DE20018481U1

DE20018481U1 - Latentwärmespeichermodul mit schichtförmigem Aufbau

Info

Publication number: DE20018481U1
Application number: DE20018481U
Authority: DE
Original assignee: SOLAR KON PROJEKTIERUNGS und H
Current assignee: ADAMS, ROY-OLIVER, DE
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2010-10-28

Description

Patentanwälte Erich und Nern

GBM251 Bl

Latentwärmespeichermodul mit schichtförmigem Aufbau

Die Erfindung betrifft ein Latentwärmespeichermodul mit einem schichtförmigen Aufbau

zur Verwendung in Wohn- und Gesellschaftsbauten sowie im Industriebau zur Wärmebeeinflussung der damit hergestellten Bauwerke.

Es ist bekannt, Latentwärmespeicher aus einer Masse kristalliner Teilchen eines Salzhydrates und einer Stützstruktur, die als Krustenstruktur vorliegt, auszubilden. Diesen grundsätzlichen physikalischen Vorgang offenbart die DD 145 760. Das EP Bl 412 021 stellt in einer mosaikartigen Betrachtung des Standes der Technik ein ähnliches Material zur Speicherung latenter Wärmeenergie vor und gibt an, welche Gestalt solche Speicherkörper erhalten können. Sie offenbart vorrangig die Ausbildung dünnflächiger, rechteckiger Körpergestaltungen des Speichers und seine Umhüllung aus einer Folie, einem Gewebe oder einer Faser. Als Latentwärmespeicher-Trägermaterialien werden Kohlenwasserstoffpolymere, thermoplastische Elastomere in Verbindung mit Polyolefine verwendet.

Informationen über eine Speicherschicht, die in Bauwerkskonstruktionen eingearbeitet werden kann, ohne deren statische Festigkeit bei wiederholter thermischer Beeinflussung zu beeinträchtigen, gibt die DE Al 33 38 009 an. Als Trägermaterial für den Latentwärmespeicher werden gemäß dieser Schrift fur die thermischen Energiephasenänderungsvorgänge eutektische Gemische von Glaubersalz, Natriumhydroxid sowie Polyäthylen für eine Verwendung vorgesehen. Das Material wird in Fußböden, Decken oder anderen Bauwerksteilen so eingearbeitet, dass es mit den dabei eingesetzten Materialien dispergiert. Es ist dem bekannten Stand der Technik zu entnehmen, dass das Trägermaterial der Latentwärmespeicherkörper mit einer Umhüllung versehen wird. Dazu werden die Speichermaterialien, die auch auf einer Parafmbasis beruhen können, in Folien eingeschweißt. Ihre Verwendung in Bauwerkskörpern erfolgt senkrechtstehend, vertikal aufrecht, übereinander geschichtet, so dass damit lotrechte Wandabschnitte belegt werden können. Eine Verwendung in horizontal gelagerten Bauwerkskörpern, wie Decken und Fußböden, wird gemäß der Schrift in den Schichtenaufbauten der

