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DE102005051570A1 - Device for stabilising temperature inside containers and switch cabinets uses phase change material whose phase change temperature is within permissible range to fill hermetically sealed cavity between inside and outside walls of container - Google Patents

Device for stabilising temperature inside containers and switch cabinets uses phase change material whose phase change temperature is within permissible range to fill hermetically sealed cavity between inside and outside walls of container Download PDF

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Publication number
DE102005051570A1
DE102005051570A1 DE102005051570A DE102005051570A DE102005051570A1 DE 102005051570 A1 DE102005051570 A1 DE 102005051570A1 DE 102005051570 A DE102005051570 A DE 102005051570A DE 102005051570 A DE102005051570 A DE 102005051570A DE 102005051570 A1 DE102005051570 A1 DE 102005051570A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
container
phase change
pcm
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005051570A
Other languages
German (de)
Inventor
Steffen Rotsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KONSTRUKTION fur DEN GERAETEB
Konstruktion fur Den Geratebau
Original Assignee
KONSTRUKTION fur DEN GERAETEB
Konstruktion fur Den Geratebau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KONSTRUKTION fur DEN GERAETEB, Konstruktion fur Den Geratebau filed Critical KONSTRUKTION fur DEN GERAETEB
Priority to DE102005051570A priority Critical patent/DE102005051570A1/en
Publication of DE102005051570A1 publication Critical patent/DE102005051570A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/02Wall construction
    • B65D90/022Laminated structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

Containers are designed with double walls on all sides so that the cavity between same is hermetically sealed and filled with a phase change material such as paraffin or paraffin mixtures whose phase change temperature is within the permissible temperature range inside the container . Phase change temperature is set so that at a given heat output inside the container and a given heat transmission resistance in the phase change material below the phase change temperature the sum of the phase change temperature and resulting temperature increase does not exceed the permissible upper limit of the temperature inside the container.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Container, Schaltschränke und anderer Behältnisse, im nachfolgenden allgemein als Container bezeichnet, die im Außeneinsatz dem Tagesgang der Außentemperatur ausgesetzt sind. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft dies Container, die eine Wärmequelle im Inneren, zum Beispiel eine elektronische Einrichtung, aufweisen, und dadurch im Innenraum eine Temperaturüberhöhung gegenüber der Außentemperatur aufweisen und der resultierende Tagesgang der Temperatur im Innenraum des Containers den zulässigen Temperaturbereich überschreiten würde, weshalb eine Temperaturstabilisierung erfolgen muß, die den Tagesgang der Temperatur im Innenraum des Containers auf den zulässigen Temperaturbereich begrenzt.The The present invention relates to the field of containers, control cabinets and other containers, in hereinafter generally referred to as a container, the outdoor use the daily routine of the outside temperature are exposed. In particular, but not exclusively this container, which is a heat source in the Inside, for example an electronic device, and thereby have a temperature increase in the interior compared to the outside temperature and the resulting daily temperature course in the interior of the container the permissible Exceed temperature range would, why a temperature stabilization must take place, the Daily cycle of the temperature in the interior of the container to the permissible temperature range limited.

Stand der TechnikState of the art

Einfachste Schutzeinrichtung ist eine Überdachung des Containers zum Schutz gegen direkte Sonneneinstrahlung, da direkte Sonneneinstrahlung zu unkontrollierten Aufheizungen unabhängig von der Lufttemperatur führen kann. Gegebenenfalls wird auch ein seitlicher Blendschutz verwendet, um Einstrahlungen von reflektierenden Objekten zu verhindern. Ohne zusätzliche Einrichtungen ergibt sich beim geschlossenen Container aus der Wärmeleistung im Inneren des Containers und dem Wärmeübergangswiderstand und Größe der Oberfläche des Containers eine Temperaturüberhöhung im Inneren des Containers gegenüber der Außentemperatur.easiest Guard is a canopy of the container for protection against direct sunlight, as direct Insolation to uncontrolled heaters regardless of lead the air temperature can. Optionally, a lateral glare shield is used, to prevent radiation from reflective objects. Without additional Facilities results in the closed container from the heat output inside the container and the heat transfer resistance and size of the surface of the Containers a temperature increase in the Inside of the container opposite the outside temperature.

Besagte Temperaturüberhöhung ist nicht konstant und die kritischen Fälle sind, wenn sie

  • – an der oberen Grenze der Außentemperatur ihren Maximalwert erreicht, weil der Wärmeübergangswiderstand infolge geringer Konvektion, zum Beispiel bei Windstille, hoch ist, beziehungsweise
  • – an der unteren Grenze der Außentemperatur ihren Minimalwert erreicht, weil der Wärmeübergangswiderstand infolge intensiver Konvektion, zum Beispiel bei starkem Wind, niedrig ist.
Said temperature elevation is not constant and the critical cases are when they
  • - At the upper limit of the outside temperature reaches its maximum value, because the heat transfer resistance due to low convection, for example, in calm, is high, or
  • - At the lower limit of the outside temperature reaches its minimum value, because the heat transfer resistance due to intense convection, for example, in strong winds, is low.

In Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen kann

  • – der Wärmeübergangswiderstand des Containers durch Vergrößerung der Oberfläche verringert werden, wenn der kritische Betriebsbereich die Obergrenze der Außentemperatur ist, bzw.
  • – der Wärmeübergangswiderstand des Containers durch Minimierung der Oberfläche erhöht werden, wenn der kritische Betriebsbereich die untere Grenze der Außentemperatur ist.
Depending on the conditions of use
  • - The heat transfer resistance of the container can be reduced by increasing the surface, if the critical operating range is the upper limit of the outside temperature, or
  • - The heat transfer resistance of the container can be increased by minimizing the surface, when the critical operating range is the lower limit of the outside temperature.

Diese trivialen Vorkehrungen werden unabhängig von allen zusätzlichen Einrichtungen stets angewandt. Bei anderen Einrichtung wird zusätzlich eine Konvektion durch das Gehäuse ermöglicht. Diese Maßnahme senkt die Temperaturüberhöhung im Inneren des Containers gegenüber der Außentemperatur im Vergleich zum geschlossenen Container ab. Dies ist an der oberen Grenze der Außentemperatur wünschenswert, kann an der unteren Grenze der Außentemperatur jedoch kontraproduktiv sein. In der Mehrzahl der Fälle sind im Außeneinsatz jedoch Öffnungen in Containern, die eine wirksame Konvektion erlauben, nicht realisierbar.These trivial arrangements will be independent of any additional ones Facilities always applied. In other device is additionally an Convection through the housing allows. This measure lowers the temperature increase in the Inside of the container opposite the outside temperature in comparison to the closed container. This is at the top Limit of the outside temperature desirable, can at the lower limit of the outside temperature however, be counterproductive. In the majority of cases are in outdoor use however, openings in containers that allow effective convection, not feasible.

Bei wieder anderen Einrichtungen wird zusätzlich der Wärmeübergangswiderstand der Containerwandungen durch Wärmedämmung und damit die im Inneren des Containers sich ergebende Temperaturüberhöhung vergrößert. Diese Maßnahme ist anwendbar, wenn die Obergrenze der Außentemperatur hinreichend niedriger als die zulässige Temperatur im Inneren des Containers ist. Die vorgenannten passiven Einrichtungen zur Temperaturstabilisierung sind in ihrer Wirkung sehr begrenzt und in vielen Fällen werden aktive Einrichtungen zur Temperaturstabilisierung eingesetzt. Einfache aktive Einrichtungen arbeiten mit Wärmetauschern und zwei angeschlossenen Kreisläufen als Luft/Wasser- beziehungsweise als Luft/Luft-systeme. In [1], Seiten 105/106 beziehungsweise Seiten 105/118, werden derartige Einrichtungen vorgestellt. Im Inneren des Containers erfolgt eine Zwangsumwälzung, bei welcher die erwärmte Luft durch einen Wärmetauscher geführt wird und dort ihre Wärme abgibt. Das Medium im Außenkreis übernimmt die Wärme vom Wärmetauscher und führt diese nach außen ab. In der Regel ist der Innenkreis geschlossen und der Außenkreis, sofern luftbasiert, offen. Vorteile sind das einfache Prinzip und die niedrigen Investitions- und Installationskosten. Nachteilig sind die hohen Betriebskosten auf Grund des Energiebedarfs für den Betrieb der Kreisläufe und daß die Innentemperatur trotz Anwendung der Einrichtung immer um einige Grad über der des Mediums im Außenkreis liegt.at In addition to other facilities is also the heat transfer resistance the container walls by thermal insulation and so that the resulting inside the container temperature increase increases. These measure is applicable if the upper limit of the outside temperature is sufficiently lower as the allowed Temperature inside the container is. The aforementioned passive Devices for temperature stabilization are in their effect very limited and in many cases Active equipment for temperature stabilization is used. Simple active facilities work with heat exchangers and two connected cycles as air / water or as air / air systems. In [1], pages 105/106 and pages 105/118, such devices presented. Inside the container there is a forced circulation, at which the heated Air through a heat exchanger to be led and there their warmth emits. The medium in the outer circle takes over the heat from the heat exchanger and leads this to the outside from. As a rule, the inner circle is closed and the outer circle, if air-based, open. Advantages are the simple principle and the low investment and installation costs. adversely are the high operating costs due to the energy requirements for the operation of the circuits and that the Internal temperature always a few, despite the use of the device Degrees above the medium in the outer circle lies.

