fuzhou, 36 - 48 ist eine eingangs genannte Vorrichtung bekannt . Bei dieser bekannten Vorrichtung wird ein Bauteil eines Gebäudes durch ein Rohrregister gekühlt, sodass das Bauteil Wärme aus der Raumluft oder im Raum befindlichen Wärmelasten aufnehmen kann und hierdurch das Innenraumklima beeinflusst.
Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass die Grenzfläche, welche direkten Kontakt zur Raumluft hat, nicht unter die Grenztemperatur gekühlt werden kann, bei welcher Kondensation einsetzt. Diese Grenztemperatur liegt umso höher, je höher die relative Luftfeuchte ist. Somit kann insbesondere unter feuchtem tropischem Klima nur eine relativ geringe Temperaturspreizung erreicht werden, ohne dass Feuchtigkeit am thermisch aktivierten Bauteil ausfällt und so das Raumklima nachteilig beeinflusst oder Bauschäden verursacht. Die Wirkung der an sich bekannten Vorrichtung ist daher unter feucht-heißen Klimabedingungen unzureichend .
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Raumklimatisierung anzugeben, welches einerseits energieeffizient ist und andererseits auch in feuchten Klimabedingungen eine gute Kühlwirkung aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 32 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Raumes vorgeschlagen, welche zumindest eine Wärmesenke aufweist. Die Wärmesenke weist zumindest eine, dem Raum zugewandte Grenzfläche auf. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung ist die Grenzfläche dem Raum zugewandt, wenn Wärmestrahlung von zumindest einer Wärmelast im Raum die Grenzfläche direkt oder über zumindest eine
Reflektionsfläche erreichen kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wärmesenke Teil eines Gebäudes sein, insbesondere eine in Massivbauweise errichtete Decke oder Wand. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wärmesenke als Plattenwärmetauscher, Kapillarrohrmatte, Kühlblech oder Radiator ausgeführt sein und als separates Bauteil in den Raum eingebracht werden. Beispielsweise kann die Wärmesenke als Deckenpaneel oder als Wandpaneel ausgeführt sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wärmesenke als gestaltendes Raumelement oder Teil der Möblierung ausgebildet sein und beispielsweise in eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Möbelstück integriert sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wärmesenke Teil eines Fahrzeuges, eines Flugzeuges oder eines Schiffes sein oder als separates Bauteil im Fahrgastraum angebracht sein, um den thermischen Komfort der Passagiere zu verbessern.
Die Wärmesenke weist zumindest eine dem Raum zugewandte Grenzfläche auf. Die Grenzfläche kann eine glatte oder eine raue Oberfläche aufweisen, um deren Absorptions- bzw.
Reflexionsverhalten zu beeinflussen. Die Grenzfläche kann eine mineralische Oberfläche aufweisen, beispielsweise einen Innenputz oder einen Dispersionsfarbanstrich. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grenzfläche ein Metall oder eine Legierung enthalten oder daraus bestehen. Durch die vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder hohe Wärmekapazität kann die Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht sein. Durch eine geringe Wärmekapazität der Wärmesenke kann das Ansprechverhalten der Vorrichtung verbessert werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Grenzfläche eine absorbierende Beschichtung aufweisen, welche zumindest in einem Teilbereich des infraroten Spektralbereichs mehr als 90% oder mehr als 95%
Absorption zeigt. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine galvanisch aufgebrachte Schicht aus Schwarzchrom oder Schwarznickel verwendet werden. In anderen Ausführungs- formen der Erfindung kann eine Schicht oder ein aus mehreren Einzelschichten bestehendes Schichtsystem in einem Sputter- Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise ein Titan- oxinitrid-Beschichtung oder andere keramische
Beschichtungen .
Bei Betrieb der Vorrichtung wird die dem Raum zugewandte Grenzfläche auf eine gegenüber der Wärmelast erniedrigte Temperatur gebracht. Dies kann beispielsweise durch ein Kältemittel erfolgen. Das Kältemittel kann beispielsweise mittels einer Kompressionskältemaschine oder einer
Wärmepumpe abgekühlt werden, sodass der Wärmesenke Wärme entzogen wird. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann Grund- oder Oberflächenwasser verwendet werden, um der Wärmesenke Wärme zu entziehen und die Temperatur der Grenz- fläche abzusenken. In wiederum einer anderen Ausführungsform der Erfindung können thermoelektrische Kühler eingesetzt werden, beispielsweise Peltier-Elemente .
Die Wärmelast kann ausgewählt sein aus Sonneneinstrahlung, elektrischen oder elektronischen Geräten oder Personen im Raum. Die von der Wärmelast ausgehende infrarote Wärmestrahlung wird von der Grenzfläche der Wärmesenke absorbiert und vom Kältemittel bzw. dem Wärmeträgerfluid aus dem Raum entfernt .
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, zwischen der Grenzfläche und dem Raum zumindest ein Flächenelement anzuordnen, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässig ist. Das Flächenelement führt dazu, dass die Umgebungsluft des Raumes nicht mehr unmittelbar auf die Grenzfläche einwirken kann. Daher wird die im Raum vorhandene Feuchte von der Grenzfläche ferngehalten, sodass diese nicht auf der Grenzfläche kondensiert. Die Grenzfläche kann daher im
Betrieb der Vorrichtung auf eine Temperatur unterhalb des Taupunktes gebracht werden. Hierdurch wird die Effizienz der Vorrichtung gesteigert und dennoch vermieden, dass
Feuchtigkeit an der Grenzfläche ausfällt und den Raum verunreinigt, Geräte oder Einrichtungsgegenstände
beschädigt, Personen belästigt, Bauschäden verursacht und/oder das Raumklima negativ beeinflusst.
Da jedoch das Flächenelement für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässig ist, können sämtliche im Raum
befindliche Wärmelasten, welche auf einer gegenüber der Grenzfläche erhöhten Temperatur sind, infrarote Wärmestrahlung abgeben, welche nachfolgend durch das Flächenelement transmittiert und in der Grenzfläche absorbiert wird. Wärmestrahlung ist elektromagnetische Strahlung des
infraroten Wellenlängenbereiches, sodass sich diese
geradlinig ausbreitet und das Flächenelement durchdringt. Für den hier betrachteten Spektralbereich kann auch der Begriff Raumtemperaturstrahlung verwendet werden. Somit wird die Wärmestrahlung effizient von der Wärmesenke aufgenommen, obgleich die unmittelbare Einwirkung der warmen Raumluft auf die Grenzfläche durch das Flächenelement verhindert oder reduziert wird.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Flächenelement bei einer Wellenlänge zwischen etwa 3 μπι und etwa 30 μπι oder zwischen etwa 6 μπι und etwa 20 μπι zumindest in einem Teilbereich eine Transmission von etwa 50 % bis etwa 90 % oder von etwa 70% bis etwa 80% aufweisen. In einigen
Ausführungsformen der Erfindung kann das Flächenelement bei einer Wellenlänge zwischen etwa 6 μπι und etwa 20 μπι
zumindest in einem Teilbereich eine Transmission von mehr als etwa 50% oder mehr als etwa 70% oder mehr als etwa 80% zeigen. Der genannte Wellenlängenbereich enthält einen großteil der Energie der Wärmestrahlung eines schwarzen Strahlers bei etwa 300 K. Sofern die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung in einem wärmeren Klima eingesetzt werden soll, kann dieser Wellenlängenbereich verschoben sein. Ebenso können kürzere Wellenlängen auftreten, wenn der Raum
besondere Wärmequellen aufweist, beispielsweise elektrische oder elektronische Geräte. Eine Transmission von etwa 50 % bis etwa 90 % in zumindest einem Teilbereich des genannten Wellenlängenbereichs stellt sicher, dass ein hinreichender Anteil der Wärmestrahlung die Grenzfläche der Wärmesenke erreicht und auf diese Weise aus dem Raum abtransportiert werden kann. Gleichzeitig sorgt die Transparenz und der damit verbundene geringe Absorptionsgrad und Emissionsgrad des Flächengebildes im genannten Wellenlängenbereich des Materials dafür, dass das Flächengebilde wenig Wärmeenergie an die Wärmesenke abgibt und dadurch nicht auskühlt und somit den Taupunkt der Raumluft nicht unterschreitet.
