EP3311077B1 - Vorrichtung und verfahren zur klimatisierung eines raumes - Google Patents

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EP3311077B1
EP3311077B1 EP16730411.2A EP16730411A EP3311077B1 EP 3311077 B1 EP3311077 B1 EP 3311077B1 EP 16730411 A EP16730411 A EP 16730411A EP 3311077 B1 EP3311077 B1 EP 3311077B1
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EP
European Patent Office
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surface element
heat
heat sink
room
interface
Prior art date
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Active
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EP16730411.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3311077A2 (de
EP3311077C0 (de
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Alexander Buff
Sophie Lierschof
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication of EP3311077A2 publication Critical patent/EP3311077A2/de
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Publication of EP3311077B1 publication Critical patent/EP3311077B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0089—Systems using radiation from walls or panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22—Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/22—Means for preventing condensation or evacuating condensate
    • F24F2013/221—Means for preventing condensation or evacuating condensate to avoid the formation of condensate, e.g. dew

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for air conditioning a room, in which thermal energy is absorbed from the room by means of at least one heat sink, which has at least one interface facing the room. For this purpose, the interface is brought to a lower temperature than a heat load.
  • Devices and methods of the type mentioned at the beginning are also known under the terms thermal component activation or cooling ceiling.
  • this known device has the disadvantage that the interface, which has direct contact with the room air, cannot be cooled below the limit temperature at which condensation sets in. The higher the relative humidity, the higher this limit temperature is. This means that, especially in humid tropical climates, only a relatively small temperature spread can be achieved without moisture precipitating on the thermally activated component and thus adversely affecting the room climate or causing structural damage. The effect of the known ones The device is therefore inadequate under hot, humid climate conditions.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for room air conditioning which, on the one hand, is energy efficient and, on the other hand, has a good cooling effect even in humid climatic conditions.
  • the object is achieved according to the invention by a device according to claim 1 and a method according to claim 11.
  • a device for air conditioning a room which has at least one heat sink.
  • the heat sink has at least one interface facing the room.
  • the interface faces the room if thermal radiation from at least one heat load in the room can reach the interface directly or via at least one reflection surface.
  • the heat sink can be part of a building, in particular a solid ceiling or wall.
  • the heat sink can be designed as a plate heat exchanger, capillary tube mat, cooling plate or radiator and can be introduced into the room as a separate component.
  • the heat sink can be designed as a ceiling panel or as a wall panel.
  • the heat sink can be designed as a design room element or part of the furniture and can be integrated, for example, into a lighting device or a piece of furniture.
  • the heat sink may be part of, or separate from, a vehicle, aircraft, or ship Component must be installed in the passenger compartment to improve the thermal comfort of the passengers.
  • the heat sink has at least one interface facing the room.
  • the interface can have a smooth or a rough surface in order to influence its absorption or reflection behavior.
  • the interface can have a mineral surface, for example an interior plaster or a dispersion paint.
  • the interface may include or consist of a metal or alloy.
  • the performance of the device according to the invention can be increased due to the comparatively high thermal conductivity and/or high heat capacity. A low heat capacity of the heat sink can improve the response of the device.
  • the interface may have an absorbent coating that exhibits greater than 90% or greater than 95% absorption at least in a portion of the infrared spectral range.
  • an electroplated layer of black chrome or black nickel may be used.
  • a layer or a layer system consisting of several individual layers can be applied in a sputtering process, for example a titanium oxynitride coating or other ceramic coatings.
  • the interface facing the room is brought to a temperature that is lower than the heat load.
  • a refrigerant can be cooled, for example, using a compression refrigeration machine or a heat pump, so that heat is removed from the heat sink.
  • ground or surface water may be used to remove heat from the heat sink and the temperature of the interface to lower.
  • thermoelectric coolers can be used, for example Peltier elements.
  • the heat load can be selected from solar radiation, electrical or electronic devices or people in the room.
  • the infrared heat radiation emitted by the heat load is absorbed by the interface of the heat sink and removed from the room by the refrigerant or the heat transfer fluid.
  • the invention it is now proposed to arrange at least one surface element between the interface and the space, which is at least partially transparent to thermal radiation.
  • the surface element is arranged at a distance from the interface, so that a gap is formed between the surface element and the interface, the surface element and the heat sink being enclosed with an edge composite, which closes the gap almost gas-tight from the environment and the device also has at least one dehumidification device contains, with which water can be removed from the space between the surface element and the interface.