Ebenfalls in [1], Seiten 158/159, wird als geothermischer Wärmetauscher eine Einrichtung beschrieben, die die konstante Temperatur in tieferen Schichten des Erdbodens für die Stabilisierung der Temperatur in Containern nutzt. Ein Schlauch mit einem Durchmesser von ca. 125mm und variabler Länge (abhängig von der installierten Wärmeleistung) wird in 3m Tiefe in die Erde als Ringleitung verlegt. Die Enden des Schlauches enden im Container. Durch einen Lüfter wird die Luft aus dem Container durch den Schlauch gepresst, wo die Luft ihre Temperatur an die der Erdschicht angleicht. Bei einer Wärmeleistung von 250W werden ca. 30m Schlauch benötigt. Vorteile des Systems sind geringer Energie- und Wartungsbedarf und damit niedrige Betriebskosten. Die Einsatzmöglichkeiten sind dahingehend eingeschränkt, daß der Container auf dem Erdboden oder bodennah aufgestellt sein und der Untergrund die Einbringung des Schlauches mit vertretbarem Aufwand erlauben mußAlso in [1], pages 158/159, a device is described as a geothermal heat exchanger, which uses the constant temperature in deeper layers of the soil for the stabilization of the temperature in containers. A hose with a diameter of about 125mm and variable length (depending on the installed heat output) is laid in 3m depth in the ground as a loop. The ends of the hose end in the container. Through a fan, the air is forced out of the container through the hose, where the Air equalizes its temperature to that of the soil layer. With a heat output of 250W approx. 30m hose is needed. Advantages of the system are low energy and maintenance requirements and thus low operating costs. The applications are limited to the effect that the container must be placed on the ground or close to the ground and the substrate must allow the introduction of the hose with reasonable effort

Weit verbreitet ist die Klimatisierung von Containern mit Hilfe von Klimageräten. Das Wirkprinzip und Technik entsprechen dem Kühlschrank. Ein zusätzliches Lüftungssystem wälzt die Luft im Container um, verteilt die gekühlte Luft und führt die erwärmte Luft in den Wärmetauscher des Klimagerätes. Die Abwärme wird an die Außenluft abgegeben. Vorteile dieser Einrichtungen sind, daß sie auch einsetzbar sind, wenn hohe Anforderungen an die Temperaturstabilität bestehen oder hohe Wärmeleistungen abzuführen sind.Far The air conditioning of containers is widespread with the help of air conditioners. The Operating principle and technology correspond to the refrigerator. An additional ventilation system rolls the Air in the container around, distributes the cooled air and leads the heated Air in the heat exchanger of the air conditioner. The waste heat gets to the outside air issued. Advantages of these facilities are that they too can be used if there are high demands on the temperature stability or high heat outputs dissipate are.

Nachteile dieser Einrichtungen sind hoher Energiebedarf und damit hohe Betriebskosten sowie ein großer Raumbedarf. Diese Nachteile werden potenziert durch die niedrige Effizienz, bedingt durch die gegenüber dem Kühlschrank abweichenden Betriebsbedingungen. Bei diesem ist nur die geringe Wärmeleistung abzuführen, die über die gut wärmeisolierten Wandungen eindringt. Im vorliegenden Fall ist ab einer bestimmten Außentemperatur eine vergleichsweise hohe Wärmeleistung, die im Inneren des Containers ständig erzeugt wird, abzuführen. Übersteigt die Außentemperatur die Innentemperatur, so ist auch die nicht vernachlässigbare Wärmeleistung abzuführen, die über die wenig wärmeisolierten Wandungen des Containers eindringt. Eine gute Wärmeisolation wäre im vorliegenden Fall kontraproduktiv, da sie bei niedrigen Außentemperaturen den natürlichen Wärmeabfluß hemmen und damit dazu führen würde, daß die Klimaeinrichtung über einen größeren Bereich der Außentemperatur wirksam sein müßte. Die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung von Latentwärmespeichern auf der Basis von sogenannten PCM (Phase Change Material) zur Realisierung der Aufgabenstellung (siehe unten) ist bisher nicht üblich. Latentwärmespeicher werden eingesetzt, weil sie pro Volumen- oder Mengeneinheit beim Phasenwechsel eine große Energiemenge aufnehmen beziehungsweise abgeben können. Ihr Einsatz erfolgt bisher

  • – für den Transport von Energie
  • – für die Zwischenspeicherung von Energie
  • – für die Aufbewahrung bzw. Transport von Gütern bei konstanter Temperatur
  • – für die Wärmeisolation
Disadvantages of these devices are high energy requirements and thus high operating costs and a large space requirement. These disadvantages are exacerbated by the low efficiency, due to the operating conditions deviating from the refrigerator. In this only the low heat output is dissipate, which penetrates over the well-insulated walls. In the present case, from a certain outside temperature, a comparatively high heat output, which is constantly generated inside the container, dissipate. If the outside temperature exceeds the inside temperature, then the non-negligible heat output must be dissipated, which penetrates over the less thermally insulated walls of the container. Good thermal insulation would be counterproductive in the present case, as it would inhibit natural heat drainage at low outdoor temperatures, thus causing the air conditioning unit to operate over a wider range of outdoor temperatures. The inventively provided use of latent heat storage on the basis of so-called PCM (Phase Change Material) for the realization of the task (see below) is not common practice. Latent heat storage devices are used because they can absorb or release a large amount of energy per volume or unit of quantity during the phase change. Their use is so far
  • - for the transport of energy
  • - for the intermediate storage of energy
  • - for the storage or transport of goods at constant temperature
  • - for thermal insulation

Der triviale Fall des Transports von Energie ist das mit einem PCM gefüllte Kühl- oder Wärmekissen, das für therapeutische Zwecke zum Einsatz kommt. Als PCM werden meist hydratische Salze oder organische PCM verwendet, die auch unterhalb der Phasenwechseltemperatur nicht fest werden, sondern zumindest eine breiige Konsistenz behalten.Of the trivial case of transportation of energy is the cooling or filling with a PCM Heat pad, that for therapeutic Purposes is used. As PCM are mostly hydrate salts or organic PCM, which is also below the phase change temperature not get stuck, but at least keep a pulpy consistency.

Latentwärmespeicher für die Zwischenspeicherung von Energie werden genutzt, wenn Energieaufkommen und Energiebedarf zeitlich oder bezüglich der Größe nicht korrelieren oder das Energieaufkommen zu bestimmten Tageszeiten billiger ist und die teurere Tageszeit mittels gespeicherter Energie überbrückt werden soll.Latent heat storage for the Caching of energy is used when energy is needed and energy needs in terms of time or size correlate or the energy supply at certain times of the day is cheaper and the more expensive time of day is bridged by stored energy should.

In [2] wird eine Solaranlage für die Warmwasserbereitung beschrieben, bei welcher ein Latentwärmespeicher ein zeitweiliges Überangebot von Solarenergie aufnimmt.In [2] will have a solar system for described the hot water, in which a latent heat storage a temporary oversupply of solar energy.

In [3] und [4] werden Anwendungen für die Klimaanlagen von Fahrzeugen beschrieben, bei welchen in einer ersten Phase ein Latentwärmespeicher überschüssige Kälteleistung eines ungeregelten Kühlaggregates aufnimmt und gleichzeitig den Kühlluftstrom auf die Phasenwechseltemperatur stabilisiert. Sobald die Energiespeicherkapazität des Latentwärmespeichers ausgeschöpft ist, wird in einer zweiten Phase das Kühlaggregat abgeschaltet und der Kühlluftstrom beim Durchströmen des Latentwärmespeichers auf die Phasenwechseltemperatur abgekühlt. Im Wechsel beider Phasen wird erreicht, daß das Kühlaggregat intermittierend nur nach Bedarf betrieben wird.In [3] and [4] will be applications for described the air conditioners of vehicles, in which in one first phase a latent heat storage excess cooling capacity an unregulated cooling unit absorbs and at the same time the cooling air flow stabilized to the phase change temperature. Once the energy storage capacity of the latent heat storage exhausted is in a second phase, the cooling unit is turned off and the cooling air flow when flowing through the latent heat storage cooled to the phase change temperature. In the change of both phases is achieved that the cooling unit intermittently operated only as needed.

In [5] wird eine elektrische Heizungsanlage beschrieben, bei welcher ein Latentwärmespeicher mit billigem Nachtstrom aufgeheizt wird und die gespeicherte Energie zur Überbrückung während der teureren Tageszeit genutzt wird.In [5] describes an electric heating system in which a latent heat storage is heated with cheap night electricity and the stored energy for bridging during the more expensive time of day is used.

Latentwärmespeicher können für die zeitlich begrenzte Aufbewahrung beziehungsweise den Transport von Gütern bei konstanter Temperatur genutzt werden.Latent heat storage can for the temporary storage or transport of goods be used at constant temperature.

In [6] wird ein doppelwandiger Container beschrieben, bei welchem die Doppelwandung durch Einbringung eines PCM als Latentwärmespeicher ausgeführt ist. Der Innenraum des Containers wird auf die Phasenwechseltemperatur stabilisiert, wenn

  • – zum Schutz gegen Abkühlung das PCM vorher vollständig über die Phasenwechseltemperatur erwärmt wurde, beziehungsweise
  • – zum Schutz gegen Erwärmung das PCM vorher vollständig unter die Phasenwechseltemperatur abgekühlt wurde.
In [6] a double-walled container is described in which the double wall by Einbrin tion of a PCM is designed as a latent heat storage. The interior of the container is stabilized to the phase change temperature when
  • - To protect against cooling the PCM was previously completely heated above the phase change temperature, respectively
  • - To protect against warming the PCM was previously completely cooled below the phase change temperature.

In [7] wird ein Container beschrieben, dessen Wände als Vakuumisolationspaneele ausgeführt sind und welcher auf Grund dessen eine hohe Wärmedämmung besitzt. Im Inneren des Containers sind Latentwärmespeicher in Form von plattenförmigen Behältnissen angebracht, welche die Innentemperatur je nach Anwendungsfall gegen Über- oder Unterschreitung der Phasenwechseltemperatur stabilisieren, solange der Wärmefluß durch die Containerwandung die Speicherkapazität der Latentwärmespeicher nicht überschritten hat.In [7] describes a container whose walls are used as vacuum insulation panels accomplished are and which has a high thermal insulation due to this. Inside the Containers are latent heat storage in the form of plate-shaped containers attached, which the internal temperature depending on the application against over- or Stabilize below the phase change temperature, as long as the heat flow through the container wall, the storage capacity of the latent heat storage not exceeded Has.

Zur Wärmeisolation kommen Latentwärmespeicher bei wärmeisolierenden Textilien und bei wärmeisolierenden Bauelementen zur Anwendung. So werden in [8] und [9] wärmeisolierende Textilien beschrieben. In [10] DE19929861 wird die Herstellung wärmeisolierender Bauelemente beschrieben. Es werden poröse Bausteine oder Granulate mit PCM, vorzugsweise mit Paraffinen, getränkt und durch spezielle Umhüllungen gegen Austreten des PCM gesichert und in dieser Form direkt für das Bauen oder als Bauzuschlagstoff eingesetzt. In [11] DE10019931 wird ein wärmeisolierendes Bauelement in Form eines Hypokaustenelementes beschrieben, welches ebenefalls mit Paraffin als PCM arbeitet. Als Wandelement eingesetzt und von der Luft durchströmt, kann es durch Wärmeaustausch mit dem PCM Wärme von der durchströmenden Luft aufnehmen oder an diese abgeben.For thermal insulation, latent heat accumulators are used in heat-insulating textiles and in heat-insulating components. For example, heat-insulating textiles are described in [8] and [9]. In 10] DE19929861 the production of heat-insulating components is described. Porous building blocks or granules are impregnated with PCM, preferably with paraffins, and protected against leakage of the PCM by means of special enclosures and used in this form directly for building or as a building aggregate. In [11] DE10019931 a heat-insulating device in the form of a Hypokaustenelementes is described, which also works with paraffin as PCM. Used as a wall element and flowed through by the air, it can absorb heat from the air flowing through it by heat exchange with the PCM or give it to this.

