STELLWAND UND VERFAHREN ZUR RAUMKLIMATISIERUNG

Anmelderin :

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten

Forschung e.V.

Die Erfindung betrifft eine Stellwand mit zumindest einer ersten Decklage und zumindest einer zweiten Decklage, wobei die erste Decklage und/oder die zweite Decklage einen Innenraum (31) aufweisen, welcher zumindest ein erstes Phasen- wechselmaterial (41) mit einer ersten Umschlagtemperatur enthält .

Aus der EP 1 703 033 A2 ist bekannt, eine Leichtbauplatte mit einem Phasenwechselmaterial oder Latentwärmespeicher zu versehen. Auf diese Weise kann die Leichtbauplatte Wärmeenergie bei konstanter Temperatur speichern oder abgeben, um auf diese Weise die Raumtemperatur zu stabilisieren. Nachteilig wirkt sich bei dieser bekannten Leichtbauplatte jedoch aus, dass diese nur geringe Mengen des Phasenwechselmaterials aufnehmen kann. Darüber hinaus ist die zur Verfügung stehende Wandfläche, welche mit der bekannten Leichtbauplatte versehen werden kann, durch die Raumgröße begrenzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Raumklimatisierung anzugeben, mit welchem die Raumtemperatur ohne zusätzlichen Energieverbrauch einer Klimaanlage konstant gehalten werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Stellwand mit zumindest einer ersten Decklage und zumindest einer zweiten Decklage, wobei die erste Decklage und/oder die zweite Decklage einen Innenraum aufweisen, welcher zumindest ein erstes Phasenwechselmaterial mit einer ersten Umschlagtemperatur enthält, wobei die erste Decklage und die zweite Decklage beabstandet zueinander angeordnet sind und einen Hohlraum zumindest teilweise begrenzen, welcher von einem ersten Wärmeträgermedium durchströmbar ist.

Weiterhin besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zur Raumklimatisierung, bei welchem eine Stellwand (1) in den zu klimatisierenden Raum eingebracht wird, mit zumindest einer ersten Decklage und zumindest einer zweiten Decklage, welche beabstandet zueinander angeordnet sind und einen Hohlraum zumindest teilweise begrenzen, wobei die erste Decklage und/oder die zweite Decklage jeweils einen Innenraum

aufweisen, welcher zumindest ein erstes Phasenwechselmaterial mit einer ersten Umschlagtemperatur enthält.. Daraufhin wird die Raumluft des zu klimatisierenden Raumes mit der Stellwand in Kontakt gebracht, die Stellwand nachfolgend in einen anderen Raum, insbesondere einen Kellerraum, verbracht und die Raumluft des anderen Raumes mit der Stellwand in Kontakt gebracht.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, nicht nur die äußeren Begrenzungswände eines zu klimatisierenden Raumes mit Leichtbauplatten auszustatten, welche ein Phasenwechselmaterial enthalten, sondern in den zu klimatisierenden Raum zusätzlich Stellwände einzubringen. Die Stellwände können dauerhaft im zu klimatisierenden Raum angebracht sein, beispielsweise als nichttragende Innenwände. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Stellwände vorübergehend im Raum angeordnet sein, beispielsweise als Plakatständer oder

Posterfläche. In wiederum einer anderen Ausführungsform können die Stellwände als mobile Unterteilung des Raumes verwendet werden, beispielsweise um die unterschiedlichen Arbeitsbereiche eines Großraumbüros abzugrenzen. Auf diese Weise wird die zur Kühlung des Raumes zur Verfügung stehende Wandfläche vergrößert.