  • the surface element means that the ambient air in the room can no longer have a direct effect on the interface. Therefore, the moisture present in the room is kept away from the interface so that it does not condense on the interface.
  • the interface can therefore be brought to a temperature below the dew point during operation of the device. This increases the efficiency of the device and yet prevents moisture from precipitating at the interface and contaminating the room, damaging devices or furnishings, inconveniencing people, causing structural damage and/or negatively affecting the room climate.
  • the surface element is at least partially transparent to thermal radiation, all heat loads in the room that are at a higher temperature than the interface can emit infrared heat radiation, which is subsequently transmitted through the surface element and absorbed in the interface.
  • Thermal radiation is electromagnetic radiation in the infrared wavelength range, so that it... spreads out in a straight line and penetrates the surface element.
  • Term room temperature radiation can be used. The heat radiation is therefore efficiently absorbed by the heat sink, although the direct effect of the warm room air on the interface is prevented or reduced by the surface element.
  • the surface element can have a transmission of about 50% to about 90% or from about 70% to about 80 at a wavelength between about 3 ⁇ m and about 30 ⁇ m or between about 6 ⁇ m and about 20 ⁇ m, at least in a partial area % exhibit. In some embodiments of the invention, the surface element can show a transmission of more than about 50% or more than about 70% or more than about 80% at least in a partial area at a wavelength between about 6 ⁇ m and about 20 ⁇ m.
  • the wavelength range mentioned contains a large part of the energy of the thermal radiation of a black body at approximately 300 K. If the cooling device according to the invention is to be used in a warmer climate, this wavelength range can be shifted.
  • Shorter wavelengths can also occur if the room has special heat sources, such as electrical or electronic devices.
  • a transmission of approximately 50% to approximately 90% in at least a portion of the wavelength range mentioned ensures that a sufficient proportion of the thermal radiation reaches the interface of the heat sink and can in this way be transported out of the room.
  • the transparency and the associated low degree of absorption and emissivity of the fabric in the above-mentioned wavelength range of the material ensure that the fabric releases little heat energy to the heat sink and therefore does not cool down and therefore does not fall below the dew point of the room air.
  • the flat structure can be designed to be at least partially reflective and/or absorbent in the visible spectral range, so that a visually appealing design is made possible. For example, can The white ceiling color that is common in buildings will continue to be retained.
  • the heat sink may include a tube register and/or a plate heat exchanger and/or a capillary tube mat.
  • a refrigerant can flow through these.
  • the refrigerant can be cooled using a compression refrigeration machine.
  • the refrigerant may undergo a phase transition.
  • the refrigerant can be groundwater and/or surface water, which is pumped through the pipe register or the plate heat exchanger. In this way, heat can be removed from the heat sink so that the interface facing the room cools to a lower temperature than the room.
  • the surface element can be arranged at a distance from the interface, so that an intermediate space is formed between the surface element and the interface, which is filled with air or optionally with a protective gas.
  • the protective gas can be selected from argon, nitrogen, synthetic air or dehumidified ambient air.
  • the space between the surface element and the interface can be evacuated. In some embodiments, it is important that the gap has only a low water vapor partial pressure, so that the condensation of moisture at the interface is avoided. As a result, the interface remains dry so that the efficiency of the device does not decrease.
  • the surface element facing the room is warmer than the interface when the device is in operation, since the gap can serve as insulation, so that the side of the surface element facing the room does not cool down below the dew point of the room air. This can prevent the occurrence of structural damage, such as mold.
  • the dehumidification device By means of the dehumidification device according to the invention, water which penetrates through the at least one surface element or the edge composite during operation of the device can be removed from the intermediate space. This means that the gap can be reliably kept free of water, so that the interface is free of condensate or at least the accumulation of condensate can be reduced and transported away from the interface. This enables trouble-free operation over a longer period of time.
  • the dehumidification device can contain or consist of at least one sorbent and/or at least one micropump and/or at least one heating device and/or at least one valve and/or at least one fan and/or a fleece. Moisture occurring in the gap can therefore either be chemically sorbed, for example using silica gel, zeolites or similar drying agents.
  • a micropump can cumulatively or alternatively be present, which pumps out any moisture and condensate that occurs from the intermediate space.
  • the moisture can be driven out of a sorbent and/or the intermediate space can be heated dry by means of at least one heating device.
  • valves can be present which either work as spring-loaded check valves and/or can be controlled by means of mechanical drive means, for example by electromagnetic coils or piezo actuators.