Zum Zwecke der Wärmeisolation und/oder Temperaturstabilisierung werden zumeist Paraffine als PCM eingesetzt. Diese besitzen

  • – eine hohe spezifische Phasenwechselenergie,
  • – günstige Möglichkeiten, die Phasenwechseltemperatur in weiten Grenzen einzustellen, indem unterschiedliche Paraffine gemischt werden,
  • – im Temperaturbereich oberhalb der Phasenwechseltemperatur eine hohe Wärmeleitfähigkeit, und
  • – im Temperaturbereich unterhalb der Phasenwechseltemperatur eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit.
For the purposes of thermal insulation and / or temperature stabilization, paraffins are usually used as PCM. Own this
  • A high specific phase change energy,
  • Favorable possibilities for setting the phase change temperature within wide limits by mixing different paraffins,
  • - In the temperature range above the phase change temperature, a high thermal conductivity, and
  • - In the temperature range below the phase change temperature, a very low thermal conductivity.

Insbesondere aus letztgenannter Eigenschaft resultiert für viele Anwendungen das Problem, den spezifischen Wärmeübergangswiderstand in das PCM zu verringern. Hierfür sind unterschiedliche Lösungen bekannt.Especially the latter property results in the problem for many applications the specific heat transfer resistance to decrease in the PCM. Therefor are different solutions known.

Der Lösungsansatz in [12] beinhaltet, daß dem Paraffin metallische Partikel beigemischt werden, die auf Grund ihres Kontaktes untereinander und mit der metallischen Wandung eines Behältnisses auch unterhalb der Phasenwechseltemperatur die Ein- und Ausleitung von Energie verbessern.Of the approach in [12] implies that the Paraffin metallic particles are mixed on the ground their contact with each other and with the metallic wall of one container also below the phase change temperature, the inlet and outlet of energy.

Der Lösungsansatz in [13] beinhaltet, daß ein Graphitschaumkörper mit dem Paraffin getränkt ist und die gute Wärmeleitfähigkeit des Graphits für die Ein- und Ausleitung von Energie genutzt wird.Of the approach in [13] implies that a Graphite foam body soaked in paraffin is and the good thermal conductivity of graphite for the entry and exit of energy is used.

Der Lösungsansatz in [14] sieht vor, in Pellets gekapseltes Paraffin einem flüssigen Medium, dessen Temperatur zu stabilisieren ist, direkt beizumengen, so daß für die Ein- und Ausleitung von Energie eine große Oberfläche und geringe Eindringtiefe günstige Bedingungen schaffen.Of the approach in [14] provides paraffin encapsulated in pellets a liquid medium, whose temperature is to be stabilized, should be added directly so that and dissipation of energy a large surface area and low penetration favorable Create conditions.

Mehrheitlich werden für den genannten Zweck an der Innenwandung des Behältnisses Metallstege in Form von Waben, Lamellen oder Rippen angebracht. So sehen die Lösungen in [15] und [16] Wabenstrukturen vor, während die Lösung in [2] Lamellenstrukturen benutzt.majority be for the said purpose on the inner wall of the container metal webs in shape of honeycomb, slats or ribs attached. So see the solutions in [15] and [16] honeycomb structures, while the solution in [2] lamellar structures used.

Aufgabenstellungtask

Die Aufgabe der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, eine passive Temperaturstabilisierung zu schaffen, die bei Containern mit Wärmequellen im Inneren nicht der Begrenztheit der vorgenannten passiven Einrichtungen unterliegt und die auf Grund ihrer Parameter ermöglicht, den Einsatz von aktiven Einrichtungen zur Temperaturstabilisierung zu vermeiden. Die Lösung der Aufgabe erfolgt mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1.The Task of the device according to the invention is to provide passive temperature stabilization those with containers with heat sources inside not the limitation of the aforementioned passive devices subject and which, by virtue of its parameters, allows the use of active facilities to avoid temperature stabilization. The solution of the task is done by means of the device according to the invention according to the features of claim 1.

Ein wesentlicher Aspekt ist, daß sich möglichst alle Wärmeübergänge über das Phasenwechselmaterial vollziehen und nur geringe thermische Nebenschlüsse existieren. Dies wird in optimaler Weise realisiert, indem bei Containern geringer Abmessungen je eine Außen- und Innenschale zu einem Containerkörper zusammengefügt werden, der in der so entstehenden Doppelwandung das PCM aufnimmt. Ein thermischer Nebenschluß entsteht in diesem Falle an der Fügestelle beider Schalen, die zweckmäßig als Zarge einer Tür oder eines Deckels ausgeführt ist, sowie am Rahmen der Tür oder des Deckels, die ebenfalls doppelwandig ausgeführt und mit PCM gefüllt sind. Bei Containern mit größeren Abmessungen ist ein tragender Rahmen aus Winkel oder Hohlprofil an allen Seiten mit Paneelen beplankt, die mit dem PCM gefüllt sind. Mindestens eines dieser Paneele ist dann in selbsttragender Konstruktion oder als Beplankung eines Türprofilrahmens als Tür oder Deckel ausgeführt.An essential aspect is that as far as possible, all heat transfers take place via the phase change material and only small thermal shunts exist. This is realized in an optimal way in containers of small dimensions, each an outer and inner shell are joined together to form a container body which accommodates the PCM in the resulting double wall. A thermal shunt is formed in this case at the joint of both shells, which is expediently designed as a frame of a door or a lid, and on the frame of the door or lid, which are also double-walled and filled with PCM. For containers of larger dimensions, a load-bearing frame of angle or hollow profile is planked on all sides with panels filled with the PCM. At least one of these panels is then executed in self-supporting construction or as a planking of a door profile frame as a door or lid.

Ein weiterer Aspekt ist, daß durch die allseitige Umhüllung mit dem PCM die Temperaturüberhöhung im Inneren des Containers gegenüber der Außentemperatur etwas größer ist als bei einem Container mit einer dünnen und gut wärmeleitenden Außenhaut. Die Phasenwechseltemperatur des PCM wird deshalb so eingestellt, daß bei gegebener Wärmeleistung im Inneren des Containers und gegebenem Wärmeübergangswiderstand in PCM unterhalb der Phasenwechseltemperatur die Summe aus Phasenwechseltemperatur und der resultierenden Temperaturüberhöhung die zulässige Obergrenze der Temperatur des Innenraumes des Containers nicht überschreitet. Es werden deshalb auch Maßnahmen getroffen, wie weiter unten beschrieben, um den Wärmeübergangswiderstand vom Innenraum des Containers in das PCM zu minimieren. Unterstützend ist, daß die bevorzugt als PCM eingesetzten Paraffine im Bereich über der Phasenwechseltemperatur eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen. Die Einflußgrößen und Zusammenhänge sind in den Erläuterungen zur 1, speziell in der Formel (3), dargestellt.Another aspect is that due to the all-round wrapping with the PCM, the temperature increase in the interior of the container compared to the outside temperature is slightly greater than in a container with a thin and highly thermally conductive outer skin. The phase change temperature of the PCM is therefore adjusted so that for a given heat output inside the container and given heat transfer resistance in PCM below the phase change temperature, the sum of phase change temperature and the resulting temperature increase does not exceed the upper limit of the temperature of the interior of the container. Therefore, measures are also taken, as described below, to minimize the heat transfer resistance from the interior of the container to the PCM. It is advantageous that the paraffins preferably used as PCM in the range above the phase change temperature have a good thermal conductivity. The factors and relationships are explained in the notes to the 1 , specifically shown in the formula (3).

Ein weiterer Aspekt ist, daß die Menge des PCM so hinreichend bemessen ist, daß in dem Zeitraum, in welchem die Außentemperatur die Phasenwechseltemperatur überschreitet, kein vollständiges Aufschmelzen des PCM erfolgt und somit die Temperatur im Innenraum des Containers auf die Summe aus Phasenwechseltemperatur und Temperaturüberhöhung, siehe vorgenannten Aspekt, stabilisiert wird. Die Einflußgrößen und Zusammenhänge sind in den Erläuterungen zur 1, speziell in der Formel (2), dargestellt.Another aspect is that the amount of PCM is sufficiently dimensioned that in the period in which the outside temperature exceeds the phase change temperature, no complete melting of the PCM takes place and thus the temperature in the interior of the container to the sum of phase change temperature and temperature increase, see above aspect, is stabilized. The factors and relationships are explained in the notes to the 1 , specifically in formula (2).

Ein weiterer Aspekt ist, daß im Tageszeitraum der niedrigen Außentemperatur die gesamte Menge des PCM unter die Phasenwechseltemperatur abzukühlen ist, um im Tageszeitraum der Außentemperatur überhalb der Phasenwechseltemperatur eine möglichst große Energiemenge zur Stabilisierung der Innentemperatur bereitstellen zu können. Entgegenwirkend ist, daß die bevorzugt als PCM eingesetzten Paraffine im Bereich unter der Phasenwechseltemperatur eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen und eine Schicht abgekühltes und erhärtetes Paraffin an der Außenwandung des Containers die vollständige Abkühlung des Paraffins behindert. Insbesondere in der warmen Jahreszeit, wenn die Abkühlung nur kurz und nicht sehr tief ist, besteht diese Gefahr. Es werden deshalb auch Maßnahmen getroffen, wie weiter unten beschrieben, um den Wärmeübergangswiderstand von der Umgebung des Containers in das PCM zu verringern.One Another aspect is that in the Daytime low outside temperature the total amount of PCM is to be cooled below the phase change temperature, in the daytime outside temperature above the phase change temperature as large an amount of energy for stabilization be able to provide the internal temperature. Counteracting, that the preferably used as PCM paraffins in the range below the phase change temperature a low thermal conductivity own and a layer of cooled and Cured Paraffin on the outer wall the container the whole Cooling of paraffin. Especially in the warm season, when the cooling off only short and not very deep, there is this danger. It will therefore also measures taken, as described below, to the heat transfer resistance from the environment of the container into the PCM.