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Bauwerkskörperteile derart vorgenommen, dass das Latentwärmespeichermaterial, wie vorher dargestellt, den Materialen dieser Schichten zugemischt wird.
Der DEAl 197 23 391 ist zu entnehmen, dass es zum Stand der Technik gehört, Latentwärmespeicher-Trägermaterial in Folien einzuschweißen und ihnen eine weitestgehend flachkonturierte Form zu verleihen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Latentwärmespeichermodul mit einem schichtförmigen Aufbau zur Verwendung in Wohn- und Gesellschaftsbauten sowie im Industriebau zur Wärmebeeinflussung der damit hergestellten Bauten zu schaffen, mit dem auf der Basis von Grundmodulen ein in seiner Speicherkapazität und Verwendung variables Latentwärmespeichermodul zur Anwendung gebracht werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Latentwärmespeichermodul mit einem schichtförmigen Aufbau gelöst, dessen Schichten aus plattenartigen Speicherkörpern gebildet sind, die ein das Latentwärmespeicher-Trägermaterial umschließendes Folienmaterial aufweisend, als Grundmodule ausgebildet sind, die ein- oder mehrfach flach übereinander liegend, zu einem Wärmespeichermodul zusammengefügt sind.
Es ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung, dass die Grundmodule mit einem Folienmaterial umhüllt, in ihrer Form und Abmessung vorkonfektioniert sind. Die Erfindung ist ausgestaltet, wenn die Grundmodule vielfach übereinandergelegt, eine größere Erstreckung des daraus hergestellten Speichermoduls in der Höhe ausbilden als sie in der Breitenerstreckung in einer horizontalen Achse aufweisen. Dabei ist es eine Weiterführung der erfindungsgemäßen Lösung, wenn die Grundmodule in ihrer Breitenerstreckung in zwei horizontalen Achsen eine größere Erstreckung aufweisen als übereinander gelegt die Achse in einer vertikalen Richtung. Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung gibt an, dass die Grundmodule in einem regelmäßigen Wechsel mit Kapillarrohrwärmetauscher, übereinander gelegt, zu einem Speichermodul zusammengefügt sind. Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass jetzt zum Erreichen der vorgesehenen Speicherkapazität und Verwendungsart des Latentwärmespeichermoduls flache Grundmodule übereinander gefügt, zu kompakten Speicherkörpern zusammengestellt, ohne eine Veränderung ihrer Konturen zum Einsatz gebracht werden können. So ist es möglich, in Fußboden-

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konstruktionen flache, großdimensionierte Grundmodule, den Bauwerksanforderungen entsprechend gestaltet, aufeinander zu fügen und der benötigten Speicherkapazität für die Fußbodenheizung angepasst auf der Baustelle zu einem Modul zusammenzufügen. Hier ist es nach der Erfindung vorteilhaft, wenn die Grundmodule in einem Wechsel mit funktional erforderlichen Zusatzteilen, wie z. B. Kapillarrohrwärmetauschern in Verbindung gebracht, im Wechsel mit den Grundmodulen schichtförmig in die Speichermodule eingearbeitet werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann darin gesehen werden, dass die Grundmodule mit einer langgestreckten, schmalen, dünnflächigen Körperausbildung, aufeinander geschichtet, zu wandartig geformten Speichermodulen zusammengeführt und beweglich vor transparenten Flächen, z. B. großen Fenstern, zur Wirkung gebracht werden. Dabei kann das Wärmespeichermodul die durch die transparente Flächen diffundierende Wärme in der Art eines Sonnenkollektors aufiiehmen, verschattet gleichzeitig den dahinterliegenden Raum und gibt die Wärme wieder ab, wenn die äußere Wärmequelle nur noch Lichtquelle

15 ist, indem sie von dem Fenster wegbewegt wird.

Die angeführte Gestaltung des Latentwärmespeichermoduls mit erheblicher vertikaler Erstreckung, geringer Dicke und gleichzeitig größerer horizontaler Breite ist dadurch leicht zu erreichen, dass die Grundmodule eine große Länge, geringe Breite sowie eine kleine Dicke in ihrer körperlichen Ausbildung erhalten.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: Ein Grundmodul in einer axonometrischen Darstellung;
Fig. 2.: Ein Speichermodul mit eingeordneten Kapillarrohren;

Fig. 3: Ein Speichermodul in einer axonometrisch dargestellten Fußbodenkonstruktion,

teilweise im Schnitt;
Fig. 4: Eine Ständerwand in einer axonometrischen Darstellung mit eingeordnetem

Speichermodul, teilweise im Schnitt;

Fig. 5: Ein Bauwerkskörperteil in einer Seitenansicht im Schnitt mit nachgeordnetem beweglichen Speichermodul.

