DE2208712A1 - Speicherkoerper mit latentspeichermassen zur temperaturmittlung - Google Patents
Speicherkoerper mit latentspeichermassen zur temperaturmittlungInfo
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Description
D R . W . η . ■ DIFFER
ρ A T L-: · .'AJ-T
ρ A T L-: · .'AJ-T
München 2G Ungaer.^.aQa 25
Beteiligungs-Aktiengesellschaft ' DK 7II/I3P
für Haustechnik
Glarus / Schweiz
Glarus / Schweiz
Speicherkörper mit Latentspeichermassen zur Temperatur-
mittlung
Die Erfindung bezieht sich auf Gebäude, insbesondere auf Traglufthallen mit optisch durchlässigen Wandungen und
Einrichtungen, durch welche die Sonneneinstrahlung und/ oder die langwellige Abstrahlung während der Nachtstunden
geregelt werden kann.
Gebäude mit transmissionsvariablen Wandungen ermöglichen die Anhebung der Innentemperatur durch zyklische Änderung
der Durchlässigkeit der Wandung- Während des Tages wird die Sonnenstrahlung in das Innere hereingelassen, und
während der Nachtstunden tritt an die Stelle der Strahlungsdurchlässigkeit Strahlungsreflexion, so dass die langwellige
Abstrahlung des Bodens nicht nach aussen dringen kann, sondern wieder zum Boden reflektiert wird.
Durch Verschiebung der Phasen um etwa 12 Stunden erfolgt eine von Tag zu Tag zunehmende Abkühlung des Inneren, weil
die langwellige Bodenstrahlung zum Weltenraum hin austreten kann, die Tageseinstrahlung jedoch von der Wandung reflektiert
wird.
^ In beiden Fällen wirkt die Wärmeleitfühigkeit der Wandung
*? störend, denn die Temperatur im Innern wird einerseits
durch die Temperatur des Bodens, zum anderen aber auch
cn durch die Temperatur der Wandung bestimmt.
^ So kühlt sich die Aussenschicht der Wandung während der
-J Nacht auch dann ab, wenn die langwellige Bodenstrahlung
reflektiert wird. Durch Leitung erfahren die nach innen v/eisenden Oberflächen der Wandung während der Nacht eine
Abkühlung. Die zwischen den reflektierenden Bereichen verlaufenden Stege oder verbleibenden Flächen bilden dann
eine Strahlungssenke in Bezug auf den warmen Innenraum, so dass die Temperatur dort am Ende der Abstrahlurigsphase
unerwünscht stark absinkt.
In noch stärkerem Masse wirkt sich die Wärmeleitfähigkeit der Wandung bei Gebäuden aus, die künstlich gekühlt werden
und deren Aussenhaut am Tage von der Sonne stark aufgeheizt wird. Die gesamte Wandung wird damit zu einem
langwelligen Wärmestrahler und bewirkt, dass im Laufe des Tages ein unerwünschter Energiestrom in das Innere
dringt.
Die Erfindung verhindert diese unerwünschte Anhebung des Temperaturganges während einer 24-Stundenperiode. Gemäss
der Erfindung werden zwischen den optisch aktiven Elementen Energiespeicher angebracht. Diese Energiespeicher bestehen
aus Substanzen, die bei vorgegebenen Temperaturen unter Freisetzung der Kristallisationsenthalpie kristallisieren.
Die Auswahl der Speichermassen erfolgt in erster Linie nach der Kristallisationstemperatur. Für zu kühlende
Systeme werden Massen eingesetzt, deren Kristallisationstemperatur zwischen etwa 10° und 30° liegt, während für
aufzuheizende Gebäude Speichermassen mit einer Kristallisationstemperatur von 20° bis 40° bevorzugt werden. Die
Massen sind gemäss der Erfindung vorzugsweise in Folienschläuche eingebracht. Diese Folienschläuche werden
vorteilhaft in kürzeren Abstände^, z.B. 0,5 m, abgeschweisst,
damit bei Verletzung der Folie nur eine begrenzte Menge der Speichermasse verlorengeht. Eine andere Lösung der
Erfindung besteht darin, dass die Speichermassen mit ge-
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eigneten quellbaren Substanzen so weit eingedickt werden,
dass sie sich nicht mehr wie flüssige Körper verhalten. Hierdurch wird die Bildung hoher hydrostatischer Drücke
bei grösserer geodätischer Höhenerstreckung der Kanäle vermieden. In diesem Falle erübrigt sich auch eine Unterteilung
der Kanäle in zueinander abgedichteten Abschnitten.