Ein zum Vorgenannten konträrer Aspekt ist, daß im Bereich über der Phasenwechseltemperatur ein hoher Wärmeübergangswiderstand von der Umgebung des Containers in das PCM anzustreben ist, um die im PCM gespeicherte Energie möglichst vollständig für die Temperaturstabilisierung im Inneren des Containers bereitzustellen. Die oben genannten Maßnahmen zur Verringerung dieses Wärmeübergangswiderstandes werden daher auf das notwendige Maß beschränkt, insbesondere werden die Wärmeleitvorrichtungen an der Innen- und Außenwandung so ausgeführt, daß sie sich nicht berühren und keine Wärmebrücke bilden.One to the above contrary Aspect is that in the Area over the phase change temperature, a high heat transfer resistance of the Environment of the container to be targeted in the PCM to those in the PCM stored energy as possible Completely for the Provide temperature stabilization inside the container. The above measures to reduce this heat transfer resistance therefore limited to the necessary extent, in particular become the heat conductors on the inner and outer walls so executed, that she do not touch each other and do not form a thermal bridge.

Ein weiterer Aspekt ist, daß eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Inneren des Containers Voraussetzung ist, um die Effekte der erfindungsgemäßen Lösung an allen Außenflächen des Containers zur Wirkung zu bringen. Es kann daher zweckmäßig sein, eine Luftumwälzung im Inneren des Containers vorzusehen. Elektronische Baugruppenträger bieten meist die Möglichkeit, Ventilatorenbaugruppen als Systembestandteil zu integrieren, so daß spezielle, von den Einbauten unabhängige und dem Container angepaßte Lösungen meist nicht erforderlich, im Bedarfsfall jedoch möglich sind.One Another aspect is that a uniform temperature distribution inside the container is a prerequisite to the effects of inventive solution all exterior surfaces of the To bring containers into action. It may therefore be appropriate an air circulation provided inside the container. Electronic subracks offer usually the possibility To integrate fan assemblies as a system component, see above that special, independent of the internals and the container adapted solutions usually not necessary, if necessary, however, are possible.

Ausführungsbeispielembodiment

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist ein Container mit einem Winkelrahmenaufbau. Die Außenwände dieses Containers werden allseitig durch Behältnisse gebildet, die mit einem PCM (Phase Change Material), vorzugsweise einem Paraffin bzw. Gemisch von Paraffinen mit einer geeigneten Phasenwechseltemperatur, gefüllt sind. Die Behältnisse sind als Paneele ausgeführt und mit einem Winkelprofilrahmen oder Hohlprofilrahmen derart verbunden, daß sie die Containerwandung bilden. Wärmeisolierende Einlagen an den Verbindungsstellen sichern, daß kein unerwünschter Wärmenebenschluß entsteht.A preferred embodiment The invention is a container with an angle frame construction. The Exterior walls of this Containers are formed on all sides by containers, which with a PCM (Phase Change Material), preferably a paraffin or mixture of paraffins having a suitable phase change temperature. The containers are designed as panels and connected to an angle profile frame or hollow profile frame, that she form the container wall. heat insulating Ensure deposits at the joints that no unwanted Heat shunt arises.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 Prinzipielle Darstellung der Abhängigkeit der Innentemperatur bei einem angenommenen Tagesverlauf der Außentemperatur und einer Phasenwechseltemperatur T_CH1 des PCM. 1 Schematic representation of the dependence of the internal temperature on an assumed daily course of the outside temperature and a phase change temperature T_CH1 of the PCM.

2 Prinzipielle Darstellung der Abhängigkeit der Innentemperatur bei einem angenommenen Tagesverlauf der Außentemperatur und einer Phasenwechseltemperatur T_CH2 > T_CH1 des PCM. 2 Schematic representation of the dependence of the internal temperature on an assumed daily course of the outside temperature and a phase change temperature T_CH2> T_CH1 of the PCM.

3 Grundform des Aufbaus der Containerwandung, Schnittdarstellung 3 Basic form of the construction of the container wall, sectional view

4 Spezielle Form des Aufbaus der Containerwandung, Schnittdarstellung 4 Special form of construction of the container wall, sectional view

5 Außenwand der Containerwandung nach 4 mit Hilfsschale, Schnittdarstellung 5 Exterior wall of the container wall after 4 with auxiliary shell, sectional view

6 Einbau der Containerwandungen bei einem Container mit Winkelprofilrahmen, Schnittdarstellung 6 Installation of the container walls in a container with angle profile frame, sectional view

7 Einbau der Containerwandungen bei einem Container mit Hohlprofilrahmen, Schnittdarstellung 7 Installation of the container walls in a container with hollow profile frame, sectional view

8 Einbau der Containerwandungen bei einem Container mit Massivrahmen aus Integralschaumstoff, Schnittdarstellung 8th Installation of the container walls in a container with solid frame made of integral foam, sectional view

9 Meßprotokoll an einem erfindungsgemäß ausgerüsteten Container 9 Measuring protocol on a container equipped according to the invention

Sowohl die vorausgehenden allgemeinen Beschreibungen als auch die folgende detaillierte Beschreibung besitzen nur Beispielcharakter als mögliche Ausführungen der erfindungsgemäßen Einrichtung und schränken die Ansprüche zur Erfindung nicht ein.Either the previous general descriptions as well as the following detailed description have only exemplary character as possible embodiments the device according to the invention and restrict the requirements not to the invention.

1 stellt die Beziehungen zwischen der Innentemperatur 4 eines Containers und einem angenommenen Tagesverlauf der Außentemperatur 1 dar. Im Inneren des Containers wird eine Leistung P umgesetzt, die ohne die erfindungsgemäße Einrichtung einen Tagesverlauf der Innentemperatur 2 mit einer Temperaturdifferenz 3 zur Außentemperatur zur Folge hätte. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung ergibt sich bei einer Phasenwechseltemperatur 5 des PCM der zu erwartende Tagesverlauf der Innentemperatur 4 wie dargestellt. Für die Betrachtungen sind folgende Parameter bedeutsam:

F
Oberfläche des Containers
P
Wärmeleistung im Inneren des Containers
d
Dicke der PCM-Schicht
M
Masse der PCM-Schicht
T_CH1
Phasenwechseltemperatur
ΔT_CH
Differenz zwischen T_CH und Außentemperatur
N_CH
spezifische Phasenwechselenergie des PCM
R_Tu
spezifischer Wärmewiderstand des PCM unterhalb von T_CH
R_To
spezifischer Wärmewiderstand des PCM oberhalb von T_CH
W_Ta
spezifischer Wärmeübergangswiderstand der Außenfläche des Containers
W_Ti
spezifischer Wärmeübergangswiderstand am der Außenfläche des Containers
1 Represents the relationships between the internal temperature 4 a container and an assumed daily course of the outside temperature 1 In the interior of the container, a power P is implemented, which without the inventive device a daily course of the internal temperature 2 with a temperature difference 3 to the outside temperature would result. The inventive device results at a phase change temperature 5 of the PCM the expected daily course of the internal temperature 4 as shown. The following parameters are important for the considerations:
F
Surface of the container
P
Heat output inside the container
d
Thickness of the PCM layer
M
Mass of the PCM layer
T_CH1
Phase change temperature
ΔT_CH
Difference between T_CH and outside temperature
N_CH
specific phase change energy of the PCM
R_Tu
specific thermal resistance of the PCM below T_CH
R_To
specific thermal resistance of the PCM above T_CH
W_Ta
specific heat transfer resistance of the outer surface of the container
W_Ti
specific heat transfer resistance on the outer surface of the container

Eine geschlossene mathematische Darstellung der Beziehungen ist nicht möglich, da die durch die Phasenwechseltemperatur entstehenden Unstetigkeitsstellen dies verhindern. Es können daher nur abschnittsweise die Beziehungen betrachtet werden.A closed mathematical representation of relationships is not possible, since the points of discontinuity resulting from the phase change temperature prevent this. It can therefore, only in sections, the relationships are considered.

Die Betrachtung wird mit dem Zeitabschnitt 8 begonnen, in welchem das gesamte PCM unter die Phasenwechseltemperatur 5 abgekühlt ist und sich eine konstante Temperaturdifferenz ΔTu 6 zwischen Außen- und Innenraum eingestellt hat. Diese Temperaturdifferenz hat den Wert

Figure 00070001
und ist auf Grund des sehr hohen spezifischen Wärmewiderstandes des PCM unterhalb von T_CH

  • – praktisch ausschließlich durch d·R_Tu bestimmt
  • – und dadurch wesentlich größer als die Temperaturdifferenz 3 bei Betrieb ohne die erfindungsgemäße Einrichtung.
The consideration becomes with the time period 8th started in which the entire PCM below the phase change temperature 5 has cooled and a constant temperature difference ΔTu 6 has set between the exterior and interior. This temperature difference has the value
Figure 00070001
and is below T_CH due to the very high specific thermal resistance of the PCM
  • - determined almost exclusively by the R_Tu
  • - And thus much larger than the temperature difference 3 during operation without the inventive device.