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Fig. 1 zeigt das Grundmodul 1 für die Verwendung in stapeiförmigen Wärmespeichermodulen 2. Das Grundmodul 1 hat im Wesentlichen große Erstreckungen in seiner Breite und Länge, die den jeweiligen Verwendungszwecken angepasst sind. Es ist von einer Folie umhüllt, die das Latentwärmespeicher-Trägermaterial umschließt. Das Modul 1 ist sehr dünn ausgeführt und weist dadurch eine geringe Dicke d auf, die aber noch so bemessen ist, dass im Grundmodul 1 eine ausreichende Menge Latentwärmespeicher-Trägermaterial aufgenommen werden kann. Die mit diesen Grundmodulen 1 herzustellenden Latentwärmespeichermodule 2 können sehr fein in ihren Abmessungen variiert werden und sichern damit ein genaues Einhalten der erforderlichen Speicherkapazität und Dimensionierung am Verwendungsort.

Fig. 2 zeigt ein Wärmespeichermodul 2, bei dem die Grundmodule 1 paarweise in Kapillarrohe 4 eingeordnet sind und so in dieser Anordnung schichtweise übereinander gelegt, einer Verwendung zugeführt werden. Die Kapillarrohre 4 sind an Verbindungsrohre 3 angeordnet, über die die jeweils erforderliche Wärmezu- oder abführung über ein Trägermedium durchgeführt werden kann. Damit ist es möglich, erstens eine genaue Feindimensionierung der Größenerstreckung, der Dicke und der zu erreichenden Kapazitätsausbeute zu bestimmen und zweitens das Speichermodul 2 seinem Verwendungszweck entsprechend anzupassen.
Fig. 3 zeigt die Einordnung eines bzw. mehrerer Wärmespeichermodule 2 in einer Fußbodenkonstruktion. Dabei sind die Wärmespeichermodule 2, gebildet aus übereinander gelegten Grundmodulen 1, zwischen Stützkonstruktionen 13 eingeordnet, die auf einem Unterbeton 10 aufliegen. Der Unterbeton 10 ist mit Isolierlagen 11 bedeckt, auf denen das Wärmespeichermodul 2 aufliegt und sich bis unter die Dielung 12 erstreckt Je nach Konstruktionsweise und Aufbau der Fußbodenkonstruktion ist auch der lichte Abstand zwischen der Isolierlage 11 und der Dielung 12 unterschiedlich. Hier setzt ein wesentlicher Vorteil der Ausführung ein, indem nur so viel Lagen von Grundmodulen 1 aufeinander gelegt werden wie es der Freiraum unter der Dielung 12 für die Einordnung eines Wärmespeichermoduls 2 erfordert.
Fig. 4 stellt eine Ausführungsform der erfinderischen Lösung dar. Eine Ständerwand 5 ist aus zwei beabstandet angeordneten Wandteilen 6 gebildet. Die Beabstandung ist ausführungsgemäß gleich und lässt die Einordnung von langgestreckten, schmalen Grundmodulen 1 zu, die übereinander gelegt den Hohlraum der Ständerwand 5 zwischen

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den Wandteilen 6 ausfüllen. Selbstverständlich, und hier ist das Ausfuhrungsbeispiel nicht ganz informativ, müssen die Grundmodule 1 nicht einzeln in Lagen zwischen die Wandteile 6 der Ständerwand 5 gelegt werden, sondern es kann ein bestimmter Grad der Vorfertigung damit erreicht werden, dass bestimmte Sektionen oder Abschnitte aus Grundmodulen 1 vorgefertigt und eingelegt werden. Der Fachmann sieht jetzt, dass die erfindungsgemäße Lösung entsprechend der dargestellten Ausführungsarten des Beispiels einen hohen Grad der Konfektionierung und Vorfertigung der Grundmodule 1 erlaubt. Daraus resultiert der erheblicher Vorzug, dass die Grundmodule 1 und die damit hergestellten Wärmespeichermodule 2 einen sehr geringen Spielraum zwischen ihren Stützteilen aufweisen, um Wärme und Kapazitätsverluste durch die isolierende Wirkung der umgebenden Luft zu vermeiden.