Die vorgeschlagene Stellwand umfasst zumindest eine erste Decklage und zumindest eine zweite Decklage, welche beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Decklagen können aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt sein, beispielsweise einem Metall oder einer Legierung oder einem gefüllten Kunststoff. Das Füllmaterial des Kunststoffes kann ein Metall oder eine Legierung enthalten oder Kohlenstofffasern bzw. Kohlenstoffgranulat oder -pulver. In anderen Ausführungs- formen der Erfindung kann zumindest eine Decklage auch aus einem offenporigen Baustoff hergestellt sein, beispielsweise einem Gipskarton. Beide Decklagen schließen einen Hohlraum ein, dessen Größe durch die Fläche der Stellwand und den

Abstand der beiden Decklagen gegeben ist. Der Hohlraum kann als Fluidkanal dienen, durch welchen ein erstes Wärmeträgermedium durch die Stellwand strömen kann. Auf diese Weise kann die Kontaktfläche des Phasenwechselmaterials vergrößert werden, sodass eine größere Wärmemenge pro Zeiteinheit umgesetzt werden kann. In einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Wärmeträgermedium die Raumluft des Raumes sein, welcher die vorgeschlagene Stellwand enthält.

Weiterhin weisen die erste Decklage und/oder die zweite Deck- läge einen Innenraum auf, welcher ganz oder teilweise mit einem Phasenwechselmaterial befüllt sein kann. Auf diese Weise kann eine größere Menge von Phasenwechselmaterial in dem Raum platziert werden als dies beispielsweise durch phasenwechselmaterial -haltige Innenputze oder Wandfarben ermöglicht wird. Das Phasenwechselmaterial bzw. der Latentwärmespeicher enthält ein Material, welches bei einer ersten Umschlagtemperatur einen Phasenwechsel vollzieht. In einigen Ausführungsformen kann es sich um einen Fest/Flüssig-Phasenübergang bzw. um einen Flüssig/Fest-Phasenübergang handeln. Während des Phasenüberganges nimmt das Phasenwechselmaterial Wärme aus dem zu klimatisierenden Raum auf oder gibt Wärme an den zu klimatisierenden Raum ab. Während des Phasenüberganges bleibt die Temperatur des Phasenwechselmaterials in etwa konstant und liegt in etwa in der Nähe der ersten Umschlagtemperatur. Auf diese Weise wird einem Temperaturanstieg im Raum entgegengewirkt, beispielsweise bei Sonneneinstrahlung. In gleicher Weise wird einer Abkühlung des Raumes entgegenwirkt, wenn die Energiebilanz negativ ist, d.h. Wärme aus dem Raum in die Umgebung entweicht.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Strömung des ersten Wärmeträgermediums durch den Hohlraum durch natürliche Konvektion aufrechterhalten werden. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Stellwand weiterhin zumindest einen Lüfter enthalten, mit welchem

Raumluft als Wärmeträgermedium in den Hohlraum einbringbar ist. Auf diese Weise kann die gewünschte Heiz- bzw. Kühlleistung durch die Leistungsregelung des Lüfters eingestellt werden. In Verbindung mit einer Raumtemperaturregelungsein- richtung kann die Leistung des Lüfters geregelt werden, um die Schwankung der Raumtemperatur weiter zu minimieren. Der zumindest eine Lüfter kann über einen Netzanschluss , eine Batterie oder einen Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stellwand zumindest ein zweites Phasenwechselmaterial mit einer zweiten Umschlagtemperatur enthält. Sofern die zweite Umschlagtemperatur von der ersten Umschlagtemperatur verschieden ist, kann mit der vorgeschlagenen Stellwand nicht nur die Überschreitung einer Maximaltemperatur vermieden werden, sondern auch die Unterschreitung einer

Grenztemperatur. Damit lässt sich erreichen, dass die Raumtemperatur weitgehend innerhalb eines engen Temperaturintervalls bleibt. Eine solchermaßen ausgestattete Stellwand kann in Museen, Depots oder denkmalgeschützten Bauwerken einen Beitrag zur präventiven Konservierung von Kunstschätzen leisten.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Stellwand zumindest einen Fluidkanal enthalten, welcher von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist. Das zweite

Wärmeträgermedium kann ein Kühlwasser, ein Heizwasser oder ein Öl enthalten. Auf diese Weise kann das zumindest eine