Gleichzeitig kann das Flächengebilde im sichtbaren Spektralbereich zumindest teilweise reflektierend und/oder
absorbierend ausgebildet sein, so dass eine optisch
ansprechende Gestaltung ermöglicht wird. Beispielsweise kann die in Gebäuden übliche weiße Deckenfarbe weiterhin
beibehalten werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Wärmesenke ein Rohrregister und/oder einen Plattenwärmetauscher und/oder eine Kapillarrohrmatte enthalten. Diese können von einem Kältemittel durchströmt werden. Das Kältemittel kann mittels einer Kompressionskältemaschine abgekühlt werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Kältemittel einen Phasenübergang durchlaufen. Alternativ kann das
Kältemittel Grund- und/oder Oberflächenwasser sein, welches mittels Pumpen durch das Rohrregister bzw. den Plattenwärmetauscher gefördert wird. Auf diese Weise kann der
Wärmesenke Wärme entzogen werden, sodass sich die dem Raum zugewandte Grenzfläche auf eine geringere Temperatur als der Raum abkühlt.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Flächenelement beabstandet von der Grenzfläche angeordnet sein, sodass zwischen dem Flächenelement und der Grenzfläche ein Zwischenraum ausgebildet ist, welcher mit Luft oder optional mit einem Schutzgas gefüllt ist. Das Schutzgas kann
ausgewählt sein aus Argon, Stickstoff, synthetischer Luft oder entfeuchteter Umgebungsluft. In anderen
Ausführungsformen der Erfindung kann der Zwischenraum zwischen dem Flächenelement und der Grenzfläche evakuiert sein. Wesentlich ist in einigen Ausführungsformen, dass der Zwischenraum nur einen geringen Wasserdampfpartialdruck aufweist, sodass die Kondensation von Feuchte an der Grenzfläche vermieden wird. Hierdurch bleibt die Grenzfläche trocken, sodass die Effizienz der Vorrichtung nicht absinkt. Weiterhin ist das dem Raum zugewandte Flächenelement bei Betrieb der Vorrichtung wärmer als die Grenzfläche, da der Zwischenraum der Dämmung dienen kann, so dass die dem Raum zugewandte Seite des Flächenelementes nicht unter den
Taupunkt der Raumluft abkühlt. Damit kann das Auftreten von Bauschäden, wie z.B. Schimmel, vermieden werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vorrichtung weiterhin eine Entfeuchtungseinrichtung aufweisen, mit welcher Wasser aus dem Zwischenraum zwischen dem Flächenelement und der Grenzfläche entfernbar ist. Hierdurch kann Wasser, welches bei Betrieb der Vorrichtung durch das zumindest eine Flächenelement oder den Randverbund
eindringt, aus dem Zwischenraum entfernt werden. Damit kann der Zwischenraum zuverlässig frei von Wasser gehalten werden, sodass die Grenzfläche frei von Kondensat ist oder Kondensatanfall zumindest reduziert und von der Grenzfläche abtransportiert werden kann. Damit kann ein störungsfreier Betrieb über einen längeren Zeitraum ermöglicht werden.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die
Entfeuchtungseinrichtung zumindest ein Sorptionsmittel und/oder zumindest eine Mikropumpe und/oder zumindest eine Heizeinrichtung und/oder zumindest ein Ventil und/oder zumindest einen Lüfter und/oder ein Vlies enthalten oder daraus bestehen. Somit kann im Zwischenraum auftretende Feuchte entweder chemisch sorbiert werden, beispielsweise durch Silicagel, Zeolithe oder ähnliche Trocknungsmittel. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann kumulativ oder alternativ eine Mikropumpe vorhanden sein, welche
auftretende Feuchtigkeit und Kondensat aus dem Zwischenraum abpumpt. In wiederum einer anderen Ausführungsform kann mittels zumindest einer Heizeinrichtung die Feuchtigkeit aus einem Sorptionsmittel ausgetrieben und/oder der Zwischenraum trocken geheizt werden. Schließlich können in einigen
Ausführungsformen der Erfindung Ventile vorhanden sein, welche entweder als federbelastete Rückschlagventile
arbeiten und/oder mittels mechanischer Antriebsmittel angesteuert werden können, beispielsweise durch
elektromagnetische Spulen oder Piezoaktoren . Im
Zusammenwirken mit zumindest einem Lüfter kann der
Zwischenraum durch trockenes Schutzgas gespült werden, welches durch den Lüfter bzw. eine andere Fördereinrichtung dem Zwischenraum zugeführt wird und diesen durch zumindest ein Ventil verlässt.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das zumindest eine Flächenelement ein Polymer enthalten. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Polymer ausgewählt sein aus Polyethylen und/oder Polymethylmethacrylat und/oder Polyvinylchlorid und/oder Polypropylen und/oder
Polyethylenterephthalat und/oder Polyester und/oder biaxial orientierte Polyesterfolie und/oder Celluloseacetatbutyrat und/oder Celluloseacetatpolymer . Diese Materialien weisen einen hohen Diffusionswiderstand für Wasserdampf auf, sodass nur eine geringe Menge Feuchtigkeit in den Zwischenraum eindringen kann. Darüber hinaus können diese Flächenelemente aufgrund ihrer Bruchsicherheit auch gefahrlos als
Überkopf erglasung eingesetzt werden, wenn die Wärmesenke mit der Grenzfläche im Deckenbereich angeordnet ist.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Vorrichtung ein, zwei oder drei Flächenelemente enthalten, welche jeweils beabstandet zueinander und zur Grenzfläche
angeordnet sind. Hierdurch bilden sich mehrere Zwischenräume aus, sodass die Luftfeuchtigkeit mit größerer Zuverlässigkeit von der Grenzfläche ferngehalten wird und/oder aufgrund der verbesserten Wärmedämmung eine größere Temperaturdifferenz zwischen Wärmelast und Grenzfläche bestehen kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das zumindest eine Flächenelement und die Wärmesenke mit einem Randverbund eingefasst sein, welcher zumindest ein Dichtungselement enthält. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Dichtungselement Polyisobutylen und/oder Silikon und/oder Butylkautschuk enthalten oder daraus bestehen. Ein solcher Randverbund kann ähnlich ausgeführt sein, wie bei an sich bekannten Isolierglasscheibenrandfugen . Somit wird das Eindringen von Feuchtigkeit in den Zwischenraum durch die Dichtungselemente des Randverbundes zuverlässig und dauer- haft verhindert, sodass sich eine lange Lebensdauer der Vorrichtung auch bei täglichem Einsatz ergibt.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das zumindest eine Flächenelement und die Wärmesenke mit einem Randverbund eingefasst sein, welcher durch thermisches Fügen ausgeführt wird. Dies erlaubt eine rasche und kostengünstige Fertigung und/oder der Randverbund kann besonders dicht ausgeführt sein.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das zumindest eine Flächenelement mit einem Rahmen verbunden sein, welcher durch mechanische oder magnetische Verschlussmittel auf der Wärmesenke und den weiteren Bauteilen der
Vorrichtung befestigt wird. Dies erlaubt einen einfachen Austausch des Flächenelementes bei Beschädigung oder zur Revision .
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest ein Schallabsorber in die erfindungsgemäße Vorrichtung integriert sein, so dass die Vorrichtung sowohl eine
thermische als auch akustische Optimierung eines Raumes bewirken kann.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die
Vorrichtung eine Kühlleistung von mehr als etwa 70 W-m~2 oder mehr als etwa 90 W-m~2 oder mehr als etwa 100 W-m~2 aufweisen.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Beheizung eines Raumes, mit zumindest einer Wärmesenke, welche zumindest eine dem Raum zugewandte Grenzfläche aufweist, welche auf eine gegenüber einer im Raum befindlichen Wärmesenke erhöhte Temperatur gebracht wird, wobei zwischen der Grenzfläche und dem Raum zumindest ein Flächenelement, angeordnet ist, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässig ist. In dieser Ausführungsformen der Erfindung kann die Wärmesenke bei kühler Witterung auch mit einem gegenüber der Raumtemperatur wärmeren Wärmeträgerfluid betrieben werden und auf diese Weise eine Heizvorrichtung bereitstellen.
Hierdurch kann beispielsweise im Raum befindliche Personen ein behagliches Innenraumklima geboten werden. Aufgrund des Flächengebildes zwischen der dann erwärmten Grenzfläche und dem Raum wird die Konvektion verringert, so dass überwiegend eine Strahlungsheizung vorliegt. Dies kann von einigen
Personen als angenehmer empfunden werden als die Beheizung mit üblichen Flächenheizungen oder Radiatoren, welche eine höhere Konvektion der im Raum befindlichen Luft bewirken.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt
Figur 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Klimatisierung .
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Klimatisierung .
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Klimatisierung .
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch eine fünfte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch die fünfte
Ausführungsform . Figur 7 zeigt die Wirkungsweise der fünften Ausführungsform der Erfindung.
Figur 8 zeigt die prinzipielle Wirkungsweise der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 9 zeigt eine sechste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung.
Figur 10 zeigt eine siebte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung.
Figur 11 zeigt eine achte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung.
Figur 12 zeigt eine neunte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung in axonometrischer Darstellung.
Figur 13 zeigt die neunte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung im
Querschnitt .
Figur 14 zeigt eine zehnte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung im
Querschnitt .
Figur 15 zeigt eine elfte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung im
Querschnitt .
Figur 16 zeigt eine zwölfte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung im
Querschnitt .
Figur 17 zeigt eine Ausführungsform einer Entfeuchtungs- einrichtung im Detail. Figur 18 zeigt die Anwendung der ersten Ausführungsform der Erfindung .