Der Zeitabschnitt 9 umfaßt den Bereich, in welchem der Phasenwechsel begonnen hat, da die Innentemperatur die Phasenwechseltemperatur 5 erreicht hat und auf diese stabilisiert wird, die Außentemperatur jedoch noch unterhalb der Phasenwechseltemperatur liegt. Der Zeitabschnitt 10 umfaßt den Bereich bis zum Abschluß des Phasenwechsels, in welchem die Außentemperatur die Phasenwechseltemperatur 5 überschritten hat und die Innentemperatur noch auf die Phasenwechseltemperatur stabilisiert wird. Für die Wirkung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Dauer der beiden Zeitabschnitte 9 und 10 in Summe entscheidend. Diese ergibt sich näherungsweise durch eine Energiebetrachtung mitThe period of time 9 includes the area in which the phase change has started since the inside temperature is the phase change temperature 5 has reached and is stabilized on this, but the outside temperature is still below the phase change temperature. The period of time 10 includes the range until the completion of the phase change in which the outside temperature is the phase change temperature 5 has exceeded and the internal temperature is still stabilized at the phase change temperature. For the effect of the device according to the invention is the duration of the two time periods 9 and 10 in total decisive. This results approximately by an energy consideration with

Figure 00080001
Figure 00080001

ΔT_CH steht hier für die Differenz zwischen T_CH und der Außentemperatur, gemittelt über die Dauer der Zeiträume 9 und 10.ΔT_CH here stands for the difference between T_CH and the outside temperature, averaged over the duration of the periods 9 and 10 ,

Der Zeitabschnitt 11 umfaßt den Bereich, in welchem das gesamte PCM über die Phasenwechseltemperatur 5 erwärmt ist. Die Innentemperatur steigt bis zum Erreichen der Temperaturdifferenz ΔTo 7 zwischen Außen- und Innenraum an. Diese Temperaturdifferenz hat den Wert

Figure 00080002
und ist auf Grund des sehr niedrigen spezifischen Wärmewiderstandes des PCM oberhalb von T_CH

  • – kleiner als die Temperaturdifferenz ΔTu 6,
  • – jedoch größer als die Temperaturdifferenz 3 zur Außentemperatur ohne die erfindungsgemäße Einrichtung, da das PCM als zusätzlicher Wärmewiderstand eingefügt ist.
The period of time 11 includes the range in which the entire PCM is above the phase change temperature 5 is heated. The internal temperature rises until the temperature difference ΔTo is reached 7 between exterior and interior. This temperature difference has the value
Figure 00080002
and is above T_CH due to the very low specific thermal resistance of the PCM
  • - Less than the temperature difference ΔTu 6 .
  • - but greater than the temperature difference 3 to the outside temperature without the device according to the invention, since the PCM is inserted as an additional thermal resistance.

Der Zeitabschnitt 12 umfaßt den Bereich bis zum Abfall der Außentemperatur auf die Phasenwechseltemperatur 5, wobei konstant die Temperaturdifferenz ΔTo 7 bestehen bleibt.The period of time 12 includes the range until the outside temperature drops to the phase change temperature 5 , where the temperature difference ΔTo is constant 7 persists.

Der Zeitabschnitt 13 umfaßt den Bereich, bis auch die Innentemperatur auf die Phasenwechseltemperatur 5 abgefallen ist, wobei weiterhin konstant die Temperaturdifferenz ΔTo 7 bestehen bleibt.The period of time 13 covers the range until also the internal temperature to the phase change temperature 5 has fallen off, while still constant, the temperature difference .DELTA.To 7 persists.

Der Zeitabschnitt 14 umfaßt den Bereich des Phasenwechsels, wenn die Innentemperatur die Phasenwechseltemperatur 5 erreicht hat und auf diese stabilisiert wird, und die Außentemperatur unterhalb der Phasenwechseltemperatur liegt.The period of time 14 includes the range of phase change when the internal temperature is the phase change temperature 5 has reached and is stabilized on this, and the outside temperature is below the phase change temperature.

Für die Wirkung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Dauer der Zeitabschnitte 13 und 14 in Summe wichtig. Dieser muß hinreichend kurz sein, daß in der kühlen Tageszeit das gesamte PCM unter die Phasenwechseltemperatur 5 abgekühlt wird. Die Zeitdauer ergibt sich näherungsweise durch die Energiebetrachtung analog zu Gleichung (2) und beträgt

Figure 00080003
For the effect of the device according to the invention is the duration of the time periods 13 and 14 important in total. This must be sufficiently short that in the cool time of day the entire PCM is below the phase change temperature 5 is cooled. The time duration is approximately given by the energy consideration analogous to equation (2) and is
Figure 00080003

ΔT_CH steht hier für die Differenz zwischen T_CH und der Außentemperatur, gemittelt über die Dauer der Zeiträume 13 und 14. t_14 ergibt sich damit größer als t_9,10, da P dem Phasenwechsel entgegenwirkt.ΔT_CH here stands for the difference between T_CH and the outside temperature, averaged over the duration of the periods 13 and 14 , t_14 thus results in greater than t_9, 10 since P counteracts the phase change.

Der Zeitabschnitt 15 umfaßt den Bereich, in welchem das gesamte PCM unter die Phasenwechseltemperatur 5 abgekühlt ist. Die Innentemperatur sinkt bis zum Erreichen der Temperaturdifferenz ΔTu 6 zwischen Außen- und Innenraum ab, womit wieder der Zeitabschnitt 8 beginnt.The period of time 15 includes the area where the entire PCM is under the phase changes temperature 5 has cooled. The internal temperature drops until the temperature difference ΔTu is reached 6 between exterior and interior, which again the period 8th starts.

In 2 werden die Auswirkungen auf die Innentemperatur 24 eines Containers betrachtet, wenn ein PCM mit einer Phasenwechseltemperatur 25 benutzt wird, die höher als die Phasenwechseltemperatur 5 (1) ist. Alle weiteren Vorgaben und Parameter sind identisch zu 1, so daß die allgemeinen Erläuterungen zu 1 auch für 2 zutreffend sind.In 2 will affect the internal temperature 24 of a container when considering a PCM with a phase change temperature 25 is used, which is higher than the phase change temperature 5 ( 1 ). All other specifications and parameters are identical to 1 so that the general explanations to 1 also for 2 are true.

Der Zeitabschnitt 28 entspricht dem Zeitabschnitt 8 (1), ist gegenüber diesem jedoch verlängert, da die Innentemperatur 24 erst zu einem späteren Zeitpunkt die Phasenwechseltemperatur 25 erreicht.The period of time 28 corresponds to the time period 8th ( 1 ), is opposite this, however, extended as the internal temperature 24 only at a later time the phase change temperature 25 reached.

Die Zeitabschnitte 29 und 30 entsprechen den Zeitabschnitten 9 und 10 (1), ihre Dauer ist jedoch gegenüber Letzteren größer. Dies ergibt sich unmittelbar aus Gleichung (2), siehe oben, da im Abschnitt 30 die Differenz zwischen Außentemperatur 1 und der Phasenwechseltemperatur 25 geringer ist, so daß die über die Zeitabschnitte 29 und 30 gemittelte ΔT_CH mit einem niedrigeren Betrag in die Rechnung eingeht.The time periods 29 and 30 correspond to the time periods 9 and 10 ( 1 ), but their duration is greater than the latter. This follows directly from equation (2), see above, since in section 30 the difference between outside temperature 1 and the phase change temperature 25 is less, so that over the time periods 29 and 30 averaged ΔT_CH enters the calculation with a lower amount.

Die Verlängerung der Dauer der Zeitabschnitte 28, 29 und 30 durch die höhere Phasenwechseltemperatur 25 ist entsprechend dem Erfindungsgedanken positiv, da damit eine größere Chance besteht, die Innentemperatur 24 über den Zeitraum der höchsten Außentemperatur 1 hinweg auf die Phasenwechseltemperatur 25 zu stabilisieren.The extension of the duration of the periods 28 . 29 and 30 due to the higher phase change temperature 25 is positive according to the idea of the invention, since there is a greater chance of the internal temperature 24 over the period of the highest outside temperature 1 away to the phase change temperature 25 to stabilize.

Der Zeitabschnitt 31 entspricht dem Zeitabschnitt 11 (1), der Zeitabschnitt 33 entspricht den Zeitabschnitten 12 und 13. Die Dauer der Zeitabschnitte 31 und 33 in Summe ist gegenüber der Dauer der Zeitabschnitte 11, 12 und 13 verkürzt. Grund ist der spätere Beginn infolge der größeren Dauer der Zeitabschnitte 28, 29 und 30 sowie die frühere Beendung, da die Innentemperatur 24 schon zu einem früheren Zeitpunkt die Phasenwechseltemperatur 25 erreicht.The period of time 31 corresponds to the time period 11 ( 1 ), the time period 33 corresponds to the time periods 12 and 13 , The duration of the time periods 31 and 33 in sum is compared to the duration of the time periods 11 . 12 and 13 shortened. Reason is the later beginning due to the greater duration of the periods 28 . 29 and 30 as well as the earlier finish, as the internal temperature 24 even at an earlier time the phase change temperature 25 reached.

Der Zeitabschnitt 34 entspricht dem Zeitabschnitt 14 (1). Für die Wirkung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Dauer der Zeitabschnitte 33 und 44 in Summe wichtig. Dieser muß hinreichend kurz sein, daß in der kühlen Tageszeit das gesamte PCM unter die Phasenwechseltemperatur 5 abgekühlt wird. Die Zeitdauer ist gegenüber dem Beispiel in 1 verkürzt, dies ergibt sich unmittelbar aus Gleichung (4), da im Abschnitt 34 die Differenz zwischen der Außentemperatur 1 und der Phasenwechseltemperatur 25 größer ist, so daß die über die Zeitabschnitte 33 und 34 gemittelte ΔT_CH mit einem größeren Betrag in die Rechnung eingeht.The period of time 34 corresponds to the time period 14 ( 1 ). For the effect of the device according to the invention is the duration of the time periods 33 and 44 important in total. This must be sufficiently short that in the cool time of day the entire PCM is below the phase change temperature 5 is cooled. The duration is opposite to the example in 1 shortened, this results directly from equation (4), since in section 34 the difference between the outside temperature 1 and the phase change temperature 25 is larger, so that over the time periods 33 and 34 averaged ΔT_CH enters the bill with a larger amount.

Der Zeitabschnitt 35 entspricht dem Zeitabschnitt 15 (1).The period of time 35 corresponds to the time period 15 ( 1 ).

Die zu den 1 und 2 getroffenen Abschätzungen können dynamische Prozesse, zum Beispiel das Übergangsverhalten an bestimmten Punkten, nicht berücksichtigen und wiedergeben. Deutlich wird im Vergleich der Aussagen beider Bilder jedoch, daß

  • – ein zeitbegrenzter effektiver Wärmeschutz erreicht wird, indem durch eine möglichst hohe Phasenwechseltemperatur und die Menge des PCM die Zeitabschnitte 29, 30 (2) so ausgedehnt werden, siehe hierzu Formel (2), daß das Maximum der Außentemperatur hinreichend überbrückt wird, und
  • – ein Kälteschutz in jedem Falle und unabhängig von der Phasenwechseltemperatur und der Dauer der Kälteeinwirkung durch die niedrige Wärmeleitfähigkeit des PCM erreicht wird.
The to the 1 and 2 The estimates made can not take into account and reproduce dynamic processes, for example the transient behavior at certain points. However, when comparing the statements of both pictures, it becomes clear that
  • - A time-limited effective thermal protection is achieved by by the highest possible phase change temperature and the amount of PCM, the time periods 29 . 30 ( 2 ) be extended so, see formula (2) that the maximum of the outside temperature is sufficiently bridged, and
  • - A cold protection is achieved in each case and regardless of the phase change temperature and the duration of the cold by the low thermal conductivity of the PCM.