Phasenwechselmaterial der Stellwand verflüssigt oder erhärtet werden, sodass die Stellwand bei Ihrem anschließenden Einsatz in einem zu klimatisierenden Raum in gewünschter Weise Wärme aufnimmt bzw. Kühlleistung abgibt. In einer Ausführungsform kann der Stellwand mittels des zweiten Wärmeträgermediums Wärme entzogen werden, sodass sich das enthaltende Phasenwechselmaterial verfestigt. Nachfolgend kann die Stellwand in einen zu klimatisierenden Raum gebracht werden, beispielsweise zu Beginn eines Sommertages, an welchem ein Temperaturanstieg erwartet wird oder vor Beginn einer Veranstaltung, bei welcher eine Mehrzahl von Besuchern einen großen Wärmeeintrag in den Raum bewirkt. Während des Tages bzw. während der Veranstaltung nimmt die Stellwand dann die eingetragene Wärme auf, wobei sich das Phasenwechselma- terial bei näherungsweise konstanter Temperatur verflüssigt. Im Anschluss an die Veranstaltung kann die Stellwand wieder mittels des zweiten Wärmeträgermediums regeneriert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Stellwand zumindest eine Transporteinrichtung umfassen, mittels welcher die Stellwand bewegbar ist. Auf diese Weise kann die Stellwand leicht in unterschiedlichen Räumen eingesetzt werden, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt eine zusätzliche Klimatisierung benötigen, beispielsweise während einer Veranstaltung.

Weiterhin kann die Stellwand durch die Transporteinrichtung in einen natürlicherweise kühlen Raum bewegt werden,

beispielsweise einen Kellerraum, um auf diese Weise ohne zusätzlichen Energieeinsatz regeneriert zu werden. Die

Transporteinrichtung kann Räder enthalten.

In einigen Ausführungsformen kann die Stellwand ausschließlich von dem ersten Wärmeträgermedium durchströmbar sein. In diesem Fall enthält die Stellwand keinen Fluidkanal, welcher von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist. Eine solchermaßen ausgestaltete Stellwand ist besonders einfach transportabel, da keine Leitungsanschlüsse hergestellt oder getrennt werden müssen. Weiterhin kann die Stellwand in jedem Raum an jeder beliebigen Stelle platziert werden, ohne auf vorhandene Anschlüsse für das zweite Wärmeträgermedium achten zu müssen. Dennoch kann die Stellwand wie vorstehend

beschrieben in einfacher Weise durch verbringen in einem anderen Raum, ins Freie oder durch Lüften während der kühleren Nachtstunden in einfacher Weise aktiviert bzw.

regeneriert werden.

Die Leistung der Stellwand kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung dadurch erhöht werden, dass die erste Decklage und/oder die zweite Decklage jeweils eine erste Seite und eine zweite Seite aufweisen, wobei die erste Seite plan ausgeführt ist und auf der zweiten Seite Rippen angeordnet sind. Die Rippen im Sinne der vorliegenden Erfindung können einzelne Erhebungen bzw. vorstehende Elemente sein, welche über die Oberfläche der Decklage hinausragen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Decklage nur in einer Dimension strukturiert sein, sodass sich der Eindruck einer welligen Oberfläche ergibt, wie bei einem Well- oder Trapezblech. Schließlich können auch beide Formen der

Strukturierung verwendet werden, um die vorgeschlagenen

Rippen auszubilden, also sowohl konkave als auch konvexe Flächenbereiche der Decklage, welche ihrerseits wieder zumindest auf einer Teilfläche fingerförmige, vorstehende Elemente tragen. Durch die vorgeschlagenen Rippen, welche zumindest einseitig auf der Decklage angeordnet sind, wird die Oberfläche der Decklage vergrößert. Auf diese Weise kann eine größere Wärmemenge durch die Decklage hindurch in den Hohlraum transportiert werden. In einigen Ausführungsformen ist die mit Rippen versehene Oberfläche der Decklage dem Hohlraum zugewandt. Auf diese Weise ergibt sich ein guter Wärmekontakt des ersten

Wärmeträgermediums mit der Decklage. Gleichzeitig bleibt die dem Raum zugewandte Seite der Decklage plan, sodass weder die optische Erscheinung der Stellwand beeinträchtigt wird, noch durch vorstehende Rippen eine Verletzungsgefahr an der Stellwand besteht.