Figur 19 zeigt die Anwendung der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 20 zeigt die Anwendung der neunten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 21 zeigt die alternative Anwendung der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 22 zeigt eine zehnte Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt .
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Klimatisierung eines Raumes 2. Dargestellt ist ein
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Die Vorrichtung 1 enthält eine Wärmesenke 10 mit zumindest einer Grenzfläche 100. Die Wärmesenke 10 kann ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit enthalten, beispielsweise ein Metall oder eine Legierung, insbesondere eine Aluminiumoder Kupferlegierung. Die Grenzfläche 100 kann mit einer infrarot absorbierenden Beschichtung versehen sein,
beispielsweise einem Farbanstrich, einer Sputterschicht oder einer galvanischen Schicht. Insbesondere die Absorption der Raumtemperaturstrahlung kann dadurch erhöht sein.
Die der Grenzfläche 100 entgegengesetzte Oberfläche der Wärmesenke 10 ist mit einer Wärmedämmung 120 versehen. Die Wärmedämmung 120 kann einen Hartschäum oder eine Vakuumdämmung oder eine Mineralwolle enthalten oder daraus bestehen. Die Wärmedämmung 120 kann einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Die der Wärmesenke 10 abgewandte Seite der Wärmedämmung 120 ist mit einem aussteifenden Element 12 verkleidet, welches einerseits eine mechanische Stabilisierung der Vorrichtung bewirken kann und bei freier Aufstellung im Raum auch ein dekoratives Aussehen
ermöglichen kann. Das aussteifende Element 12 kann
beispielsweise eine Kunststoffplatte, ein Blech, eine
Hartfaserplatte eine mitteldichte Faserplatte oder ein anderer Holzwerkstoff sein.
Zur Integration in ein Gebäude oder ein Fahr- oder Flugzeug kann die Vorrichtung mit der Rückseite des aussteifenden Elementes 12 an einer Decke befestigt werden, beispielsweise durch Kleben oder Schrauben, wie anhand von Figur 18 noch erläutert wird.
Um der Wärmesenke 10 Wärme zu entziehen, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rohrregister 11 vorhanden, welches beispielsweise durch Wasser oder ein anderes, an sich bekanntes Kältemittel durchströmbar ist. Durch das Rohrregister wird der Wärmesenke im Betrieb Wärme entzogen, wie anhand von Figur 8 noch näher erläutert werden wird. Das Kältemittel wird dem Rohrregister 11 über eine Leitung 110 zugeführt .
Die Grenzfläche 100 ist dem Raum 2 zugewandt, sodass Wärmestrahlung aus dem Raum 2 die Grenzfläche 100 erreichen kann und dort absorbiert wird. Um die unmittelbare Einwirkung der Raumluft auf die Grenzfläche 100 und nachfolgend den Ausfall von Feuchte zu vermeiden, sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel zwei Flächenelemente 31 und 32
vorhanden. Diese schließen jeweils einen Zwischenraum 310 und 320 ein, welcher entweder evakuiert ist oder aber eine Schutzgasatmosphäre enthält.
Die Schutzgasatmosphäre zeichnet sich durch einen geringen Anteil von gasförmigem Wasser bzw. Feuchtigkeit aus, sodass die Feuchte nicht an der Grenzfläche 100 ausfällt.
Gleichwohl sind die Flächenelemente 31 und 32 zumindest teilweise im infraroten Spektralbereich der Raumtemperaturstrahlung transparent oder transluzent, sodass die Wärmestrahlung aus dem Raum 2 durch die Flächenelemente 31 und 32 hindurch dringt und von der Grenzfläche 100 absorbiert werden kann. Dies erlaubt den Betrieb der Vorrichtung, welche beispielsweise als Kühldecke oder
Wandelement ausgeführt werden kann, auch bei hoher
Luftfeuchtigkeit und großer Temperaturspreizung, ohne dass es zum Feuchtigkeitsausfall und nachfolgend zu Bauschäden kommt .
Die Flächenelemente 31 und 32 können aus Glas oder
gesinterten, IR-transparenten Werkstoffen oder Kunststoff bestehen. Insbesondere bei Überkopfeinsatz an Deckenelementen kann ein Kunststoffelement aufgrund des geringen Gewichtes und der Bruchfestigkeit vorteilhaft eingesetzt werden. Ein solches Kunststoffelement kann aus einer
Folienbahn bestehen oder eine solche enthalten.
Figur 1 zeigt weiter einen Randverbund 13, welcher die Enden der Flächenelemente 31 und 32 aufnimmt und näherungsweise gasdicht verschließt, sodass auch am Rand in den ersten Zwischenraum 310 und den zweiten Zwischenraum 320 keine Feuchtigkeit aus der Umgebung eindringen kann.
Figur 1 zeigt weiterhin eine optionale Entfeuchtungs- einrichtung 4, welche in den Randverbund 13 integriert ist und mit welcher eindringendes Wasser aus dem Zwischenraum 310 und 320 entfernt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im ersten Zwischenraum 310 ein erstes Ventil 41 zugeordnet. Dem zweiten Zwischenraum 320 ist ein zweites Ventil 42 zugeordnet. Die Ventile können als
Rückschlagventile ausgeführt sein, sodass diese einen
Luftstrom 39 nach außen entlassen, wenn den Zwischenräumen 310 und 320 mittels eines Lüfters oder einer anderen
Fördereinrichtung ein trockener Gasstrom zugeführt wird, welcher die Feuchtigkeit aus den Zwischenräumen austreibt. Zusätzlich können die Ventile 41 und 42 zum Druckausgleich eingesetzt werden, wenn der Druck der Gasatmosphäre im ersten Zwischenraum 310 und im zweiten Zwischenraum 320 aufgrund der Abkühlung sinkt, so dass die Flächenelemente 31 und 32 im Betrieb stets eben bleiben. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Flächenelemente 31 und 32 im Betrieb der Vorrichtung durch einen Überdruck in den Zwischenräumen 310 und 320 stabilisiert werden.
Anhand der Figur 2 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente der Erfindung, sodass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt. Auch Figur 2 zeigt eine Wärmesenke 10, welche beispielsweise aus einer Kapillarrohrmatte aus einem Metall oder einer Legierung bestehen kann. Auch in diesem Fall ist in der Wärmesenke 10 ein Rohrregister 11 eingebracht, welches von einem Wärmeträger durchströmt werden kann, um Wärme aus der Wärmesenke 10 abzuführen.
Die Wärmesenke 10 weist zwei Grenzflächen 100a und 100b auf, welche an gegenüberliegenden Flächen der Wärmesenke 10 angeordnet sind. Somit kann die zur Kühlung vorhandene
Fläche verdoppelt werden, um die Leistung der Vorrichtung zu erhöhen .
Auf jeder Seite der Wärmesenke 10 sind jeweils drei Flächenelemente 31, 32 und 33 bzw. 34, 35 und 36 angeordnet.
Zwischen den Flächenelementen 31 und 32 ist ein erster
Zwischenraum 310 angeordnet. Zwischen dem zweiten Flächenelement und dem dritten Flächenelement 33 ist ein zweiter Zwischenraum 320 angeordnet. Zwischen dem dritten Flächenelement 33 und der ersten Grenzfläche 100a ist schließlich ein dritter Zwischenraum 330 ausgebildet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Wärmesenke 10 befindet sich ein viertes Flächenelement 34, sodass zwischen der zweiten
Grenzfläche 100b und dem vierten Flächenelement 34 ein vierter Zwischenraum 340 ausgebildet ist. Angrenzend an das vierte Flächenelement 34 befindet sich ein fünftes Flächenelement 35, sodass beide einen fünften Zwischenraum 350 umschließen. Schließlich ist als Abschluss ein sechstes Flächenelement 36 vorgesehen, welches zusammen mit dem fünften Flächenelement 35 einen sechsten Zwischenraum 360 umgrenzt. Durch drei Flächenelemente und drei Zwischenräume kann die Dämmung weiter verbessert werden, sodass einerseits ein unerwünschtes Abkühlen des äußersten, dem Raum
zugewandten Flächenelementes vermieden wird und andererseits das Eindringen von Feuchtigkeit weiter vermindert ist, da jeder Zwischenraum zu seinem benachbarten Zwischenraum nur einen geringen Feuchtegradient aufweist.
Zur Integration in ein Gebäude oder ein Fahr- oder Flugzeug kann die zweite Ausführungsform von einer Decke abgehängt befestigt werden, so dass Wärmestrahlung von beiden Seiten auf die Wärmesenke 10 trifft.
Auch in diesem Fall befindet sich ein Randverbund 13 an der Vorrichtung 1, welcher die Wärmesenke 10 und die sechs
Flächenelemente umschließt. Der Randverbund 13 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Hohlraum 130, welcher mit einem optionalen Sorptionsmittel 45 oder einer Dichtung versehen werden kann. Das Sorptionsmittel 45 entfernt eingedrungene Feuchtigkeit aus den Zwischenräumen 310, 320, 330, 340, 350 und 360.