Als Speichermasse eignen sich bevorzugt Metallsalzhydrate oder die Eutektika von solchen Hydraten mit anderen Hydraten
oder ionogenen Verbindungen. Kristallisierende Schmelzen oder Lösungen weisen in ihrer Abkühlungskurve einen metastabilen
Bereich auf, in dem der Phasenübergang von der flüssigen in die feste Phase einsetzt. Die Wärmeabgabe erfolgt
also bei einer Temperatur, die niedriger liegt als die Schmelztemperatur, bei der die gleiche Masse die
Latentenergie gespeichert hat. · — - --- \ - -
Das Intervall zwischen Schmelz- und Kristallisationstemperatur kann durch Zugabe von isotypischen oder epitaxischen
Impfkristallen beliebig verkleinert werden.
Die Erfindung sieht für Gebäude, deren Innentemperatur oberhalb der Aussentemperatur liegen soll, Speichermassen vor,
denen keine Impfkristalle zugesetzt werden. Hierdurch setzt die Wärmefreigäbe verzögert erst dann ein, wenn der Boden
und die Innenstrukturen bereits eine gewisse Abkühlung erfahren haben. Bei der hier gesetzten Aufgabenstellung,
bei Gebäuden also, in denen die Inneritemperatur unterhalb der Aussentemperatur liegt, wird dagegen nach Öffnung der
Blenden eine möglichst baldige Wärmeabgabe angeslrebt, so dass den dort eingesetzten Speichei'massen bevorzugt Impfkristalle
zugesetzt werden. Die Befestigung der aus mit Speichermassen gefüllten Schläuchen bestehenden Speicherkörper
an der Wandung erfolgt unter Zwischenschaltung eines Wärmeisolators, vorzugsweise wiederum ein luftgefüllter
Raum, wobei die aufzuheizenden Speicherkörper nach aussen hin vorteilhaft optisch schwarz gehalten werden, während
die Spoi'iherkörper CCr zu erwärmen'Ie Gebäude nach innen
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hin eine optisch schwarze Schicht besitzen sollten.
Durch geeignete Anordnung von verspiegelten Bereichen in der Wandungsstruktur soll eine unerwünschte Wärmeabgabe
durch Strahlung verhindert werden.
Die Erfindung soll anhand von Figuren oder Beispielen beschrieben werden. Sie ist jedoch nicht auf diese Beispiele
beschränkt.
Figur 1 zeigt schematisiert einen Querschnitt durch eine transmissionsvariable Wandung mit Hohlräumen 1, die durch
Folienschläuche 2 gebildet werden und mit Speichermassen gefüllt sind. Zwischen benachbarten Hohlräumen 1 und 1'
befinden sich Hohlräume 3, die durch luftgefüllte Folienbahnen
11 umschlossen werden. In diesen Hohlräumen 3 befindet sich eine Klappfolie 5 mit einem gestrichelt dargestellten
verspiegelten Bereich 12. Zur Isolation der in den Folienschläuchen 2 befindlichen Speichermasse 1 gegen
die Aussenwand ^l ist eine Einschnürung 6 vorgesehen. Die
Folienbahn 11 ist ebenfalls entlang der gestrichelten Linie 8 verspiegelt. Der nach innen weisende Wandbereich
des Folienschlauches 2 besitzt eine Oberfläche 7, der
im Wellenbereich j der der Temperatur von ca. 30O0K zugeordnet
ist, eine hohe Emission aufweist. Am Tage befindet sich die Folie 5/12 in der Position 5'/12', so dass von
aussen eindringendes Sonnenlicht gemäss dem Pfeil 13 reflektiert wird. Auch der nach aussen weisende Bereich Ik
des Folienschlauches 11 ist verspiegelt ausgebildet. Während der Nacht tritt entsprechend dem Pfeil 15 langwollige
Strahlung durch die Wandung hindurch, wodurch das Innere des Gebäudes abgekühlt wird. Gleichzeitig kühlt sich die
Speichermasse 1 ab und geht in den kristallinen Zustand über. Am Tage verhindert der spiegelnde Bereich 12' nicht
nur den Eintritt des Sonnenlichtes 13 in das Innere des
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Gebäudes, sondern hält diese auch von der Speichermasse l'/l'1 fern. Durch die relativ tiefe Temperatur wird
die Luft in den Kanälen 3'/3'' abgekühlt. Ausserdem wird über die Oberfläche 7/7' Wärmestrahlung aus dem
Inneren des Gebäudes aufgenommen, so dass die Innentemperatur trotz der Erwärmung der Polienbereiche 12'
und 12'' keine nennenswerte Aufheizung erfährt.