In einigen Ausführungsformen kann die dem Raum zugewandte Seite der ersten Decklage und/oder der zweiten Decklage zumindest teilweise eine Funktionsbeschichtung tragen. Eine solche Beschichtung kann zur Pufferung der Raumfeuchte beitragen, indem überschüssige Feuchte aufgenommen und bei Trockenheit der Raumluft die aufgenommene Feuchte wieder abgegeben wird. Eine solchermaßen ausgestaltete Stellwand kann somit zusätzlich die täglichen Raumfeuchteschwankungen reduzieren. In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann die Funktionsbeschichtung eine akustische Verbesserung des Raumes bewirken und/oder Luftschadstoffe filtern und/oder in unschädliche Verbindungen zersetzen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne

Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine vorgeschlagene Stellwand .

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Stellwand im Aufriss.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Stellwand 1 in einer Ausführungsform . In Figur 1 ist eine erste Decklage 10 und eine zweite Decklage 20 dargestellt. Die erste und/oder die zweite Decklage können aus einem

Metall oder einer Legierung oder einem thermisch leitfähigen Kunststoff hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Decklagen eine Aluminiumlegierung oder eine Kupferlegierung enthalten oder daraus bestehen, welche eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit aufweist.

Die zweite Decklage 20 weist an der Innenseite 22 Rippen 23 auf. Die Rippen 23 können aus konkaven und konvexen

Flächenbereichen bzw. aus vorstehenden Flächenbereichen zusammengesetzt sein, welche zur Oberflächenvergrößerung der Innenfläche 22 beitragen. Durch die Vergrößerung der

Oberfläche kann eine größere Wärmemenge pro Zeiteinheit durch die zweite Decklage 20 an den Hohlraum 50 der Stellwand abgegeben werden. In der dargestellten Ausführungsform ist beispielhaft nur die Fläche 22 mit Rippen 23 versehen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können weitere

Flächen 21, 12 oder 11 der ersten Decklage 10 bzw. der zweiten Decklage 20 mit Rippen versehen sein. Die erste Decklage 10 und die zweite Decklage 20 sind mittels Abstandselementen 30 beabstandet angeordnet. Die

Abstandselemente 30 können aus einem Metall, einer Legierung oder einem Kunststoff bestehen. Die Abstandselemente 30 können einen quadratischen Querschnitt aufweisen oder ein anderes Profil, beispielsweise ein T-Profil, ein Doppel-T- Profil oder ein U-Profil. Die Größe der Abstandselemente 30 legt zusammen mit der Fläche der ersten Decklage 10 und der zweiten Decklage 20 das Volumen des Hohlraumes 50 fest. An den Abstandselementen 30 können Befestigungselemente 32 angeordnet sein, um die Stellwand an einer Raumwand oder mit einer weiteren Stellwand zu verbinden.

Die erste Decklage 10 und/oder die zweiten Decklage 20 weisen einen Innenraum 31 auf. Im Innenraum 31 der ersten Decklage 10 und/oder der zweiten Decklage 20 ist zumindest ein erstes Phasenwechselmaterial 41 angeordnet. In einigen

Ausführungsformen der Erfindung kann zusätzlich ein zweites Phasenwechselmaterial 42 im Innenraum 31 angeordnet sein. Jedes der Phasenwechselmaterialien 41 und 42 weist eine materialabhängige Umschlagtemperatur auf, bei welcher das

Phasenwechselmaterial Wärme aufnimmt bzw. abgibt, ohne seine Temperatur zu verändern. Auf diese Weise kann bei einer vorgebbaren Raumtemperatur, welche in etwa der Umschlagtemperatur entspricht, Wärme aus dem Phasenwechselmaterial der Stellwand entnommen oder an diese abgegeben werden, wobei die Raumtemperatur näherungsweise konstant bleibt. Das erste Phasenwechselmaterial und/oder das zweite Phasenwechselmaterial kann beispielsweise Salzhydrate bzw. deren Lösungen oder Paraffine enthalten. Durch die Wahl des Materials kann die Umschlagtemperatur auf einen vorgebbaren Wert festgelegt werden . Weiterhin ist der Hohlraum 50 der Stellwand 1 dazu vorgesehen, im Betrieb der Stellwand mit einem ersten Wärmeträgermedium durchströmt zu werden. In einigen

Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Wärmeträger- medium die Raumluft sein, welche die Stellwand umgibt. Die

Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellte Geometrie zur Durchlüftung beschränkt. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein größerer oder kleinerer Querschnitt vorgegeben sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Hohlraum 50 Fluidkanäle 55 enthalten, welche von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmt werden können. Das zweite Wärmeträgermedium kann ein Kühl- bzw. Heizwasser sein, mit welchem das erste Phasenwechselmaterial 41 und/oder das zweite

Phasenwechselmaterial 42 regeneriert werden kann, d.h. das Phasenwechselmaterial wird in einen vorgebbaren

Aggregatszustand gebracht.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann auf der ersten Seite 21 der zweiten Decklage 20 und/oder auf der ersten Seite 11 der ersten Decklage 10 eine Beschichtung 24 aufgebracht sein. Die Beschichtung 24 kann zumindest als Teilbeschichtung der betreffenden Oberfläche ausgeführt werden. Die Beschichtung 24 kann die Gebrauchseigenschaften der Stellwand 1 weiter verbessern, beispielsweise kann die Beschichtung 24 die Optik der Stellwand 1 verändern.

Weiterhin kann die Beschichtung 24 dazu ausgebildet sein, überschüssige Feuchte aus der Raumluft aufzunehmen und/oder Feuchte an die Raumluft abzugeben. Auf diese Weise kann die Beschichtung 24 zur Pufferung der Raumfeuchte beitragen. Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Stellwand 1 im Aufriss. Die Stellwand 1 weist eine im Wesentlichen rechteckige Außenkontur auf. Die Höhe und die Breite der Stellwand kann in einigen Ausführungsformen zwischen einem Meter und zwei Meter betragen. In anderen Ausführungsformen kann die Höhe der Stellwand an die Raumhöhe angepasst sein, in welchem die Stellwand verwendet werden soll.

Optional kann die Stellwand in einigen Ausführungsformen eine Transporteinrichtung 70 enthalten, mit welcher die Stellwand in einfacher Weise von einem Raum in einen anderen Raum bewegbar ist. Beispielsweise kann die Transporteinrichtung 70 Laufräder umfassen, Gleitkufen, Trageösen oder eine

Laufschiene. In der dargestellten Ausführungsform stellt die Transporteinrichtung 70 mit ihren Laufrollen gleichzeitig den Kontakt zum Boden 80 her. Auf diese Weise wird die Stellwand 1 beabstandet zum Boden 80 gelagert. Im Inneren der Stellwand 1 verlaufen Fluidkanäle 55.

Dargestellt sind in Figur 2 vier Fluidkanäle 55, welche geradlinig durch den Hohlraum 50 der Stellwand 1 ver- laufen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der Fluidkanäle 55 auch größer oder geringer sein. Zur

Verlängerung des Strömungsweges können die Fluidkanäle 55 in einigen Ausführungsformen der Erfindung auch nicht geradlinig durch den Hohlraum 50 verlaufen. Die Fluidkanäle 55 sind in Figur 2 durch die erste Decklage 10 verdeckt und daher gestrichelt dargestellt. Um eine Strömung des ersten Wärmeträgermediums, in der dargestellten Ausführungsform Raumluft, sicherzustellen, kann in einigen Ausführungsformen an der unteren oder oberen Begrenzungskante des Hohlraumes 50 zumindest ein

Lüftungselement 60 angeordnet sein. Das Lüftungselement 60 erzeugt eine Strömung der Raumluft durch den Hohlraum 50 und beschleunigt dadurch den Wärmeaustausch zwischen dem Phasen- wechselmaterial und der Raumluft . In einigen

Ausführungsformen der Erfindung kann die Luftleistung der Lüftungselemente 60 geregelt werden, um die Wärmeabgabe bzw. Wärmeaufnahme des Phasenwechselmaterials zu regeln. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest ein Lüftungselement 60 auch an der oberen Begrenzungskante des Hohlraumes 50 angeordnet sein.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Merkmale definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine

Rangfolge festzulegen.