Um das Sorptionsmittel 45 bei Beladung mit Feuchtigkeit zu regenerieren, kann zumindest ein optionales Heizelement 44 vorgesehen sein. Das Heizelement 44 kann entweder als
Rohrregister ausgeführt sein, welches von einem Wärmeträger durchströmt werden kann. Beispielsweise kann hierzu ein Öl oder ein Heizwasser verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizvorrichtung 44 ein elektrisches Heizelement enthalten oder daraus bestehen, um die
Regenerierung des Sorptionsmittels 45 auch unabhängig von einer zentralen Heizungsanlage vornehmen zu können. Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Da diese dritte Ausführungsform der oben
beschriebenen zweiten Ausführungsform ähnlich ist,
beschränkt die nachfolgende Beschreibung auf die
wesentlichen Unterschiede. Auch in diesem Fall bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile.
Der wesentliche Unterschied der dritten Ausführungsform betrifft den Randverbund 13. Dieser enthält ein Dichtungselement 131, welches beispielsweise Polyisobutylen und/oder Silikon und/oder Butylkautschuk enthält oder daraus besteht. Der Randverbund weist somit einen ähnlichen Aufbau auf wie eine an sich bekannte Isolierglasscheibenrandfuge . Der
Randverbund kann daher mit an sich bekannten Verfahren aus der Herstellung von Isolierglasfenstern hergestellt werden, sodass sich mit geringem Aufwand ein zuverlässiger Abschluss der Flächenelemente und der Wärmesenke 10 ergibt.
Anhand der Figur 4 wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die vierte Ausführungsform ist der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ähnlich, sodass gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile der Erfindung bezeichnen und die nachfolgende Beschreibung nur auf die wesentlichen Unterschiede eingeht.
In der vierten Ausführungsform befindet sich im Randverbund 13 eine Mikropumpe 46. Diese ist mit Anschlussleitungen 460 versehen, welche jeweils in die Zwischenräume 310 und 320 münden. Auf diese Weise kann die Mikropumpe 46 Feuchtigkeit aus den Zwischenräumen 310 und 320 entfernen und als
Feuchtigkeitsstrom 465 abführen. Dies erlaubt ein
kontinuierliches Austrocknen des ersten Zwischenraums 310 und des zweiten Zwischenraums 320, sodass die Vorrichtung zuverlässig auch über längere Betriebsdauer betrieben werden kann . Anhand der Figuren 5, 6 und 7 wird nachfolgend eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die fünfte
Ausführungsform, welche in Figur 7 im Schnitt dargestellt ist, weist eine Mehrzahl von zylindrischen Wärmesenken auf, welche in etwa eine rohrförmige Erscheinung aufweisen. Diese sind im Brennpunkt eines Reflektors 6 angeordnet. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Reflektor 6 kreisbogenförmig im Querschnitt. Selbstverständlich können auch andere Formen des Reflektors 6 verwendet werden, beispielsweise hyperbolische oder parabelförmige
Querschnitte. Bevorzugt, aber nicht zwingend, sind die
Wärmesenken im Brennpunkt bzw. dem Brennbereich der
Reflektoren 6 angeordnet. Auf diese Weise wird Wärmestrahlung 20, welche aus dem Raum auf die Reflektoren 6 trifft, auf die Wärmesenke fokussiert. Die Reflektoren 6 können beispielsweise aus einem Metall oder einer Legierung gefertigt sein. Die Reflektoren 6 können weiterhin eine Infrarot reflektierende Beschichtung aufweisen, um die
Effizienz der Vorrichtung zu erhöhen. Die Beschichtung kann galvanisch und/oder aus der Gasphase aufgebracht werden, beispielsweise mittels an sich bekannter CVD- oder PVD- oder Sputter-Verfahren .
Die im Brennpunkt angeordneten Wärmesenken sind in Figur 5 im Querschnitt und in Figur 6 im Längsschnitt dargestellt. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist die Wärmesenke 10 in etwa kreiszylinderförmig ausgebildet und bildet den Kern einer konzentrischen Anordnung aus mehreren Flächenelementen 31 und 32. Auch in diesem Fall kann die Wärmesenke 10 aktiv gekühlt werden, beispielsweise durch einen
Rohrbündelwärmeübertrager, ein Rohrregister oder andere, an sich bekannte Maßnahmen. Die Zylindermantelfläche der rohrförmigen Wärmesenke 10 dient als Grenzfläche 100.
Um ein Kondensieren von Raumfeuchte an der Grenzfläche 100 zu vermeiden, ist diese von einem ersten Flächenelement 31 und einem zweiten Flächenelement 32 konzentrisch umgeben. Die Flächenelemente weisen somit die Form eines Rohres bzw. eines Hohlzylinders auf. Zwischen den Flächenelementen und der Grenzfläche 10 sind Zwischenräume 310 bzw. 320
ausgebildet, welche einerseits die Grenzfläche 100 gegen den Raum isolieren und andererseits den direkten Luftzutritt verhindern. Hierzu können die Zwischenräume 310 und 320 wie vorstehend beschrieben entweder evakuiert oder mit einer Schutzgasatmosphäre versehen sein.
Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, können die rohrförmigen Elemente an ihrem Ende wiederum mit einem Randverbund und/oder einem Sorptionsmittel 45 versehen sein, sodass Feuchte 39 aus den Zwischenräumen 310 und 320 entfernt werden kann.
Die Wirkungsweise der Erfindung wird nachfolgend nochmals anhand von Figur 8 erläutert . Figur 8 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Raumklimatisierung. Diese enthält eine Grenzfläche 100 sowie zumindest ein Flächenelement 31 wie vorstehend
beschrieben. Wärmestrahlung 20 aus dem Raum 2 wird isotrop abgestrahlt und erreicht somit auch teilweise die Grenzfläche 100.
Auch die Grenzfläche 100 sendet eine Wärmestrahlung 21 aus, welche in den Raum 2 abgestrahlt wird. Da die Temperatur der Grenzfläche 100 geringer ist als die Temperatur der
Wärmelasten im Raum, ist der Wärmestrom 21 jedoch geringer als der Wärmestrom 20, sodass ein Nettowärmestrom aus dem Raum 2 abgeführt wird. Dieser wird in der Wärmesenke 10 der Vorrichtung 1 deponiert .
Weiterhin wird der Wärmesenke 10 ein Kühlmedium,
beispielsweise Grundwasser, zugeführt. Das Kühlmedium weist eine endliche Temperatur auf und trägt somit einen
Wärmestrom 23 in die Wärmesenke 10 ein. Da sich jedoch durch den aus dem Raum eintreffenden Nettowärmestrom die
Temperatur des Kühlmediums erhöht, führt das Kühlmedium einen Wärmeström 25 aus der Wärmesenke 10 ab, welcher größer ist als die zugeführte Wärme 23. Damit kann die Wärmesenke 10 zuverlässig entwärmt werden und der Nettowärmestrom kann aus dem Raum 2 dauerhaft entfernt werden.
Da durch das zumindest eine Flächenelement 31 der
unmittelbare Luftzutritt aus dem Raum 2 zur Grenzfläche 100 vermieden wird, wird eine Kondensation von Feuchtigkeit an der Grenzfläche 100 auch bei Abkühlung unter den Taupunkt zuverlässig vermieden. Daher kann die Kühlleistung größer als etwa 70 W-m~2 oder größer als etwa 90 W-m~2 oder größer als etwa 100 W-m~2 sein.
Anhand der Figur 9 wird eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung näher erläutert. Auch in diesem Fall sind gleiche Bestandteile der Erfindung mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt. Die Vorrichtung 1 zur Klimatisierung ist ähnlich aufgebaut wie bereits vorstehend anhand der Figuren 1 und 4 beschrieben. Auch diese Ausführungsform der
Erfindung enthält eine Wärmedämmung 120, auf welcher die Wärmesenke 10 aufgebracht ist. Der direkte Zutritt der
Raumluft mit der darin enthaltenen Feuchte zur Wärmesenke 10 ist durch das Flächenelement 31 verhindert, welches mit einem Abstand 310 zur Grenzfläche 100 der Wärmesenke 10 angeordnet ist.
Anders als bei den bereits vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen weist die Vorrichtung 1 gemäß der sechsten Ausführungsform keine Kapillarrohrmatte als Wärmesenke 10 auf. Vielmehr besteht die Wärmesenke 10 im Wesentlichen aus einer planen Materiallage aus einem Metall oder einer
Legierung, beispielsweise Aluminium oder Kupfer. Diese ist an zumindest einer Kante mit einem Rohr 11 verbunden, in welchem ein Kältemedium strömen kann. Das Kältemedium kann wie bereits vorstehend beschrieben flüssig oder gasförmig sein oder im Rohr 11 einen Phasenübergang durchlaufen, beispielsweise von gasförmig zu flüssig, sodass hierbei die Kondensationswärme von der Wärmesenke 10 aufgebracht wird und sich die Grenzfläche 100 entsprechend abkühlt. Das
Rohr 11 für das Kältemittel kann im Randverbund 13
verlaufen .