In 3 wird die Grundform einer Containerwandung in Form eines Paneels dargestellt. Eine dem Innenraum des Containers zugewandte Innenschale 40 und eine Außenwand 41 sind zu einem dichten Behältnis zusammengefügt. Die Fügung kann durch verschiedene Verfahren wie eine eingelegte Dichtung und Verschrauben beider Teile, Löt- oder Schweißverbindung oder Bördeln erfolgen. Das Behältnis hat in der dargestellten Ausführung einen umlaufenden Flansch 42 zur Befestigung am Rahmen eines Containers, andere Befestigungs- und Einbauvarianten sind ebenfalls möglich. Der Innenraum des so entstandenen Behältnisses ist über eine nicht dargestellte verschließbare Öffnung mit dem PCM befüllt. Die Befüllung erfolgt im erhitzen und flüssigen Zustand des PCM.In 3 the basic shape of a container wall is represented in the form of a panel. An inner shell facing the interior of the container 40 and an outer wall 41 are assembled into a tight container. The joining can be done by various methods such as an inserted seal and screwing both parts, soldering or welding or crimping. The container has a circumferential flange in the illustrated embodiment 42 for attachment to the frame of a container, other mounting and installation variants are also possible. The interior of the resulting container is filled via a not shown closable opening with the PCM. The filling takes place in the heating and liquid state of the PCM.

In der Innenschale 40 ist ein Wärmeleiter 43 angeordnet, der guten thermischen Kontakt zur Innenschale besitzt und die Innenschale derart ausfüllt, daß noch ein Abstand zur Außenwand 41 bestehen bleibt. Als Wärmeleiter kommt bevorzugt ein offenporiger Metallschaum zur Anwendung, jedoch können auch offene Rippen- oder Wabenstrukturen aus Metall Verwendung finden. Die bevorzugte Lösung mittels eines offenporigen Metallschaumes eröffnet die Möglichkeit, den Metallschaum direkt in der Innenschale zu gießen und zu schäumen, wobei eine wärmeleitende Verbindung durch Aufschmelzen der kontaktierten Oberfläche der Innenschale entsteht. Die Anwendung der anderen Wärmeleiter oder von offenporigem Metallschaum als Plattenmaterial ist aufwendiger und erfordert das Verlöten, Einkleben mittels eines Wärmeleitklebers, Aufpressen auf ein eingelegtes Wärmeleitmaterial oder Anpressen an die Innenschale ohne weitere Wärmevermittler. Bei den letzteren Verfahren sind konstruktive Lösungen vorzusehen, um flächig einen hinreichenden Anpressdruck zu erzeugen.In the inner shell 40 is a heat conductor 43 arranged, which has good thermal contact with the inner shell and the inner shell fills in such a way that still a distance from the outer wall 41 persists. The heat conductor used is preferably an open-pored metal foam, but open metal ribbed or honeycomb structures may also be used. The preferred solution by means of an open-pored metal foam opens the possibility to pour the metal foam directly into the inner shell and to foaming, wherein a thermally conductive connection is formed by melting the contacted surface of the inner shell. The application of the other heat conductors or porous metal foam as a plate material is more expensive and requires soldering, bonding by means of a Wärmeleitklebers, pressing on an inserted heat conducting material or pressing against the inner shell without further heat transfer. In the latter methods constructive solutions are to be provided in order to produce a sufficient surface pressure a sufficient contact pressure.

Der Wärmeleiter 43 sichert die Wärmeübertragung aus dem Innenraum des Containers in das PCM, wenn dieses unter die Phasenwechseltemperatur abgekühlt ist. Dies ist insbesondere bei dem bevorzugt eingesetzten Paraffin bedeutsam, das in dieser Phase eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt.The heat conductor 43 ensures the heat transfer from the interior of the container into the PCM when it has cooled below the phase change temperature. This is particularly important in the paraffin preferably used, which has a low thermal conductivity in this phase.

In 4 wird eine spezielle und aufwendigere Form des Aufbaus der Containerwandung dargestellt. Eine Innenschale 45 und eine Außenwand 46 sind zu einem dichten Behältnis zusammengefügt. Zur Fügung und der Befestigung mittels des umlaufenden Flansches 47 gelten die Ausführungen zu 3 (siehe oben) entsprechend. In der Innenschale 45 ist ein Wärmeleiter 48 angeordnet, der die Innenschale etwa zur Hälfte der Schalenhöhe ausfüllt. An der Außenwand 46 ist ein Wärmeleiter 49 derart befestigt, daß noch ein Abstand sowohl zu den Seitenwänden der Innenschale 45 als auch zum Wärmeleiter 48 bestehen bleibt. Zur Ausführung der Wärmeleiter gelten die Ausführungen zu 3 (siehe oben) entsprechend.In 4 a special and more complex form of construction of the container wall is shown. An inner shell 45 and an outer wall 46 are assembled into a tight container. For joining and fastening by means of the circumferential flange 47 the comments apply to 3 (see above) accordingly. In the inner shell 45 is a heat conductor 48 arranged, which fills the inner shell about half of the shell height. On the outside wall 46 is a heat conductor 49 fixed so that still a distance to both the side walls of the inner shell 45 as well as the heat conductor 48 persists. For executing the heat conductors, the explanations apply to 3 (see above) accordingly.

Die Einsatzfälle für die Varianten entsprechend den 3 und 4 ergeben sich aus den oben genannten Aspekten.The applications for the variants according to the 3 and 4 arise from the above aspects.

In 5 wird die Außenwand 46 der Containerwandung nach 4 mit einer Hilfsschale 50 im Schnitt dargestellt. Die Hilfsschale 50 eröffnet die Möglichkeit, den bevorzugt einzusetzenden offenporigen Metallschaum direkt in dieser Hilfsschale zu gießen und zu schäumen, wobei eine wärmeleitende Verbindung durch Aufschmelzen der kontaktierten Oberfläche der Außenwand 46 entsteht.In 5 becomes the outer wall 46 the container wall after 4 with an auxiliary shell 50 shown in section. The auxiliary shell 50 opens up the possibility of pouring the preferably used open-cell metal foam directly in this auxiliary shell and to foam, wherein a thermally conductive compound by melting the contacted surface of the outer wall 46 arises.

In 6 wird der Einbau von Containerwandungen 60 bei einem Container mit Winkelprofilrahmen im Schnitt dargestellt. Die Containerwandungen 60 sind entsprechend der Bauform in 3 dargestellt, Containerwandungen entsprechend der in 4 dargestellten Bauform können jedoch in gleicher Weise zum Einsatz kommen. Die Flansche der Containerwandungen 60 sind von außen am Winkelprofil 61 befestigt. Ein in den Hohlraum zwischen Containerwandungen 60 und Winkelprofil 61 eingefügtes und diesen voll ausfüllendes Wärmeisoliermaterial 61 verhindert einen unerwünschten thermischen Nebenschluß.In 6 becomes the installation of container walls 60 in a container with angle profile frame shown in section. The container walls 60 are according to the design in 3 shown, container walls according to the in 4 However, shown design can be used in the same way. The flanges of the container walls 60 are from the outside at the angle profile 61 attached. One in the cavity between container walls 60 and angle profile 61 inserted and this fully-filling heat insulating material 61 prevents unwanted thermal shunt.

In 7 wird der Einbau von Containerwandungen 60 bei einem Container mit Hohlprofilrahmen im Schnitt dargestellt. Die Containerwandungen 60 sind entsprechen der Bauform in 3 dargestellt, Containerwandungen entsprechend der in 4 dargestellten Bauform können jedoch in gleicher Weise zum Einsatz kommen. Die Flansche der Containerwandungen 60 sind von außen am Hohlprofil 65 befestigt. Zwischen dem Hohlprofil 65 und den Seitenflächen der Containerwandungen 60 sind jeweils Wärmeisoliermaterialien 66 und 67 eingebracht, die einen unerwünschten thermischen Nebenschluß verhindern.In 7 becomes the installation of container walls 60 in a container with hollow profile frame shown in section. The container walls 60 are in accordance with the design in 3 shown, container walls according to the in 4 However, shown design can be used in the same way. The flanges of the container walls 60 are from the outside on the hollow profile 65 attached. Between the hollow profile 65 and the side surfaces of the container walls 60 are each heat insulating materials 66 and 67 introduced, which prevent unwanted thermal shunt.

In 8 wird der Einbau von Containerwandungen 60 bei einem Container mit Massivrahmen aus Integralschaumstoff im Schnitt dargestellt. Die Containerwandungen 60 sind entsprechen der Bauform in 3 dargestellt, Containerwandungen entsprechend der in 4 dargestellten Bauform können jedoch in gleicher Weise zum Einsatz kommen. Die Flansche der Containerwandungen 60 sind von außen am Massivrahmen 68 befestigt. Der Massivrahmen 68 besteht aus hochfestem geschlossenporigem Polyurethan. Für die daraus hergestellten sogenannten Integralschaumstoffe ist typisch, daß sich beim Aufschäumen eine massive Randzone und ein feinporiger Schaumkern bilden. Ihr Einsatz als Rahmen ist eine Lösung, die ohne zusätzliche Wärmeisolierungen zur Vermeidung von unerwünschten thermischen Nebenschlüssen auskommt.In 8th becomes the installation of container walls 60 in a container with solid frame of integral foam shown in section. The container walls 60 are in accordance with the design in 3 shown, container walls according to the in 4 However, shown design can be used in the same way. The flanges of the container walls 60 are from outside on the massive frame 68 attached. The massive frame 68 consists of high strength closed-cell polyurethane. For the so-called integral foams made therefrom is typical that form a massive edge zone and a fine-pored foam core during foaming. Their use as a frame is a solution that manages without additional thermal insulation to avoid unwanted thermal shunts.