  • mechanical drive means for example by electromagnetic coils or piezo actuators.
  • the intermediate space can be flushed with dry protective gas, which is passed through the fan or another conveying device is supplied to the intermediate space and leaves it through at least one valve.
  • the at least one surface element may contain a polymer.
  • the polymer may be selected from polyethylene and/or polymethyl methacrylate and/or polyvinyl chloride and/or polypropylene and/or polyethylene terephthalate and/or polyester and/or biaxially oriented polyester film and/or cellulose acetate butyrate and/or cellulose acetate polymer. These materials have a high diffusion resistance to water vapor, meaning that only a small amount of moisture can penetrate into the gap. In addition, due to their resistance to breakage, these surface elements can also be used safely as overhead glazing if the heat sink is arranged with the interface in the ceiling area.
  • the device may contain one, two or three surface elements, each of which is arranged at a distance from one another and from the interface. As a result, several gaps are formed, so that the air humidity is kept away from the interface with greater reliability and/or a larger temperature difference can exist between the heat load and the interface due to the improved thermal insulation.
  • the at least one surface element and the heat sink can be enclosed with an edge composite which contains at least one sealing element.
  • the sealing element may contain or consist of polyisobutylene and/or silicone and/or butyl rubber.
  • Such an edge connection can be designed in a similar way to known insulating glass pane edge joints. This makes the penetration of moisture into the gap through the sealing elements of the edge seal reliable and permanent prevented, so that the device has a long service life even with daily use.
  • the at least one surface element and the heat sink can be enclosed with an edge composite, which is carried out by thermal joining. This allows rapid and cost-effective production and/or the edge connection can be made particularly dense.
  • the at least one surface element can be connected to a frame which is fastened to the heat sink and the other components of the device by mechanical or magnetic closure means. This allows the surface element to be easily replaced in the event of damage or for inspection.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the device 1 for air conditioning a room 2. Shown is a cross section through a device according to the invention.
  • the device 1 contains a heat sink 10 with at least one interface 100.
  • the heat sink 10 may contain a material with high thermal conductivity, for example a metal or an alloy, in particular an aluminum or copper alloy.
  • the interface 100 may be provided with an infrared-absorbing coating, for example a paint, a sputtering layer or a galvanic layer. In particular, the absorption of room temperature radiation can be increased as a result.
  • the surface of the heat sink 10 opposite the interface 100 is provided with thermal insulation 120.
  • the thermal insulation 120 can contain or consist of rigid foam or vacuum insulation or mineral wool.
  • the thermal insulation 120 can have a multi-layer structure.
  • the side of the thermal insulation 120 facing away from the heat sink 10 is covered with a stiffening element 12, which on the one hand is mechanical Can stabilize the device and can also provide a decorative look when placed freely in the room.
  • the stiffening element 12 can be, for example, a plastic plate, a sheet of metal, a hardboard, a medium-density fiberboard or another wood material.
  • the device can be attached to a ceiling with the back of the stiffening element 12, for example by gluing or screwing, as shown in Figure 18 will still be explained.
  • a tube register 11 is present in the exemplary embodiment shown, through which water or another known refrigerant can flow, for example.
  • the pipe register removes heat from the heat sink during operation, as shown by Figure 8 will be explained in more detail.
  • the refrigerant is supplied to the tube register 11 via a line 110.
  • the interface 100 faces the space 2, so that heat radiation from the space 2 can reach the interface 100 and is absorbed there.
  • two surface elements 31 and 32 are present in the exemplary embodiment shown. These each include an intermediate space 310 and 320, which is either evacuated or contains a protective gas atmosphere.
  • the protective gas atmosphere is characterized by a small proportion of gaseous water or moisture, so that the moisture does not precipitate at the interface 100. Nevertheless, the surface elements 31 and 32 are at least partially in the infrared spectral range Room temperature radiation is transparent or translucent, so that the heat radiation from room 2 penetrates through the surface elements 31 and 32 and can be absorbed by the interface 100. This allows the device, which can be designed, for example, as a cooling ceiling or wall element, to be operated even at high humidity and large temperature spreads, without moisture loss and subsequent structural damage occurring.
  • the surface elements 31 and 32 can consist of glass or sintered, IR-transparent materials or plastic. Particularly when used overhead on ceiling elements, a plastic element can be used advantageously due to its low weight and breaking strength. Such a plastic element can consist of or contain a film web.