Das aussteifende Element 12 auf der Rückseite der Wärmedämmung 120 weist einen Überstand 241 auf. Dieser
Überstand 241 steht über den Randverbund 13 und bildet einen Montageflansch für die Vorrichtung 1. Wie in Figur 9 weiter gezeigt wird, kann die Vorrichtung 1 mittels des
Überstandes 241 und einer Schraubverbindung 442 an einem Bauteil 24 eines Gebäudes befestigt werden, beispielsweise einer Decke.
Neben der Vorrichtung 1 kann eine Zufuhrleitung 110 für das Kältemittel verlaufen. Die Leitung 110 kann optional mit einer Isolierung versehen sein, um Wärmeverluste bzw.
unerwünschten Wärmeeintrag außerhalb der Vorrichtung 1 zu verhindern .
Figur 10 zeigt eine siebte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Klimatisierung. Da die siebte Ausführungsform der sechsten Ausführungsform ähnlich ist, beschränkt sich die nachfolgende Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede. Wie aus Figur 10 ersichtlich ist, ist der Aufbau der Vorrichtung 1 ähnlich wie bereits vorstehend anhand der Figur 9 beschrieben. Jedoch fehlt der siebten Ausführungsform das aussteifende Element an der der Wärmesenke 10 abgewandten Seite der Wärmedämmung 120. Diese Ausführungsform weist ein geringeres Gewicht und einen geringeren Herstellaufwand auf.
Zur Montage der Vorrichtung 1 an einer Decke 24 wird eine Haltevorrichtung 245 verwendet, welche einen in etwa T- förmigen Querschnitt aufweist. Dabei liegt der Randverbund 13 auf der Innenseite des T- förmigen Querschnittes auf. Um den Deckenabstand einstellen zu können, wird an der Decke 24 ein Halteelement 246
angebracht, welches eine Nut 247 aufweist, in welcher die Haltevorrichtung 245 geführt ist. Die Haltevorrichtung 245 ist am Halteelement 246 verschiebbar gelagert und in
vorgebbaren Positionen festlegbar. Hierdurch stellt sich ein Spalt 248 zwischen der Rückseite der Wärmedämmung 120 der Vorrichtung 1 und der Unterseite der Decke 24 ein. Dieser Spalt 248 dient zur Hinterlüftung der Vorrichtung 1.
Weiterhin kann durch den variablen Deckenabstand eine
Bautoleranz ausgeglichen werden, sodass das Flächenelement 31, welches den optischen Gesamteindruck der
Vorrichtung 1 und des damit ausgestatteten Raumes prägt, so eingestellt werden, dass dieses horizontal verläuft.
Figur 11 zeigt eine achte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt. Auch die achte Ausführungsform ist der anhand von Figur 1 erläuterten ersten Ausführungsform ähnlich, sodass sich die Beschreibung auf die wesentlichen Unterschiede beschränkt. Die achte Ausführungsform weist eine platten - bzw. quaderförmige Wärmedämmung 120 auf. Anders als bei der ersten
Ausführungsform, bei welcher die Kapillarrohre 11 der
Wärmesenke 10 in die Wärmedämmung 120 eingebettet sind, ragen die Kapillarrohre 11 der Wärmesenke 10 bei der achten Ausführungsform in den Zwischenraum 310 zwischen der Grenzfläche 100 und dem Flächenelement 31.
Weiterhin illustriert die achte Ausführungsform die
Verwendung von Abstandshaltern 390, welche im
Zwischenraum 310 angeordnet sind und welche den Abstand des Flächenelementes 31 bzw. die Breite des Zwischenraumes 310 konstant bzw. näherungsweise konstant halten. Hierdurch kann vermieden werden, dass das Flächenelement 31 nach innen oder außen gewölbt wird, wenn sich der Druck im Zwischenraum 310 aufgrund einer Temperaturänderung ändert . Die Abstandshalter 390 können aus einem Kunststoff oder einem Hartschaum oder einem anderen Material mit hohem
Wärmewiderstand bestehen, sodass keine Wärmebrücken am
Flächenelement 31 entstehen.
Zumindest einige der Abstandshalter 390 können optionale Überströmkanäle 391 aufweisen, welche einen Gasaustausch beiderseits des Abstandshalters 390 im Zwischenraum 310 ermöglichen. Hierdurch kann ein den Zwischenraum 310 austrocknender Gasstrom auch durch den Abstandshalter 390 geführt oder aber ein Gas zum Druckausgleich im Zwischenraum 310 zu- oder abgeführt werden.
Die Figuren 12 und 13 erläutern eine neunte Ausführungsform der Erfindung. Dabei zeigt Figur 12 eine axonometrische Darstellung und Figur 13 einen Querschnitt.
Die neunte Ausführungsform verwendet einen Reflektor wie bereits vorstehend anhand der fünften Ausführungsform erläutert. Der Reflektor der neunten Ausführungsform kann beispielsweise halbkreisförmig oder parabelförmig ausgeführt sein. Die Innenseite des Reflektors 6 kann mit einer
Infrarot reflektierenden Beschichtung versehen sein. Dies vermeidet die Absorption von Wärmestrahlung und das
Aufheizen des Reflektors 6. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert sein.
Die dem Raum zugewandte Öffnung des Reflektors 6 kann entweder offen sein oder mit einem Flächenelement 31 verschlossen werden, wie vorstehend bereits anhand der
Figuren 1 bis 11 näher erläutert wurde.
In etwa im Brennbereich des Reflektors 6 befindet sich eine Vorrichtung 1, welche eine Wärmesenke mit einer Grenzfläche enthält. Sofern das Flächenelement 31 nicht am Reflektor 6 befestigt ist, weist die Vorrichtung 1 zumindest ein
Flächenelement 31 auf, welches den Zutritt von feuchter Raumluft zur Grenzfläche 100 verhindert, wie vorstehend anhand der Figuren 5 und 6 erläutert. Der wesentliche
Unterschied der Vorrichtung 1 gemäß Figur 12 zur
Vorrichtung 1 gemäß der Figuren 5 und 6 besteht darin, dass die Vorrichtung 1 der neunten Ausführungsform der Erfindung keinen kreisförmigen, sondern einen polygonalen,
vorzugsweisen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die größere Achse des rechteckigen Querschnittes entspricht dabei in etwa der Höhe des Profils des Reflektors 6. Dieses Merkmal hat die Wirkung, dass Wärmestrahlung unabhängig vom
Eintrittswinkel auf die Wärmesenke fällt. Da die meisten Wärmelasten die Wärmestrahlung diffus abgeben, kann die Kühlleistung der neunten Ausführungsform der Vorrichtung größer sein als die Kühlleistung der fünften Ausführungsform der Erfindung.
Figur 14 zeigt eine zehnte Ausführungsform der Erfindung. Auch diese Ausführungsform ist der fünften Ausführungsform ähnlich. Die zehnte Ausführungsform weist ebenfalls eine zylindrische Wärmesenke 1 auf, welche im Brennpunkt eines ersten Reflektors 61 angeordnet ist. Die Wärmestrahlung 20, welche nicht senkrecht auf den ersten Reflektor 61 fällt, wird nicht in den Brennpunkt fokussiert und gelangt daher nicht zur Wärmesenke in der Vorrichtung 1.
Gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung fällt diese Wärmestrahlung jedoch auf einen zweiten Reflektor 62, welcher unterhalb des ersten Reflektors 61 angeordnet ist und einen kleineren Radius aufweist. Die Strahlung wird daher am zweiten Reflektor 62 reflektiert und gelangt so zur Grenzfläche der Wärmesenkeinnerhalb der Vorrichtung 1. Auf diese Weise kann die Leistung der fünften Ausführungsform erhöht bzw. die Wirkung verbessert sein.
Figur 15 zeigt eine elfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt. Die elfte Ausführungsform weist eine Vorrichtung 1 mit einer Wärmesenke und einer dem Raum zugewandten Grenzfläche auf, wie vorstehend
beschrieben. Die Grenzfläche und die Wärmesenke sind in einer Wand 25 integriert, welche beispielsweise als
Trockenbauwand oder in Massivbauweise ausgeführt werden kann .
Angrenzend an die Oberkante der Vorrichtung 1 befindet sich ein Reflektor 6, welcher in etwa die Form eines Viertelkreises oder die Form einer Parabelhälfte aufweist. Dies bedeutet, dass der Scheitelpunkt des Reflektors 6 in etwa mit der Oberkante der Vorrichtung 1 zusammenfällt. Wärmestrahlung 20, welche aus dem Raum auf die Innenseite des Reflektors 6 fällt, wird auf die Grenzfläche der Wärmesenke der Vorrichtung 1 reflektiert und dort absorbiert. Hierdurch kann auch bei kleiner aktiver Grenzfläche eine gute Ent- wärmung der Wärmelasten im Raum 2 erzielt werden.