Die Fig. 5 stellt eine Möglichkeit vor, die Grundmodule 1 zu einem bewegbaren Wärmespeichermodul 2 zusammenzufügen und mit einer mobilen Auflage zu versehen. Dieses Wärmespeichermodul 2 soll hinter einem transparenten Baukörperteil, hier beispielhaft einem Fenster 7 im Innenraum des Bauwerkskörpers, eingeordnet werden. Die Figur zeigt die Darstellung im Schnitt, dabei ist die Fensterkonsole auf einem Mauerabschnitt 8 aufgesetzt, auf dem das Fenster 7 aufliegend, sich bis annähernd zur Decke erstreckt. In der Größe der transparenten Fensterfläche ist ein in vertikaler Erstreckung sehr schlankes Wärmespeichermodul 2 ausgebildet, das sich horizontal und vertikal über die gesamte Fensterfläche erstreckt. Wärmestrahlen, die das Fenster 7 durchdringen, werden in der Art eines Solarspeichers von dem Latentwärmespeichermaterial aufgenommen und das Speichermodul 2 erhitzt. Gleichzeitig wird der hinter dem Fenster 7 liegende Raum verschattet und vor der eindringenden Wärme geschützt. Verändert sich das Temperaturgefalle, das heißt die Außentemperatur sinkt und die Lichtintensität nimmt ab, dann kann das Wärmespeichermodul 2 über einen Rollmechanismus 9 in eine Stellung gebracht werden, welche das Fenster 7 freigibt. Gleichzeitig überträgt das Wärmespeichermodul 2 die gespeicherte Wärme temperierend auf den Innenraum des Zimmers.
Die Ausführungsbeispiele 2 bis 5 zeigen, dass das gemäß Fig. 1 dargestellte Grundmodul 1, dass sich vor allem durch eine geringe Dicke d und eine hohe Eignung zur Herstellung von geschichteten Wärmespeichermodulen 2 eignet, auch bei Einhaltung einer größeren Dicke d sehr variabel verwenden lässt. Seine Variabilität ist nicht

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ausschließlich in der Möglichkeit zu sehen, Wärmespeichermodule 2 schichtförmig bis zum Erreichen ihrer Sollspeicherkapazität aufzubauen, sondern auch darin, die Grundmodule 1 in ihrer Längs- und Breitenerstreckung den jeweiligen Bedingungen zur Temperierung des Bauwerkes anzupassen. Die Grundmodule 1 eignen sich nicht für eine Verwendung in einer vertikalen Schichtung, sondern die Schichten sind immer waagerecht, flach übereinander anzuordnen sein.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1	Grundmodul
2	Wärmespeichermodul
3	Verbindungsrohre
4	Kapillarrohre
5	Ständerwand
6	Wandteile
7	Fenster
8	Wand
9	Rollmechanismus
10	Unterbeton
11	Isolierlage
12	Dielung
13	Stützkonstruktion
d	Dicke

Claims

1. Latentwärmespeichennodul (2) mit einem schichtförmigen Aufbau, bestehend aus Schichten plattenartiger Speicherkörper, deren Latentwärmespeicher-Trägermaterialien mit einem Folienmaterial umschlossen und als Grundmodul (1) ausgebildet, ein- oder mehrfach flach übereinander liegend, zu einem Wärmespeichermodul (2) zusammengefügt sind.

2. Latentwärmespeichermodul, dadurch gekennzeichnet, dass die schichtförmigen Grundmodule (1), mit einem Folienmaterial umgeben, in Form und Abmessung vorkonfektioniert sind.

3. Latentwärmespeichermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmodule (1) vielfach aufeinandergelegt, eine größere Erstreckung des daraus gebildeten Moduls (2) in der Höhe ausbilden als sie in ihrer der Breitenerstreckung in einer horizontale Achsen aufweisen.

4. Latentwärmespeichermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmodule (1), vielfach aufeinandergelegt, eine größere Erstreckung des daraus gebildeten Moduls (2) in der Höhe ausbilden als sie in ihrer Breitenerstreckung in zwei horizontalen Achsen aufweisen.

5. Latentwärmespeichermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmodule (1) in einem regelmäßigen Wechsel mit Kapillarrohrwärmetauschern (4), übereinander gelegt, zu einem Modul (2) zusammengefügt sind.