  • Figure 1 further shows an edge composite 13, which accommodates the ends of the surface elements 31 and 32 and closes them in an approximately gas-tight manner, so that no moisture from the environment can penetrate into the first gap 310 and the second gap 320 at the edge.
  • Figure 1 also shows an optional dehumidification device 4, which is integrated into the edge composite 13 and with which penetrating water can be removed from the gap 310 and 320.
  • a first valve 41 is assigned to the first gap 310.
  • a second valve 42 is assigned to the second gap 320.
  • the valves can be designed as check valves so that they release an air flow 39 to the outside when a dry gas flow is supplied to the spaces 310 and 320 by means of a fan or other conveying device, which expels the moisture from the spaces.
  • the valves 41 and 42 can be used to equalize pressure be used when the pressure of the gas atmosphere in the first gap 310 and in the second gap 320 drops due to cooling, so that the surface elements 31 and 32 always remain flat during operation.
  • the surface elements 31 and 32 can be stabilized during operation of the device by an overpressure in the gaps 310 and 320.
  • FIG. 2 shows a heat sink 10, which can consist, for example, of a capillary tube mat made of a metal or an alloy.
  • a tube register 11 is installed in the heat sink 10, through which a heat transfer medium can flow in order to dissipate heat from the heat sink 10.
  • the heat sink 10 has two interfaces 100a and 100b, which are arranged on opposite surfaces of the heat sink 10. Thus, the area available for cooling can be doubled in order to increase the performance of the device.
  • a first gap 310 is arranged between the surface elements 31 and 32.
  • a second gap 320 is arranged between the second surface element and the third surface element 33.
  • a third gap 330 is formed between the third surface element 33 and the first interface 100a.
  • a sixth surface element 36 is provided as a conclusion, which, together with the fifth surface element 35, delimits a sixth intermediate space 360.
  • the insulation can be further improved by three surface elements and three gaps, so that, on the one hand, undesirable cooling of the outermost surface element facing the room is avoided and, on the other hand, the penetration of moisture is further reduced, since each gap has only a small moisture gradient in relation to its neighboring gap.
  • the second embodiment can be suspended from a ceiling so that heat radiation hits the heat sink 10 from both sides.
  • the edge composite 13 there is an edge composite 13 on the device 1, which encloses the heat sink 10 and the six surface elements.
  • the edge composite 13 has a cavity 130, which can be provided with an optional sorbent 45 or a seal.
  • the sorbent 45 removes moisture that has penetrated from the spaces 310, 320, 330, 340, 350 and 360.
  • At least one optional heating element 44 can be provided.
  • the heating element 44 can either be designed as a pipe register through which a heat transfer medium can flow.
  • a heat transfer medium For example, oil or heating water can be used for this.
  • the heating device 44 can contain or consist of an electrical heating element in order to be able to regenerate the sorbent 45 independently of a central heating system.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. Since this third embodiment is similar to the second embodiment described above, the following description is limited to the essential differences. In this case too, the same reference numbers designate the same components.
  • the main difference in the third embodiment relates to the edge composite 13.
  • This contains a sealing element 131, which contains or consists of, for example, polyisobutylene and/or silicone and/or butyl rubber.
  • the edge connection therefore has a similar structure to a known insulating glass pane edge joint.
  • the edge connection can therefore be produced using methods known per se from the production of insulating glass windows, so that the surface elements and the heat sink 10 are reliably sealed with little effort.
  • the micropump 46 in the edge composite 13. This is provided with connecting lines 460, which each open into the spaces 310 and 320. In this way, the micropump 46 can remove moisture from the gaps 310 and 320 and dissipate it as a moisture stream 465. This allows the first gap 310 and the second gap 320 to dry out continuously, so that the device can be operated reliably even over a longer period of operation.
  • the fifth embodiment which in Figure 7 shown in section, includes a plurality of cylindrical heat sinks which have an approximately tubular appearance. These are arranged at the focal point of a reflector 6.
  • the reflector 6 is circular in cross section. Of course, other shapes of the reflector 6 can also be used, for example hyperbolic or parabolic cross sections.
  • the heat sinks are arranged in the focal point or the focal area of the reflectors 6. In this way, heat radiation 20, which hits the reflectors 6 from the room, is focused on the heat sink.
  • the reflectors 6 can be made of a metal or an alloy, for example.
  • the reflectors 6 can also have an infrared-reflecting coating to increase the efficiency of the device. The coating can be applied galvanically and/or from the gas phase, for example using known CVD or PVD or sputtering processes.