Optional kann die Wand 25 mit einer Infrarot reflektierenden Beschichtung 250 versehen werden. Hierdurch kann Wärmestrahlung 20, welche aus dem Raum zunächst auf die Wand 25 fällt, auf die Innenseite des Reflektors 6 reflektiert werden, um auf diese Weise aus dem Raum 2 entfernt zu werden. Die Infrarot reflektierende Beschichtung 250 kann beispielsweise als Wandfarbe auf die Wand 25 aufgebracht werden und erhöht den Akzeptanzbereich der aus der Vorrichtung 1 und dem Reflektor 6 gebildeten optischen
Abbildung .
Anhand der Figur 16 wird eine zwölfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erläutert. Die zwölfte Ausführungsform weist eine Wärmesenke 10 auf, welche zwei gegenüberliegende Grenzflächen 100a und 100b aufweist, wie bereits anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben. Jede Grenzfläche 100a und 100b ist durch ein Flächenelement 31 und 32 vor dem Zutritt feuchter Raumluft geschützt, wobei jedes Flächenelement durch einen Zwischenraum 310 und 320 von der Grenzfläche 100a und 100b beabstandet ist. Die Wärmesenke 10 ist in ihrem Randbereich mit einer
Kühlmittelleitung 11 thermisch leitfähig verbunden, wie bereits anhand der in Figur 9 dargestellten sechsten
Ausführungsform erläutert wurde.
Weiterhin zeigt Figur 16 die Befestigung des Flächenelementes 31, welches beispielsweise aus einer Folienbahn bestehen kann, auf einem Rahmen 134. Auch der Rahmen 134 kann ein Polymermaterial enthalten oder daraus bestehen. In diesem Fall kann das Flächenelement 31 am Rahmen 134 in einfacher Weise durch thermisches Fügen befestigt werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Lasersschweißverfahren oder ein Kontaktschweißverfahren verwendet werden, um das Material des Rahmens 134 und des Flächenelementes 31 in vorgebbaren Raumbereichen über die Glasübergangstemperatur zu erwärmen und dadurch zu verschweißen.
Der Rahmen 134 wird am Randverbund 13 durch eine mechanische Festlegevorrichtung 135 befestigt. Die Festlegevorrichtung 135 kann beispielsweise eine magnetische
Befestigung oder einen Schnappverschluss umfassen. Optional können in einigen Ausführungsformen der Erfindung Dicht- elemente vorhanden sein, um ein Eindringen von Umgebungsluft in den Zwischenraum 310 bzw. 320 zu vermeiden.
Weiterhin zeigt Figur 16 eine Entfeuchtungseinrichtung 4, deren Funktionsweise anhand der Figur 17 erläutert wird.
Figur 17 zeigt, dass die Entfeuchtungseinrichtung 4 ein erstes Ventil 421 und ein zweites Ventil 422 aufweist. Das erste Ventil 421 mündet in einer Zufuhrleitung 461, welche im Zwischenraum 310 mündet.
Das zweite Ventil 422 ist mit einer Abfuhrleitung 462 verbunden, welche in den Außenbereich bzw. die Umgebung der Vorrichtung 1 mündet . Zwischen beiden Ventilen ist ein Sorptionsmittel 45
angeordnet, beispielsweise ein Zeolith oder Silikagel, welches Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft binden kann.
Nach dem Öffnen des ersten Ventils 421 kann Feuchtigkeit aus dem Zwischenraum 310 durch die Zufuhrleitung 461 in das Sorptionsmittel 45 strömen und dort gebunden werden.
Nachdem das Sorptionsmittel 45 gesättigt ist, kann das
Ventil 421 geschlossen und das Ventil 422 geöffnet werden. Durch Ausheizen des Sorptionsmittels 45, beispielsweise durch eine elektrische Heizeinrichtung (nicht dargestellt) , kann die Feuchtigkeit aus dem Sorptionsmittel 45 ausgetrieben werden und die Vorrichtung durch die Abfuhrleitung 462 verlassen.
Nachdem das Sorptionsmittel 45 getrocknet und dadurch wieder aktiviert wurde, wird das Ventil 422 geschlossen und das Ventil 421 geöffnet. Dieser Vorgang kann zyklisch fortgesetzt werden, sodass der Zwischenraum 310 fortwährend getrocknet wird.
Figur 18 zeigt die Anwendung der ersten Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt ist ein Raum 2 mit zumindest einer Wand 25 und einer Decke 24. An der Decke 24 ist eine Vorrichtung 1 befestigt, welche eine dem Raum 2 zugewandte Grenzfläche 100 aufweist.
Weiterhin können sich an der Decke 24 zusätzliche
Installationen befinden, beispielsweise Beleuchtungseinrichtungen oder Akustikpaneele.
Figur 18 zeigt beispielhaft zwei Personen als Wärmelast 29. Diese strahlen Wärmestrahlung 20 ab, welche im Wesentlichen ungerichtet ist. Die Wärmestrahlung 20 kann daher zu einem gewissen Teil die Grenzfläche der Vorrichtung 1 direkt erreichen, dort absorbiert werden und durch das in der Leitung 110 zirkulierende Kältemittel aus dem Raum 2
entfernt werden. Ein anderer Teil der Wärmestrahlung 20 kann an Oberflächen des Raumes, beispielsweise einer Tischplatte, reflektiert werden und auf diese Weise die Grenzfläche der Vorrichtung 1 erreichen. Schließlich zeigt Figur 18 die optionale Verwendung einer Infrarot reflektierenden
Beschichtung 250 auf den Wänden 25, sodass von den Wärmelasten 29 reflektierte Strahlung 20 an Boden- und/oder
Wandflächen reflektiert werden kann und auf diese Weise die Grenzfläche der Wärmesenke der Vorrichtung 1 erreicht.
Im Raum 2 kann eine optionale Regelvorrichtung 150 vorhanden sein, welche eine zu starke Auskühlung der Wärmelasten 29 verhindert .
Figur 19 zeigt die Anwendung der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche
Bestandteile der Erfindung.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung weist zwei
gegenüberliegende Grenzflächen 100a und 100b auf, wie beispielsweise anhand von Figur 2 erläutert wurde. Die
Vorrichtung 1 wird daher beabstandet zur Decke 24 befestigt, sodass sich ein Spalt 248 zwischen der Decke 24 und der oben liegenden Grenzfläche ausbildet.
Wärmestrahlung 20, welche von den Wärmelasten 29 ausgeht, kann somit entweder die untere Grenzfläche erreichen oder aber durch Reflexion an den Wänden 25 und der Decke 24 die obere Grenzfläche. Hierdurch kann die Leistung der
Vorrichtung 1 bei der Entwärmung der Wärmelast 29 vergrößert sein .
Zusätzlich zur deckenmontierten Vorrichtung la zeigt
Figur 19 eine als Raumteiler verwendete Vorrichtung lb, welche ebenfalls zwei Grenzflächen aufweist, welche der rechten und der linken Raumseite zugewandt sind. Wärme- Strahlung von einer Wärmelast 29 kann somit auch an den Grenzflächen der zweiten Vorrichtung lb absorbiert werden. Die Versorgung mit Kältemittel kann dabei über eine in einem Hohlraumboden verlaufende Kältemittelleitung 110b erfolgen.
Figur 20 zeigt die Anwendung der neunten Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 1 mit dem zugeordneten
Reflektor 6 ist an der Decke 24 befestigt. Optional kann ein Flächengebilde 251 vorhanden sein, um ein dekoratives
Aussehen der Decke zu ermöglichen und den Reflektor 6 vor den Nutzern zu verbergen.
Wärmestrahlung gelangt entweder von den Wärmelasten 29 direkt über den Reflektor 6 auf die Grenzflächen der Vorrichtung 1 oder aber nach Reflexion über eine optionale Infrarot reflektierende Beschichtung 250 an den Wänden 25. Zur Entwärmung der Wärmesenken steht ein Kältemittel bereit, welches in einer deckenmontierten Leitung 110 transportiert wird .
Figur 21 zeigt eine weitere Anwendung der ersten oder zweiten Ausführungsform der Erfindung. Im dargestellten Anwendungsbeispiel können entweder Vorrichtungen la mit beidseitigen Grenzflächen zur Anwendung kommen oder aber Vorrichtungen lb mit nur einer einseitigen Grenzfläche.
Die Vorrichtungen la und lb sind in einem Schacht 26
montiert, welcher mit einer Öffnung 261 zum Raum 2a bzw. zum Raum 2b geöffnet ist. Innerhalb des Schachtes befinden sich Reflektoren 262, welche Wärmestrahlung 20, welche durch die Öffnung 61 eintritt, zur Grenzfläche der Vorrichtungen la bzw. lb reflektieren. Um die Verschmutzung zu vermeiden und/oder ein dekoratives Aussehen zu ermöglichen, sind die Öffnungen 261 mit einem optionalen Flächengebilde 251 verschlossen. Sofern die Vorrichtung la an einer Innenwand 25 zwischen einem Raum 2a und einem Raum 2b angeordnet ist, kann diese zur Entwärmung der Wärmelasten in beiden Räumen verwendet werden.