Bei den Ausführungsvarianten entsprechend den 6, 7 oder 8 wird der Rahmen zumindest an einer Seite als Zarge einer Tür oder eines Deckels ausgeführt oder mit einer solchen Zarge ausgerüstet. Tür oder Deckel sind als Paneel entsprechend den obigen Ausführungsvarianten (s. 3, 4) in selbsttragender Konstruktion oder als Türrahmen, beplankt mit einem der besagten Paneele, ausgeführt. 9 beinhaltet ein Meßprotokoll, aufgenommen an einem erfindungsgemäß ausgerüsteten Container. Das PCM ist ein Gemisch von Paraffinen mit einer Phasenwechseltemperatur 74 von ca. 27°C bis 28°C. Die Containerwandungen haben eine Bauform entsprechend der Darstellung in 3, der Wärmeleiter 43 (3) ist ein offenporiger Metallschaum aus Aluminium. Als Kurvenverläufe sind dargestellt

  • – die Außentemperatur 70,
  • – die Temperatur der äußeren Gehäusewandung 71,
  • – die Temperatur des PCM 72 und
  • – die Temperatur des Innenraumes 73.
In the embodiments according to the 6 . 7 or 8th the frame is executed at least on one side as a frame of a door or a lid or equipped with such a frame. Door or lid are as a panel according to the above embodiments (s. 3 . 4 ) in self-supporting construction or as a door frame, planked with one of said panels executed. 9 includes a measurement protocol recorded on a container equipped according to the invention. The PCM is a mixture of paraffins with a phase change temperature 74 from about 27 ° C to 28 ° C. The container walls have a design as shown in FIG 3 , the heat conductor 43 ( 3 ) is an open-pore metal foam made of aluminum. Curves are shown
  • - the outside temperature 70 .
  • - The temperature of the outer housing wall 71 .
  • - the temperature of the PCM 72 and
  • - the temperature of the interior 73 ,

Die Zeitachse beinhaltet einen Zeitraum von Samstag, 21.00 Uhr bis Montag, 18.00 Uhr. Sichtbar ist, daß die Max/Min-Differenz 75 der Außentemperatur von ca. 20°C im Innenraum des Containers nur eine Max/Min-Differenz 76 von ca. 7°C bewirkt. Im Detail sind folgende wesentliche Phasen erkennbar:

  • – Im Zeitabschnitt 80 liegt die Außentemperatur 70 unter der Phasenwechseltemperatur 74. Das gesamte PCM ist erhärtet und besitzt einen niedrigen Wärmeleitwert. Die Temperaturdifferenz 77 zwischen Außentemperatur 70 und Temperatur des Innenraumes 73 ist hoch.
  • – Im Zeitabschnitt 81 liegt die Außentemperatur 70 über der Phasenwechseltemperatur 74 und es erfolgt die Verflüssigung des PCM, die Temperatur des PCM 72 nähert sich asymptotisch der Phasenwechseltemperatur 74. Die Verflüssigung erfolgt als Schicht an den Außen- und Innenflächen der Containerwandungen nach 3. Der hohe Wärmeleitwert dieser verflüssigten Schichten bewirkt, daß die Differenzen der Temperatur der äußeren Gehäusewandung 71 und der Temperatur des Innenraumes 73 zur Temperatur des PCM 72 sich deutlich verringern. Die Phasenwechselenergie des PCM ist deutlich hinreichend groß, um eine Überschreitung der Phasenwechseltemperatur 74 während des gesamten Zeitraumes 81 zu verhindern.
  • – Im Zeitabschnitt 81 liegt die Außentemperatur 70 unterhalb der Phasenwechseltemperatur 74 und fällt steil ab. Es erfolgt die Erhärtung des PCM als Schicht an den Außenflächen der Containerwandungen nach 3. Der niedrige Wärmeleitwert dieser erhärteten Schicht bewirkt, daß die Differenz der Temperatur der äußeren Gehäusewandung 71 zur Temperatur des PCM 72 sich deutlich erhöht. Die in einem Teil des Zeitraumes 81 sichtbaren Turbulenzen der Temperatur des PCM 72 sind dadurch bedingt, daß erhärtete und abgekühlte Teile des PCM sich von der Wandung gelöst haben und durch Zirkulation im flüssigen Teil des PCM den Temperatursensor berührten.
  • – Im Zeitabschnitt 83 ist das PCM gänzlich bis an die Innenflächen der Containerwandungen nach 3 erhärtet, auf Grund des niedrigen Wärmeleitwertes erhöht sich jetzt auch die Differenz der Temperatur des Innenraumes 73 zur Phasenwechseltemperatur 74.
The timeline includes a period from Saturday, 9:00 pm to Monday, 6:00 pm. Visible is that the max / min difference 75 the outside temperature of about 20 ° C in the interior of the container only a max / min difference 76 caused by about 7 ° C. The following essential phases can be seen in detail:
  • - In the time period 80 is the outside temperature 70 under the phase change temperature 74 , The entire PCM is hardened and has a low thermal conductivity. The temperature difference 77 between outside temperature 70 and temperature of the interior 73 is high.
  • - In the time period 81 is the outside temperature 70 above the phase change temperature 74 and there is the liquefaction of the PCM, the temperature of the PCM 72 asymptotically approaches the phase change temperature 74 , The liquefaction takes place as a layer on the outer and inner surfaces of the container walls 3 , The high thermal conductivity of these liquefied layers causes the differences in the temperature of the outer housing wall 71 and the temperature of the interior 73 to the temperature of the PCM 72 decrease significantly. The phase change energy of the PCM is clearly sufficiently large to exceed the phase change temperature 74 throughout the period 81 to prevent.
  • - In the time period 81 is the outside temperature 70 below the phase change temperature 74 and falls off steeply. The hardening of the PCM takes place as a layer on the outer surfaces of the container walls 3 , The low thermal conductivity of this hardened layer causes the difference in the temperature of the outer housing wall 71 to the temperature of the PCM 72 increased significantly. That in part of the period 81 visible turbulence of the temperature of the PCM 72 are due to the fact that hardened and cooled parts of the PCM have detached from the wall and touched by circulation in the liquid part of the PCM the temperature sensor.
  • - In the time period 83 the PCM is completely down to the inner surfaces of the container walls 3 hardens, due to the low thermal conductivity increases now also the difference in the temperature of the interior 73 to the phase change temperature 74 ,

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11
Verlauf der Außentemperaturcourse the outside temperature
22
Verlauf der Innentemperatur, unstabilisiertcourse the internal temperature, unstabilized
33
Temperaturdifferenz zwischen 1 und 2 Temperature difference between 1 and 2
44
Verlauf der Innentemperatur bei T_CH1course the internal temperature at T_CH1
55
Phasenwechseltemperatur T_CH1Phase change temperature T_CH1
66
Temperaturdifferenz ΔTu zwischen 1 und 4 sowie 1 und 24 Temperature difference ΔTu between 1 and 4 such as 1 and 24
77
Temperaturdifferenz ΔTo zwischen 1 und 4 sowie 1 und 24 Temperature difference ΔTo between 1 and 4 such as 1 and 24
88th
Zeitabschnitt mit 1 und 4 unterhalb T_CH1, ΔTu 6 zwischen 1 und 4 Time period with 1 and 4 below T_CH1, ΔTu 6 between 1 and 4
99
Zeitabschnitt mit 1 unterhalb T_CH1, 4 gleich T_CH1Time period with 1 below T_CH1, 4 equal to T_CH1
1010
Zeitabschnitt mit 1 oberhalb T_CH1, 4 gleich T_CH1Time period with 1 above T_CH1, 4 equal to T_CH1
1111
Zeitabschnitt mit 1 und 4 oberhalb T_CH1, ΔTo 7 zwischen 1 und 4 noch nicht erreichtTime period with 1 and 4 above T_CH1, ΔTo 7 between 1 and 4 not reached yet
1212
Zeitabschnitt mit 1 und 4 oberhalb T_CH1, ΔTo 7 zwischen 1 und 4 Time period with 1 and 4 above T_CH1, ΔTo 7 between 1 and 4
1313
Zeitabschnitt mit 1 unterhalb und 4 oberhalb T_CH1, ΔTo 7 zwischen 1 und 4 Time period with 1 below and 4 above T_CH1, ΔTo 7 between 1 and 4
1414
Zeitabschnitt mit 1 unterhalb T_CH1, 4 gleich T_CH1Time period with 1 below T_CH1, 4 equal to T_CH1
1515
Zeitabschnitt mit 1 und 4 unterhalb T_CH1, ΔTu 6 zwischen 1 und 4 noch nicht erreichtTime period with 1 and 4 below T_CH1, ΔTu 6 between 1 and 4 not reached yet
2424
Verlauf der Innentemperatur bei T_CH2course the internal temperature at T_CH2
2525
Phasenwechseltemperatur T_CH2Phase change temperature T_CH2
2828
Zeitabschnitt mit 1 und 24 unterhalb T_CH1, ΔTu 6 zwischen 1 und 24 Time period with 1 and 24 below T_CH1, ΔTu 6 between 1 and 24
2929
Zeitabschnitt mit 1 unterhalb T_CH2, 24 gleich T_CH2Time period with 1 below T_CH2, 24 equal to T_CH2
3030
Zeitabschnitt mit 1 oberhalb T_CH2, 24 gleich T_CH2Time period with 1 above T_CH2, 24 equal to T_CH2
3131
Zeitabschnitt mit 1 und 24 oberhalb T_CH2, ΔTo 7 zwischen 1 und 24 noch nicht erreichtTime period with 1 and 24 above T_CH2, ΔTo 7 between 1 and 24 not reached yet
3333
Zeitabschnitt mit 1 unterhalb und 24 oberhalb T_CH2, ΔTo 7 zwischen 1 und 24 Time period with 1 below and 24 above T_CH2, ΔTo 7 between 1 and 24
3434
Zeitabschnitt mit 1 unterhalb T_CH2, 24 gleich T_CH2Time period with 1 below T_CH2, 24 equal to T_CH2
3535
Zeitabschnitt mit 1 und 24 unterhalb T_CH2, ΔTu 6 zwischen 1 und 24 noch nicht erreichtTime period with 1 and 24 below T_CH2, ΔTu 6 between 1 and 24 not reached yet
4040
Innenschaleinner shell
4141
Außenwandouter wall
4242
Flanschflange
4343
Wärmeleiterheat conductor
4545
Innenschaleinner shell
4646
Außenwandouter wall
4747
Flanschflange
4848
Wärmeleiterheat conductor
4949
Wärmeleiterheat conductor
5050
Hilfsschaleauxiliary tray
6060
Containerwandung entsprechend Darstellung in 3 oder 4 Container wall as shown in 3 or 4
6161
WinkelprofilrahmenAngle profile frames
6262
Wärmeisolierendes Materialheat-insulating material
6565
HohlprofilrahmenDished frame
6666
Wärmeisolierendes Materialheat-insulating material
6767
Wärmeisolierendes Materialheat-insulating material
6868
Massivrahmen aus Integralschaumstoffsolid frame made of integral foam
7070
Außentemperaturoutside temperature
7171
Temperatur der äußeren Gehäusewandungtemperature the outer housing wall
7272
Temperatur des PCMtemperature of the PCM
7373
Temperatur des Innenraumestemperature of the interior
7474
PhasenwechseltemperaturPhase change temperature
7575
Max/Min-Differenz der AußentemperaturMax / Min difference the outside temperature
7676
Max/Min-Differenz der Temperatur des InnenraumesMax / Min difference the temperature of the interior
7777
Temperaturdifferenz zwischen Außentemperatur 70 und Temperatur des Innenraumes 73 Temperature difference between outside temperature 70 and temperature of the interior 73
8080
Zeitabschnitt mit Außentemperatur 70 unter der Phasenwechseltemperatur 74, PCM vollständig erhärtetTime interval with outside temperature 70 under the phase change temperature 74 , PCM fully hardened
8181
Zeitabschnitt mit 70 über der Phasenwechseltemperatur 74, PCM in der VerflüssigungsphaseTime period with 70 above the phase change temperature 74 , PCM in the liquefaction phase
8282
Zeitabschnitt mit 70 unter der Phasenwechseltemperatur 74, PCM in der ErhärtungsphaseTime period with 70 under the phase change temperature 74 , PCM in the hardening phase
8383
Zeitabschnitt mit 70 unter der Phasenwechseltemperatur 74, PCM vollständig erhärtetTime period with 70 under the phase change temperature 74 , PCM fully hardened