  • the heat sinks located at the focal point are in Figure 5 in cross section and in Figure 6 shown in longitudinal section.
  • the heat sink 10 is approximately circular cylindrical and forms the core of a concentric arrangement of several surface elements 31 and 32.
  • the heat sink 10 can be actively cooled, for example by a tube bundle heat exchanger, a tube register or others , measures known per se.
  • the cylindrical surface of the tubular heat sink 10 serves as an interface 100.
  • first surface element 31 In order to avoid condensation of room moisture on the interface 100, it is surrounded concentrically by a first surface element 31 and a second surface element 32.
  • the surface elements therefore have the shape of a tube or a hollow cylinder.
  • Intermediate spaces 310 and 320 are formed between the surface elements and the interface 10, which, on the one hand, isolate the interface 100 from the room and, on the other hand, prevent direct access to air.
  • the spaces 310 and 320 can either be evacuated as described above or provided with a protective gas atmosphere.
  • tubular elements can in turn be provided at their end with an edge seal and/or a sorbent 45, so that moisture 39 can be removed from the spaces 310 and 320.
  • Figure 8 shows a device 1 for room air conditioning. This contains an interface 100 and at least one surface element 31 as described above. Thermal radiation 20 from room 2 is emitted isotropically and thus also partially reaches the interface 100.
  • the interface 100 also emits thermal radiation 21, which is radiated into the room 2. However, since the temperature of the interface 100 is lower than the temperature of the heat loads in the room, the heat flow 21 is less than the heat flow 20, so that a net heat flow is removed from the room 2. This is deposited in the heat sink 10 of the device 1.
  • the heat sink 10 is supplied with a cooling medium, for example groundwater.
  • the cooling medium has a finite temperature and thus carries a heat flow 23 into the heat sink 10.
  • the cooling medium leads a heat flow 25 from the heat sink 10, which is larger than the supplied heat 23. This means that the heat sink 10 can be reliably cooled and the net heat flow can be permanently removed from the room 2.
  • the cooling power may be greater than about 70 W m -2 or greater than about 90 W m -2 or greater than about 100 W m -2 .
  • FIG. 9 A sixth embodiment of the air conditioning device according to the invention is explained in more detail.
  • the device 1 for air conditioning is constructed similarly to that described above Figures 1 and 4 described.
  • This embodiment of the invention also contains thermal insulation 120, on which the heat sink 10 is applied. The direct access of the room air with the moisture contained therein to the heat sink 10 is prevented by the surface element 31, which is arranged at a distance 310 from the interface 100 of the heat sink 10.
  • the device 1 according to the sixth embodiment does not have a capillary tube mat as a heat sink 10.
  • the heat sink 10 essentially consists of a flat layer of material made of a metal or an alloy, for example aluminum or copper. This is connected on at least one edge to a tube 11 in which a cold medium can flow.
  • the cooling medium can be liquid or gaseous be or undergo a phase transition in the tube 11, for example from gaseous to liquid, so that the heat of condensation is applied by the heat sink 10 and the interface 100 cools down accordingly.
  • the pipe 11 for the refrigerant can run in the edge composite 13.
  • the stiffening element 12 on the back of the thermal insulation 120 has a projection 241.
  • This projection 241 stands over the edge connection 13 and forms a mounting flange for the device 1.
  • the device 1 can be attached to a component 24 of a building, for example a ceiling, by means of the projection 241 and a screw connection 442.
  • a supply line 110 for the refrigerant can run next to the device 1.
  • the line 110 can optionally be provided with insulation in order to prevent heat losses or unwanted heat input outside the device 1.
  • Figure 10 shows a seventh embodiment of the air conditioning device according to the invention. Since the seventh embodiment is similar to the sixth embodiment, the following description will be limited to the essential differences. How out Figure 10 As can be seen, the structure of the device 1 is similar to that described above Figure 9 described. However, the seventh embodiment lacks the stiffening element on the side of the thermal insulation 120 facing away from the heat sink 10. This embodiment has a lower weight and lower manufacturing costs.
  • a holding device 245 which has an approximately T-shaped cross section. That's where it lies Edge composite 13 on the inside of the T-shaped cross section.
  • a holding element 246 is attached to the ceiling 24, which has a groove 247 in which the holding device 245 is guided.