Figur 22 zeigt eine zehnte Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich auf die wesentlichen Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsformen . Auch in diesem Fall bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bestandteile der Erfindung.
Die Vorrichtung 1 enthält auch in der zehnten
Ausführungsform eine Wärmesenke 10 mit zumindest einer
Grenzfläche 100, wie vorstehend beschrieben. Die der Grenzfläche 100 entgegengesetzte Oberfläche der Wärmesenke 10 ist mit einer Wärmedämmung 120 versehen. Die Wärmedämmung 120 kann beispielsweise einen Hartschaum und/oder eine Mineral - wolle und/oder einen organischen Dämmstoff enthalten oder daraus bestehen.
Um der Wärmesenke 10 Wärme zu entziehen, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Rohrregister 11 vorhanden, welches beispielsweise durch Wasser oder ein anderes, an sich bekanntes Kältemittel durchströmbar ist. Durch das Rohrregister wird der Wärmesenke im Betrieb Wärme entzogen.
Die Grenzfläche 100 ist dem Raum 2 zugewandt, sodass Wärmestrahlung aus dem Raum 2 die Grenzfläche 100 erreichen kann und dort absorbiert wird. Um die unmittelbare Einwirkung der Raumluft auf die Grenzfläche 100 und nachfolgend den Ausfall von Feuchte zu vermeiden, sind im dargestellten
Ausführungsbeispiel zwei Flächenelemente 31 und 32
vorhanden. Diese schließen jeweils einen Zwischenraum 310 und 320 ein. Die Flächenelemente 31 und 32 sind zumindest teilweise im infraroten Spektralbereich der Raumtemperaturstrahlung transparent oder transluzent, sodass die Wärmestrahlung aus dem Raum 2 durch die Flächenelemente 31 und 32 hindurch treten und von der Grenzfläche 100 absorbiert werden kann. Dies erlaubt den Betrieb der Vorrichtung, welche beispielsweise als Kühldecke oder Wandelement
ausgeführt werden kann, auch bei hoher Luftfeuchtigkeit und großer Temperaturspreizung, ohne dass es zum Feuchtigkeitsausfall und nachfolgend zu Schimmelproblematik oder
Belästigung von Nutzern des Raumes kommt. Die Flächenelemente 31 und 32 können wie vorstehend beschrieben aus Glas oder gesinterten, IR-transparenten Werkstoffen oder
Kunststoff bestehen.
Figur 22 zeigt weiter einen Randverbund 13, welcher die Enden der Flächenelemente 31 und 32 aufnimmt und näherungs- weise gasdicht verschließt, sodass auch am Rand in den ersten Zwischenraum 310 und den zweiten Zwischenraum 320 Feuchtigkeit aus der Umgebung nicht oder nur in geringem Umfang eindringen kann.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass die Grenzfläche 100 mit einem Vlies 160 versehen ist. Dieses kann auf der Grenzfläche 100 lose aufliegen oder auf der Grenzfläche befestigt sein, beispielsweise durch Klebung. Wie aus der Figur 22 weiter ersichtlich ist, erstreckt sich das Vlies 160 über den Randverbund 13 bis zur Rückseite 121 der Wärmedämmung 120. Auf der Rückseite 121 der Wärmedämmung 120 kann das Vlies 160 vollflächig angebracht sein oder nur wie in der Figur dargestellt eine Teilfläche 162 bedecken.
Sofern bei Betrieb der Vorrichtung 1 unerwünschte Feuchtigkeit in den Zwischenraum 310 eindringt und dort auf der Grenzfläche 100 kondensiert, wird diese durch die im Vlies entstehenden kapillaren Zugkräfte aus dem Zwischenraum 310 entfernt, so dass Probleme durch kondensierende Feuchte vermieden werden.
Die Ursache für das Saugen des Vlieses 160 liegt in der Oberflächenspannung des Fluids und in der Benetzbarkeit der Porenoberflächen innerhalb des Vlieses 160. Wenn die
Adhäsionskräfte von Flüssigkeit zum festen Material stärker sind als die molekularen Adhäsionskräfte des Fluids, kommt es zum Kapillareffekt. Anhand des Modells der Zylinderkapillaren lässt sich der Kapillareffekt trotz der komplexen Porenstrukturen zwar sehr vereinfacht aber gut beschreiben. Durch die kapillaren Zugkräfte wird die Flüssigkeit in der Pore beschleunigt. Dagegen wirkt der Strömungswiderstand. Gravitation hat hingegen erst ab Porenradien größer 6 μπι Einfluss auf den Flüssigtransport. Im Zylinderkapillarenmodell wird der Kapillareffekt in zwei zeitliche Phasen eingeteilen: das Saugen und das Weiterverteilen. Bei Kontakt mit flüssigem Wasser saugen die größeren Poren des Vlieses Wasser ins Innere des Vlieses. Die Grenze der Porenradius- größe ist dabei das Kräftegleichgewicht zwischen
Strömungswiderstand und kapillaren Zugkräften. Dabei geht der Strömungswiderstand proportional zum Kehrwert des Radius der Pore im Quadrat ein, die Zugkraft einfach proportional des Kehrwertes des Radius. Die zweite Phase ist das
Weiterverteilen nach Unterbrechung der Wasserzufuhr. Die noch nicht gefüllten kleinen Poren saugen die größeren Poren leer. Dabei sinkt der Wassergehalt im vorderen Teil. Das Vlies saugt somit im inneren des Paneels die Feuchtigkeit auf und verteilt diese am gesamten Vlies, bis über den
Randverbund hinweg auf die Außenseite 121 der Wärmedämmung 120. Wenn jedoch auf einer Seite des Vlieses kältere
Temperaturen herrschen, so findet der Flüssigtransport in die Richtung der wärmeren Seite statt. Treibendes Potential ist dabei die relative Luftfeuchte, welche auf der warmen Seite, d.h auf der Außenseite 121 der Wärmedämmung,
niedriger ist als auf der kalten Seite, d.h. der Grenzfläche 100.
Auf diese Weise kann der Zwischenraum 310 in einfacher Weise und ohne bewegliche Teile dauerhaft trocken gehalten werden, um einen langfristigen störungsfreien Betrieb der
Vorrichtung sicher zu stellen. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform beschränkt. Die
vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden
Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus . Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen. Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung können jederzeit kombiniert werden, um so weitere Ausführungsformen der Erfindung zu erhalten.

Claims

Ansprüche
Vorrichtung (1) enthaltend zumindest eine Wärmesenke (10), welche zumindest eine einem Raum (2) zugewandte Grenzfläche (100) aufweist, welche auf eine gegenüber einer Wärmelast erniedrigte Temperatur bringbar ist, wobei zwischen der Grenzfläche (100) und dem Raum (2) zumindest ein Flächenelement (31, 32) angeordnet ist, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise
durchlässig ist
dadurch gekennzeichnet, dass
das Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) beabstandet von der Grenzfläche (100) angeordnet ist, so dass
zwischen dem Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) und der Grenzfläche (100) ein Zwischenraum (310, 320)
ausgebildet ist und
das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) und die Wärmesenke (10) mit einem Randverbund (13) eingefasst sind, welcher den Zwischenraum (310, 320) gegen die Umgebung nahezu gasdicht verschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) bei einer Wellenlänge zwischen etwa 3 μπι und etwa 30 μπι oder zwischen etwa 6 μπι und etwa 20 μπι zumindest in einem Teilbereich eine Transmission von mehr als etwa 50% von oder mehr als etwa 70% oder mehr als etwa 80% zeigen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (10) ein Rohrregister (11) und/oder einen Plattenwärmetauscher enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, mit welcher der Zwischenraum (310, 320) mit einem Schutzgas gefüllt oder evakuiert werden kann.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin enthaltend eine Entfeuchtungseinrichtung (4), mit welcher Wasser aus dem Zwischenraum (310, 320) zwischen dem
Flächenelement (31, 32) und der Grenzfläche (100)
entfernbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfeuchtungseinrichtung (4) zumindest ein Sorptionsmittel (45) und/oder zumindest eine Mikropumpe (46) und/oder zumindest eine Heizeinrichtung (44) und/oder zumindest ein Ventil (41, 42) und/oder zumindest einen Lüfter und/oder ein poröses Material und/oder ein Vlies enthält oder daraus besteht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) ein Polymer enthält oder daraus besteht oder
dass das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) Polyethylen und/oder Polymethylmetacrylat
und/oder Polyvinylchlorid und/oder Polypropylen und/oder Polyethylenterephthalat und/oder Polyester und/oder
Celluloseacetatbutyrat und/oder Celluloseacetatpolymer enthält oder daraus besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwischen einem und drei Flächenelemente (31, 32, 33) enthält, welche jeweils beabstandet zueinander und zur Grenzfläche (100) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Randverbund (13), zumindest ein Dichtungselement (131) enthält, welches Polyisobuthylen und/oder Silikon und/oder Butylkautschuk enthält oder daraus besteht oder
dass der Randverbund (13) zwischen dem zumindest einen Flächenelement (31, 32, 33) und der Wärmesenke (10) mit durch thermisches Fügen erhältlich ist oder
dass der Randverbund (13) magnetische oder mechanische Verschlussmittel aufweist, mit welchen das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33) und die Wärmesenke (10) koppelbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin enthaltend zumindest einen Reflektor (6, 61, 62), mit welchem Wärmestrahlung (20) auf zumindest eine Grenzfläche (100) reflektierbar ist.