Figur 2 zeigt eine Folienwand-Konstruktion, die vorzugsweise
für Gebäude eingesetzt wird, deren Innentemperatur betriebsmässig höher ist als die Aussentemperatur. Mit
der Aussenwand 20 sind Folienschläuche 21 über die Nähte 25 verbunden, über die Nähte 2β sind die Speichermasse
enthaltenden Folienschläuche 24 mit den Wandungen 21 und
21' benachbarter Folienschläuche verbunden. Die gestrichelt gezeichneten Bereiche 27 und 27' tragen eine Oberfläche,
die langwellige Strahlung reflektiert, so dass die von Boden kommende Strahlung gemäss dem Pfeil 28 zurückgeworfen
wird. Am Morgen wird in die Zwickelbereiche 29 Druckluft eingefüllt, so dass die Kanäle 3Ο/3Ο' entstehen.
Damit kann das Sonnenlicht entsprechend den Pfeilen 31 und
32 in das Gebäudeinnere eindringen, wobei gleichzeitig die Speichermasse in den Behältern 24/24' aufgeladen wird.
In der darauffolgenden Nacht gibt die Speichermasse ihre Energie über die im langwelligen Bereich emittierenden,
dem Gebäudeinneren zugewandten Wandbereiche 33 in Form langwelliger Strahlung wieder ab und verringert dadurch
den Temperaturabfall während der Nacht.
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Claims (11)
1. /Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges in
— Gebäuden, deren Wandungen optisch durchlässig sind und Einrichtungen aufweisen, die eine Änderung der
Transmission, Absorption und/oder Reflexion zur Temperaturheraufsetzung oder -herabsetzung zulassen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen (4, 11, 20, 27) Hohlräume (2, 24) aufweisen, die kristalline Massen
enthalten, deren Schmelztemperatur zur mittleren Innentemperatur eine geringere Temperaturdifferenz
haben als zur Aussentemperatur.
2. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume
(1) aus Folienschläuchen (2) gebildet werden, die zwischen den optisch aktiven Bereichen (12/12') verlaufen.
3. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume
(1) durch wärmeisolierende Bereiche /30) von der Aussenwand
(4, 20) isoliert sind.
4. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges bei Gebäuden, deren Innentemperatur betriebsmässig oberhalb
der Aussentemperatur liegt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nach innen weisende Wandbereich
der Speichermassenumhüllung (2, 24) eine Oberfläche (7, 33) aufweist, die eine hohe Strahlungsemission im
Temperaturbereich um 3000K besitzt.
5. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die übrigen
Wandbereiche der Folienschläuche (2) eine die Wärmestrahlung reflektierende Oberfläche (8/24) aufweisen.
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6. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Speichermassenkanäle in kurzen Abständen zueinander abgedichtet sind.
7. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Speichermassen durch gelbildende Ballastsubstanzen eingedickt werden.
8. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Speichermassen isotypische oder epitaxische Kristalle
zugesetzt werden, deren Schmelzpunkt ausserhalb der betriebsiriässigen Temperaturen liegt.
9· Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei abzukühlenden Gebäuden Speichermasse ohne Impfkristalle
eingesetzt werden.
10. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges für Gebäude, deren Innentemperatur" betriebsmässig
unterhalb der Aussentemperatur liegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichermasse eingesetzt wird,
deren Kristallisationstemperatur zv/ischen 10° und liegt.
11. Vorrichtung zur Verringerung des Temperaturganges für Gebäude, deren Innentemperatur betriebsmässig
oberhalb der Aussentemperatur liegt, dadurch ^kennzeichnet,
dass eine Speichermasse eingesetzt wird, deren Kristallisationstemperatur zwischen 20° und
>40° liegt.
30 9LC", / 07£ 7
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