  • the holding device 245 is slidably mounted on the holding element 246 and can be fixed in predeterminable positions. This creates a gap 248 between the back of the thermal insulation 120 of the device 1 and the underside of the ceiling 24.
  • This gap 248 serves to ventilate the device 1.
  • a construction tolerance can be compensated for by the variable ceiling distance, so that the surface element 31, which shapes the overall visual impression of the device 1 and the room equipped with it, can be adjusted so that it runs horizontally.
  • FIG 11 shows an eighth embodiment of the device according to the invention in cross section.
  • the eighth embodiment is also based on Figure 1 explained first embodiment similar, so that the description is limited to the essential differences.
  • the eighth embodiment has a plate-shaped or cuboid-shaped thermal insulation 120. Unlike the first embodiment, in which the capillary tubes 11 of the heat sink 10 are embedded in the thermal insulation 120, the capillary tubes 11 of the heat sink 10 in the eighth embodiment protrude into the space 310 between the interface 100 and the surface element 31.
  • the eighth embodiment illustrates the use of spacers 390, which are arranged in the gap 310 and which keep the distance of the surface element 31 or the width of the gap 310 constant or approximately constant. This can prevent the surface element 31 from being curved inwards or outwards when the pressure in the gap 310 changes due to a change in temperature.
  • the spacers 390 can consist of a plastic or a rigid foam or another material with high thermal resistance, so that no thermal bridges arise on the surface element 31.
  • At least some of the spacers 390 can have optional overflow channels 391, which enable gas exchange on both sides of the spacer 390 in the gap 310.
  • a gas stream that dries out the intermediate space 310 can also be guided through the spacer 390 or a gas can be supplied or removed to equalize the pressure in the intermediate space 310.
  • FIG. 12 The Figures 12 and 13 explain a ninth embodiment of the invention. This shows Figure 12 an axonometric representation and Figure 13 a cross section.
  • the ninth embodiment uses a reflector as already explained above with reference to the fifth embodiment.
  • the reflector of the ninth embodiment can, for example, be semicircular or parabolic.
  • the inside of the reflector 6 can be provided with an infrared-reflecting coating. This avoids the absorption of heat radiation and the heating of the reflector 6. This can improve the efficiency of the device according to the invention.
  • the opening of the reflector 6 facing the room can either be open or closed with a surface element 31, as already mentioned above Figures 1 to 11 was explained in more detail.
  • the device 1 which contains a heat sink with an interface. If the surface element 31 is not attached to the reflector 6, the device 1 has at least one surface element 31, which prevents the entry of moisture Room air to the interface 100 is prevented, as described above Figures 5 and 6 explained.
  • the essential difference of the device 1 according to Figure 12 to the device 1 according to the Figures 5 and 6 is that the device 1 of the ninth embodiment of the invention does not have a circular cross-section, but rather a polygonal, preferably rectangular, cross-section.
  • the larger axis of the rectangular cross section corresponds approximately to the height of the profile of the reflector 6. This feature has the effect that heat radiation falls on the heat sink regardless of the entrance angle. Since most heat loads emit thermal radiation diffusely, the cooling capacity of the ninth embodiment of the device can be greater than the cooling capacity of the fifth embodiment of the invention.
  • Figure 14 shows a tenth embodiment of the invention. This embodiment is also similar to the fifth embodiment.
  • the tenth embodiment also has a cylindrical heat sink 1, which is arranged at the focal point of a first reflector 61.
  • the thermal radiation 20, which does not fall perpendicularly onto the first reflector 61, is not focused into the focal point and therefore does not reach the heat sink in the device 1.
  • this heat radiation falls on a second reflector 62, which is arranged below the first reflector 61 and has a smaller radius.
  • the radiation is therefore reflected at the second reflector 62 and thus reaches the interface of the heat sink within the device 1. In this way, the performance of the fifth embodiment can be increased or the effect can be improved.
  • Figure 15 shows an eleventh embodiment of the device according to the invention in cross section.
  • the eleventh embodiment has a device 1 with a heat sink and a interface facing the room, as described above.
  • the interface and the heat sink are integrated in a wall 25, which can be designed, for example, as a drywall or in solid construction.
  • a reflector 6 Adjacent to the upper edge of the device 1 there is a reflector 6, which has approximately the shape of a quarter circle or the shape of a half parabola. This means that the apex of the reflector 6 approximately coincides with the upper edge of the device 1. Thermal radiation 20, which falls from the room onto the inside of the reflector 6, is reflected onto the interface of the heat sink of the device 1 and absorbed there. As a result, good heat dissipation of the heat loads in room 2 can be achieved even with a small active interface.