11. Vorrichtung (1) enthaltend zumindest eine Wärmesenke
(10), welche zumindest eine einem Raum (2) zugewandte Grenzfläche (100) aufweist, welche auf eine gegenüber einer Wärmelast erniedrigte Temperatur bringbar ist, wobei zwischen der Grenzfläche (100) und dem Raum (2) zumindest ein Flächenelement (31, 32) angeordnet ist, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise
durchlässig ist
dadurch gekennzeichnet, dass
das Flächenelement (31, 32) beabstandet von der Grenzfläche (100) angeordnet ist, so dass zwischen dem
Flächenelement (31, 32) und der Grenzfläche (100) ein Zwischenraum (310, 320) ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33) und die
Wärmesenke (10) mit einem Randverbund (13) eingefasst sind und der Randverbund (13) magnetische oder
mechanische Verschlussmittel aufweist, mit welchen das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33) und die
Wärmesenke (10) koppelbar sind
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass das Flächenelement (31, 32) bei einer Wellenlänge zwischen etwa 3 μπι und etwa 30 μπι oder zwischen etwa 6 μπι und etwa 20 μπι zumindest in einem Teilbereich eine
Transmission von mehr als etwa 50% von oder mehr als etwa 70% oder mehr als etwa 80% zeigen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (10) ein Rohrregister (11) und/oder einen Plattenwärmetauscher enthält.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, mit welcher der Zwischenraum (310, 320) mit einem Schutzgas gefüllt oder evakuiert werden kann.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, weiterhin enthaltend eine Entfeuchtungseinrichtung (4), mit welcher Wasser aus dem Zwischenraum (310, 320) zwischen dem
Flächenelement (31, 32) und der Grenzfläche (100) entfernbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfeuchtungseinrichtung (4) zumindest ein
Sorptionsmittel (45) und/oder zumindest eine Mikropumpe (46) und/oder zumindest eine Heizeinrichtung (44) und/oder zumindest ein Ventil (41, 42) und/oder zumindest einen Lüfter und/oder ein poröses Material und/oder ein Vlies enthält oder daraus besteht.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) ein Polymer enthält oder daraus besteht oder
dass das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) Polyethylen und/oder Polymethylmetacrylat
und/oder Polyvinylchlorid und/oder Polypropylen und/oder Polyethylenterephthalat und/oder Polyester und/oder
Celluloseacetatbutyrat und/oder Celluloseacetatpolymer enthält oder daraus besteht.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwischen einem und drei
Flächenelemente (31, 32, 33) enthält, welche jeweils beabstandet zueinander und zur Grenzfläche (100)
angeordnet sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Randverbund (13), zumindest ein Dichtungselement (131) enthält, welches Polyisobuthylen und/oder Silikon und/oder Butylkautschuk enthält oder daraus besteht.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, weiterhin enthaltend zumindest einen Reflektor (6, 61, 62), mit welchem Wärmestrahlung (20) auf zumindest eine Grenzfläche (100) reflektierbar ist.
21. Vorrichtung (1) enthaltend zumindest eine Wärmesenke
(10), welche zumindest eine einem Raum (2) zugewandte Grenzfläche (100) aufweist, welche auf eine gegenüber einer Wärmelast erniedrigte Temperatur bringbar ist, wobei zwischen der Grenzfläche (100) und dem Raum (2) zumindest ein Flächenelement (31, 32) angeordnet ist, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise
durchlässig ist
dadurch gekennzeichnet, dass
das Flächenelement (31, 32) beabstandet von der Grenzfläche (100) angeordnet ist, so dass zwischen dem
Flächenelement (31, 32) und der Grenzfläche (100) ein Zwischenraum (310, 320) ausgebildet ist und
weiterhin enthaltend zumindest einen Reflektor (6, 61, 62), mit welchem Wärmestrahlung (20) auf zumindest eine Grenzfläche (100) reflektierbar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
dass das Flächenelement (31, 32) bei einer Wellenlänge zwischen etwa 3 μπι und etwa 30 μπι oder zwischen etwa 6 μπι und etwa 20 μπι zumindest in einem Teilbereich eine
Transmission von mehr als etwa 50% von oder mehr als etwa 70% oder mehr als etwa 80% zeigen.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (10) ein Rohrregister (11) und/oder einen Plattenwärmetauscher enthält.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, mit welcher der Zwischenraum (310, 320) mit einem Schutzgas gefüllt oder evakuiert werden kann.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, weiterhin enthaltend eine Entfeuchtungseinrichtung (4), mit welcher Wasser aus dem Zwischenraum (310, 320) zwischen dem
Flächenelement (31, 32) und der Grenzfläche (100) entfernbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfeuchtungseinrichtung (4) zumindest ein
Sorptionsmittel (45) und/oder zumindest eine Mikropumpe (46) und/oder zumindest eine Heizeinrichtung (44) und/oder zumindest ein Ventil (41, 42) und/oder zumindest einen Lüfter und/oder ein poröses Material und/oder ein Vlies enthält oder daraus besteht.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) ein Polymer enthält oder daraus besteht oder
dass das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33, 34, 35, 36) Polyethylen und/oder Polymethylmetacrylat
und/oder Polyvinylchlorid und/oder Polypropylen und/oder Polyethylenterephthalat und/oder Polyester und/oder
Celluloseacetatbutyrat und/oder Celluloseacetatpolymer enthält oder daraus besteht.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwischen einem und drei
Flächenelemente (31, 32, 33) enthält, welche jeweils beabstandet zueinander und zur Grenzfläche (100)
angeordnet sind.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33) und die Wärmesenke (10) mit einem
Randverbund (13) eingefasst sind der Randverbund (13), zumindest ein Dichtungselement (131) enthält, welches ein Elastomer und/oder Polyisobuthylen und/oder Silikon und/oder Butylkautschuk enthält oder daraus besteht oder dass der Randverbund (13) zwischen dem zumindest einen Flächenelement (31, 32, 33) und der Wärmesenke (10) mit durch thermisches Fügen erhältlich ist oder
dass der Randverbund (13) magnetische oder mechanische Verschlussmittel aufweist, mit welchen das zumindest eine Flächenelement (31, 32, 33) und die Wärmesenke (10) koppelbar sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfläche (100) zumindest teilweise mit einem Vlies (160) versehen ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Vlies (160) über den Randverbund (13) bis zur Rückseite (121) der Wärmedämmung (120) erstreckt.
32. Verfahren zur Klimatisierung eines Raumes (2), mit
zumindest einer Wärmesenke (10) , welche zumindest eine dem Raum zugewandte Grenzfläche (100) aufweist, welche auf eine gegenüber einer Wärmelast erniedrigte Temperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Grenzfläche (100) und dem Raum (2) zumindest ein Flächenelement (31, 32, 33) angeordnet ist, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässig ist.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (31, 32, 33) bei einer Wellenlänge der Wärmestrahlung (20) zwischen etwa 6 μπι und etwa 20 μπι in zumindest einem Teilbereich eine Transmission von etwa 50% bis etwa 90% zeigt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (10) mittels eines Rohrregisters (11) und/oder eines Plattenwärmetauschers gekühlt wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenelement (31, 32, 33) beabstandet von der Grenzfläche (100) angeordnet ist, so dass zwischen dem Flächenelement (31, 32, 33) und der Grenzfläche (100) ein Zwischenraum (310, 320, 330) ausgebildet ist, welcher optional mit einem Schutzgas gefüllt oder evakuiert sein kann.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (310, 320, 330) entfeuchtet wird.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfeuchtung durch zumindest ein Sorptionsmittel (45) und/oder zumindest eine Mikropumpe (46) und/oder
zumindest eine Heizeinrichtung (44) und/oder eine
Gasströmung (39) erfolgt.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmestrahlung (20) mittels eines Reflektors (6) auf die zumindest eine Grenzfläche (100) reflektiert wird.
39. Verfahren zur Beheizung eines Raumes (2), mit zumindest einer Wärmesenke (10) , welche zumindest eine dem Raum zugewandte Grenzfläche (100) aufweist, welche auf eine gegenüber einer im Raum (2) befindlichen Wärmesenke erhöhte Temperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Grenzfläche (100) und dem Raum (2) zumindest ein Flächenelement (31, 32, 33) angeordnet ist, welches für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässig ist.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, das die Wärmesenke (10) mittels eines Rohrregisters (11) und/oder eines Plattenwärmetauschers beheizt wird.
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