Claims (11)

Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen zur Temperaturstabilisierung im Innenraum von Containern, Schaltschränken und anderen Behältnissen, im nachfolgenden allgemein als Container bezeichnet, sowie mit diesen Einrichtungen ausgerüstete Container, die im Außeneinsatz dem Tagesgang der Außentemperatur ausgesetzt sind, und insbesondere solche Container, die eine Wärmequelle im Inneren, zum Beispiel eine elektronische Einrichtung, aufweisen, und bei welchen ohne Anwendung einer Temperaturstabilisierung der Tagesgang der Temperatur im Innenraum des Containers den zulässigen Temperaturbereich überschreiten würde, dadurch gekennzeichnet, daß die Container allseitig doppelwandig ausgeführt sind und der Hohlraum zwischen den Außen- und Innenwandungen hermetisch dicht gestaltet und mit einem Phasenwechselmaterial (PCM) gefüllt ist, dessen Phasenwechseltemperatur innerhalb des zulässigen Temperaturbereiches des Innenraumes des Containers liegt.The present invention relates to devices for temperature stabilization in the interior of containers, cabinets and other containers, hereinafter generally referred to as containers, as well as containers equipped with these devices, which are exposed to outdoor use the daytime outdoor temperature, and in particular those containers that heat source in Inside, for example, have an electronic device, and in which without applying a temperature stabilization of the daily temperature of the interior of the container would exceed the allowable temperature range, characterized in that the containers are double-walled on all sides and the cavity between the outer and inner walls hermetically sealed and filled with a phase change material (PCM) whose phase change temperature is within the allowable temperature range of the interior of the container. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenwechselmaterial vorzugsweise ein Paraffin oder Gemisch von Paraffinen ist.Device according to claim 1, characterized that this Phase change material preferably a paraffin or mixture of Paraffins is. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenwechseltemperatur des PCM so eingestellt ist, daß bei gegebener Wärmeleistung im Inneren des Containers und gegebenem Wärmeübergangswiderstand in das PCM unterhalb der Phasenwechseltemperatur die Summe aus Phasenwechseltemperatur und der resultierenden Temperaturüberhöhung die zulässige Obergrenze der Temperatur des Innenraumes des Containers nicht überschreitet.Device according to claim 1, characterized in that the phase change temperature PCM is set so that at given heat output inside the container and given heat transfer resistance into the PCM below the phase change temperature, the sum of phase change temperature and the resulting temperature increase the allowable upper limit does not exceed the temperature of the interior of the container. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des PCM so hinreichend bemessen ist, daß in dem Zeitraum, in welchem die Außentemperatur die Phasenwechseltemperatur überschreitet, kein vollständiges Aufschmelzen des PCM erfolgt und somit die Temperatur im Innenraum des Containers auf die Summe aus Phasenwechseltemperatur und Temperaturüberhöhung stabilisiert wird.Device according to claims 1 and 3, characterized in that the quantity of the PCM is sufficiently dimensioned that in the period in which the outside temperature exceeds the phase change temperature, not complete Melting of the PCM takes place and thus the temperature in the interior of the container to the sum of phase change temperature and temperature increase stabilized becomes. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Container in einer erfindungsgemäßen Ausführung aus je einer Außen- und Innenschale besteht, die zu einem Containerkörper zusammengefügt werden, der in der so entstehenden Doppelwandung das PCM aufnimmt, und die Fügestelle beider Schalen zweckmäßig als Zarge einer Tür oder eines Deckels ausgeführt ist, und Tür oder Deckel ebenfalls doppelwandig ausgeführt und mit PCM gefüllt sind.Device according to claim 1, characterized in that a container in an embodiment according to the invention one outside each and inner shell, which are joined together to form a container body, which accommodates the PCM in the resulting double wall, and the joint both shells suitable as Frame of a door or a lid is, and door or lids are also double-walled and filled with PCM. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Container in einer erfindungsgemäßen Ausführung einen tragenden Rahmen aus Winkelprofil (61) oder Hohlprofil (65) oder Massivrahmen (68) aus Integralschaumstoff umfaßt, der allseitig mit Paneelen (60) beplankt ist, die mit dem PCM gefüllt sind, und mindestens eines dieser Paneele in selbsttragender Konstruktion oder als Beplankung eines Türprofilrahmens als Tür oder Deckel ausgeführt ist.Device according to claim 1, characterized in that a container in an embodiment according to the invention comprises a load-bearing frame made of angle profile ( 61 ) or hollow profile ( 65 ) or solid frame ( 68 ) of integral foam, which is provided on all sides with panels ( 60 ), which are filled with the PCM, and at least one of these panels in self-supporting construction or as a planking of a door profile frame is designed as a door or lid. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Containerwandung bildenden Paneele auf der dem Innenraum des Containers zugewandten Innenschale (40) einen in das PCM hineinragenden Wärmeleiter (43) besitzen, der mit der Wandung gut wärmeleitend verbunden ist.Device according to Claims 1 and 6, characterized in that the panels forming the container wall are arranged on the inner shell facing the interior of the container ( 40 ) a heat conductor projecting into the PCM ( 43 ), which is connected to the wall with good thermal conductivity. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Containerwandung bildenden Paneele sowohl auf der dem Innenraum des Containers zugewandten Innenschale (45) als auch an der Außenwandung (46) in das PCM hineinragende Wärmeleiter (48, 49) besitzen, die mit den Wandungen gut wärmeleitend verbunden sind und miteinander keine Verbindung haben.Device according to Claims 1 and 6, characterized in that the panels forming the container wall are located both on the inner shell facing the interior of the container ( 45 ) as well as on the outer wall ( 46 ) in the PCM protruding heat conductor ( 48 . 49 ), which are connected to the walls with good thermal conductivity and have no connection with each other. Einrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleiter (43) – vorzugsweise aus offenporigem Metallschaum besteht, welcher vorzugsweise in der Innenschale (40) gegossen wird und durch Aufschmelzen beim Gießvorgang den wärmeleitenden Kontakt zur Innenschale (40) erhält, oder – aus offenporigem Metallschaum oder offenen Rippen- oder Wabenstrukturen aus Metall besteht, die ihren wärmeleitenden Kontakt zur Innenschale (40) durch Verlöten, Einkleben mittels eines Wärmeleitklebers, Aufpressen auf ein eingelegtes Wärmeleitmaterial oder Anpressen an die Innenschale ohne weitere Wärmevermittler erhalten.Device according to Claims 1 and 7, characterized in that the heat conductor ( 43 ) - preferably made of open-pored metal foam, which is preferably in the inner shell ( 40 ) is poured and by melting during the casting process, the heat-conducting contact with the inner shell ( 40 ), or - consists of open-pore metal foam or open rib or honeycomb structures made of metal, the heat-conducting contact with the inner shell ( 40 ) by soldering, bonding by means of a Wärmeleitklebers, pressing on a pickled heat conducting material or pressing on the inner shell without further heat promoters. Einrichtung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleiter (49) – vorzugsweise aus offenporigem Metallschaum besteht, welcher vorzugsweise in einer Hilfsschale (50) gegossen wird und durch Aufschmelzen beim Gießvorgang den wärmeleitenden Kontakt zur Außenwand (46) erhält, oder – aus offenporigem Metallschaum oder offenen Rippen- oder Wabenstrukturen aus Metall besteht, die ihren wärmeleitenden Kontakt zur Außenwand (46) durch Verlöten, Einkleben mittels eines Wärmeleitklebers, Aufpressen auf ein eingelegtes Wärmeleitmaterial oder Anpressen an die Außenwand ohne weitere Wärmevermittler erhalten.Device according to Claims 1 and 8, characterized in that the heat conductor ( 49 ) - preferably consists of open-pored metal foam, which preferably in an auxiliary shell ( 50 ) is poured and by melting during the casting process, the heat-conducting contact with the outer wall ( 46 ), or - is made of open-pored metal foam or open rib or honeycomb structures made of metal, the heat-conducting contact with the outer wall ( 46 ) by soldering, bonding by means of a Wärmeleitklebers, pressing on an inserted heat conducting material or pressing on the outer wall without further heat promoters. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß – bei einem Container mit Winkelprofilrahmen (61) in dem Hohlraum zwischen dem Winkelprofilrahmen und den Paneelen (60) wärmeisolierendes Material (62) und – bei einem Container mit Hohlprofilrahmen (65) in die Hohlräume zwischen dem Hohlprofilrahmen und den Paneelen (60) wärmeisolierende Materialien (66, 67) so eingebracht sind, daß sie einen unerwünschten thermischen Nebenschluß verhindern.Device according to Claims 1 and 6, characterized in that - in the case of a container with angle profile frames ( 61 ) in the cavity between the angle profile frame and the panels ( 60 ) heat insulating material ( 62 ) and - in the case of a container with hollow profile frame ( 65 ) in the cavities between the hollow profile frame and the panels ( 60 ) heat insulating materials ( 66 . 67 ) are introduced so that they prevent unwanted thermal shunt.
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