  • the wall 25 can be provided with an infrared-reflecting coating 250.
  • heat radiation 20, which initially falls from the room onto the wall 25, can be reflected onto the inside of the reflector 6 in order to be removed from the room 2 in this way.
  • the infrared-reflecting coating 250 can, for example, be applied to the wall 25 as wall paint and increases the acceptance range of the optical image formed from the device 1 and the reflector 6.
  • the twelfth embodiment has a heat sink 10 which has two opposing interfaces 100a and 100b, as already shown in FIG Figures 2 and 3 described.
  • Each interface 100a and 100b is protected from the ingress of moist room air by a surface element 31 and 32, each surface element being spaced from the interface 100a and 100b by a gap 310 and 320.
  • the heat sink 10 is connected in a thermally conductive manner in its edge region to a coolant line 11, as already shown in FIG Figure 9 illustrated sixth embodiment was explained.
  • the frame 134 can also contain or consist of a polymer material.
  • the surface element 31 can be attached to the frame 134 in a simple manner by thermal joining.
  • a laser welding process or a contact welding process can be used to heat the material of the frame 134 and the surface element 31 above the glass transition temperature in predeterminable spatial areas and thereby weld them.
  • the frame 134 is attached to the edge composite 13 by a mechanical fixing device 135.
  • the fixing device 135 may include, for example, a magnetic attachment or a snap closure.
  • sealing elements may be present to prevent ambient air from penetrating into the gap 310 or 320.
  • Figure 17 shows that the dehumidification device 4 has a first valve 421 and a second valve 422.
  • the first valve 421 opens into a supply line 461, which opens into the gap 310.
  • the second valve 422 is connected to a discharge line 462, which opens into the outside area or the surroundings of the device 1.
  • a sorbent 45 is arranged between the two valves, for example a zeolite or silica gel, which can bind moisture from the ambient air.
  • moisture can flow from the gap 310 through the supply line 461 into the sorbent 45 and be bound there.
  • the valve 421 can be closed and the valve 422 can be opened.
  • the moisture can be expelled from the sorbent 45 and leave the device through the discharge line 462.
  • valve 422 is closed and the valve 421 is opened. This process can be continued cyclically so that the gap 310 is continually dried.
  • Figure 18 shows the application of the first embodiment of the invention.
  • a room 2 is shown with at least one wall 25 and a ceiling 24.
  • a device 1 is attached to the ceiling 24 and has an interface 100 facing the room 2.
  • Figure 18 shows an example of two people as heat load 29. These radiate heat radiation 20, which is essentially non-directional. The thermal radiation 20 can therefore, to a certain extent, reach the interface of the device 1 directly, be absorbed there and through that in the Line 110 circulating refrigerant is removed from room 2. Another part of the thermal radiation 20 can be reflected on surfaces of the room, for example a table top, and in this way reach the interface of the device 1. Finally shows Figure 18 the optional use of an infrared reflective coating 250 on the walls 25, so that radiation 20 reflected from the heat loads 29 can be reflected on floor and / or wall surfaces and in this way reaches the interface of the heat sink of the device 1.
  • An optional control device 150 can be present in room 2, which prevents the heat loads 29 from cooling down too much.
  • FIG 19 shows the application of the second embodiment of the invention.
  • the same reference numbers designate the same components of the invention.
  • the second embodiment of the invention has two opposing interfaces 100a and 100b, for example as shown in FIG Figure 2 was explained.
  • the device 1 is therefore attached at a distance from the ceiling 24, so that a gap 248 is formed between the ceiling 24 and the interface above.
  • Thermal radiation 20, which emanates from the heat loads 29, can therefore either reach the lower boundary surface or, through reflection on the walls 25 and the ceiling 24, the upper boundary surface. As a result, the performance of the device 1 when dissipating the heat from the heat load 29 can be increased.
  • a device 1b used as a room divider which also has two boundary surfaces which face the right and left sides of the room. Thermal radiation from a heat load 29 can therefore also be absorbed at the interfaces of the second device 1b.
  • the supply of refrigerant can take place via a refrigerant line 110b running in a cavity floor.
  • Figure 20 shows the application of the ninth embodiment of the invention.
  • the device 1 with the associated reflector 6 is attached to the ceiling 24.
  • a fabric 251 may be present to provide a decorative appearance to the ceiling and to hide the reflector 6 from users.
  • Thermal radiation either reaches the interfaces of the device 1 from the heat loads 29 directly via the reflector 6 or after reflection via an optional infrared-reflecting coating 250 on the walls 25.
  • a refrigerant is available to dissipate heat from the heat sinks and is transported in a ceiling-mounted line 110 becomes.
  • Figure 21 shows a further application of the first or second embodiment of the invention.
  • either devices 1a with interfaces on both sides can be used or devices 1b with only one interface on one side.
  • the devices 1a and 1b are mounted in a shaft 26, which is opened with an opening 261 to the space 2a and to the space 2b, respectively. Inside the shaft there are reflectors 262 which reflect thermal radiation 20, which enters through the opening 61, to the interface of the devices 1a and 1b. In order to avoid contamination and/or to enable a decorative appearance, the openings 261 are closed with an optional fabric 251. If the device 1a is arranged on an inner wall 25 between a room 2a and a room 2b, This can be used to cool the heat loads in both rooms.
  • Figure 22 shows a tenth embodiment of the invention in cross section. The following description is limited to the essential differences from the previous embodiments. In this case too, the same reference numbers designate the same components of the invention.
  • the device 1 also contains a heat sink 10 with at least one interface 100, as described above.
  • the surface of the heat sink 10 opposite the interface 100 is provided with thermal insulation 120.
  • the thermal insulation 120 can, for example, contain or consist of a rigid foam and/or a mineral wool and/or an organic insulation material.
  • a tube register 11 is present in the exemplary embodiment shown, through which water or another known refrigerant can flow, for example.
  • the pipe register removes heat from the heat sink during operation.
  • the interface 100 faces the space 2, so that heat radiation from the space 2 can reach the interface 100 and is absorbed there.
  • two surface elements 31 and 32 are present in the exemplary embodiment shown. These each include a gap 310 and 320.
  • the surface elements 31 and 32 are at least partially transparent or translucent in the infrared spectral range of room temperature radiation, so that the thermal radiation from the room 2 can pass through the surface elements 31 and 32 and be absorbed by the interface 100. This allows the device to operate which, for example, can be designed as a cooling ceiling or wall element, even with high humidity and a large temperature difference, without causing moisture loss and subsequent mold problems or annoyance to users of the room.
  • the surface elements 31 and 32 can, as described above, consist of glass or sintered, IR-transparent materials or plastic.
  • Figure 22 further shows an edge composite 13, which accommodates the ends of the surface elements 31 and 32 and closes them in an approximately gas-tight manner, so that even at the edge, moisture from the environment cannot or can only penetrate to a small extent into the first gap 310 and the second gap 320.
  • the interface 100 is provided with a fleece 160.
  • This can rest loosely on the interface 100 or be attached to the interface, for example by gluing.
  • the fleece 160 extends over the edge composite 13 to the back 121 of the thermal insulation 120.
  • the fleece 160 can be attached over the entire surface or only cover a partial area 162 as shown in the figure.
  • the reason for the suction of the fleece 160 lies in the surface tension of the fluid and in the wettability of the pore surfaces within the fleece 160. If the adhesion forces of liquid to the solid material become stronger than the molecular adhesion forces of the fluid, the capillary effect occurs.
  • the capillary effect can be described very simply but well despite the complex pore structures.
  • the capillary tensile forces accelerate the liquid in the pore.
  • the flow resistance works against this.
  • Gravity on the other hand, only has an influence on liquid transport from pore radii greater than 6 ⁇ m. In the cylinder capillary model, the capillary effect is divided into two temporal phases: suction and further distribution.
  • the limit of the pore radius size is the balance of forces between flow resistance and capillary tensile forces.
  • the flow resistance is proportional to the reciprocal of the radius of the pore squared, and the tensile force is simply proportional to the reciprocal of the radius.
  • the second phase is further distribution after the water supply has been interrupted.
  • the small pores that are not yet filled suck the larger pores empty.
  • the water content in the front part decreases.
  • the fleece thus absorbs the moisture inside the panel and distributes it over the entire fleece, beyond the edge connection to the outside 121 of the thermal insulation 120.
  • the driving potential is the relative air humidity, which is lower on the warm side, ie on the outside 121 of the thermal insulation, than on the cold side, ie the interface 100.
  • the gap 310 can be kept permanently dry in a simple manner and without moving parts in order to ensure long-term, trouble-free operation of the device.

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Description

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

Claims (15)

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