AT519364A4 - Strahlungskühler für eine Gebäudekühlung - Google Patents

Abstract

Ein Strahlungskühler für eine Gebäudekühlung, umfassend einen zu kühlenden Grundkörper (1), der zumindest einen Strömungskanal (2) für ein Wärmeträger-Fluidum beinhaltet, bei welchem der Grundkörper (1) eine Abstrahlfläche (4) besitzt, welche zumindest einen Teilbereich seiner Oberfläche darstellt und diese Abstrahlfläche von einer wärmeisolierenden Wabenstruktur (5) abgedeckt ist, welche jedoch eine Wärmeabstrahlung von der Abstrahlfläche ermöglicht.Ein Strahlungskühler für eine Gebäudekühlung, umfassend einen zu kühlenden Grundkörper (1), der zumindest einen Strömungskanal (2) für ein Wärmeträger-Fluidum beinhaltet, bei welchem der Grundkörper (1) eine Abstrahlfläche (4) besitzt, welche zumindest einen Teilbereich seiner Oberfläche darstellt und diese Abstrahlfläche von einer wärmeisolierenden Wabenstruktur (5) abgedeckt ist, welche jedoch eine Wärmeabstrahlung von der Abstrahlfläche ermöglicht.

Description

Strahlungskühler für eine Gebäudekühlung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungskühler für eine Gebäudekühlung, umfassend einen zu kühlenden Grundkörper, der zumindest einen Strömungskanal für ein W ärmeträger-Fluidum beinhaltet.

Generell wird erwartet, dass der Bedarf an Gebäudekühlung zukünftig zunehmen wird. Die Gebäudekühlung basiert Allgemein auf drei Elementen bzw. Prozessschritten (Kälteerzeugung, Kälte-Verteilung/-Übergabe und Rückkühlung). Diese drei Prozessschritte lassen sich auf unterschiedliche realisieren: 1. Kälteerzeugung a. passive Systeme (direkte Nutzung eines natürlichen Temperatumiveaus zur Kühlung) b. aktive Kältemaschinen mit thermodynamischem Kreisprozess und Antriebsenergie Strom oder Wärme 2. Kälteverteilung / -übergäbe a. luftgeführt / Konvektion b. wasser- (kältemittel-) geführt / Strahlung, Konveküon 3. Rückkühlung a. trocken b. nass c. hybrid

Ein ebenfalls schon lange verfolgter Ansatz zur Kälteerzeugung basiert auf der Nutzung von Strahlungskühlung. In konkreten Anwendungen wird Strahlungskühlung speziell nachts genutzt, um eine Kühlung für Gebäude zu realisieren. Beispielsweise wird am Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) seit vielen Jahren der Ansatz der passiven Infrarot-Nachtkühlung erforscht. Dabei wird die Abstrahlung während der Nacht dazu genutzt, Wasser einer Regenwasserzisterne abzukühlen, das als Kältespeicher für eine Gebäudekühlung tagsüber genutzt wird.

Prinzipiell funktioniert die Strahlungskühlung auch tagsüber bei Sonnenschein bzw. wenn die größten Kühllasten anfallen. Jedoch ist der Wärmeeintrag durch Solarstrahlung und durch die Umgebung (speziell durch Konvektion) tagsüber deutlich größer als die Kühlleistung die mittels Strahlung an den Himmel bzw. das All abgegeben wird. In der internationalen Literatur sowie in der Patentliteratur finden sich Veröffentlichungen zum Potential von Strahlungskühlung. Beispielsweise sind Strahlungskühlsysteme in T. S. Eriksson and C. G. Granqvist, "Radiative cooling computed for model atmospheres," Appl. Opt., vol. 21, no. 23, pp. 4381-4388, Dec. 1982, P. Berdahl, M. Martin, and F. Sakkal, "Thermal performance of radiative cooling panels," Int. J. Heat Mass Transf., vol. 26, no. 6, pp. 871-880, Jun. 1983, B. Orel, Μ. K. Gunde, and A. Krainer, "Radiative cooling efficiency of white pigmented paints," Sol. Energy, vol. 50, No. 6, pp. 477-482, Jun. 1993, beschrieben.

Dabei wurden verschiedene Materialien und Beschichtungen, im Hinblick auf ihr Potential im Wellenlängenbereich von 8-13 μιη (Mikrometer) einerseits möglichst wenig zu absorbieren und andererseits möglichst viel an Strahlung zu emittieren hin, untersucht.

Die Patentveröffentlichungen CN105733384 A, US2016268464 Al, US2014131023 Al, US 2015131146 Al und US 20150737714 Al offenbaren spezielle selektive Beschichtungen, welche eine hohe Reflektivität bzw. Transparenz für Solarstrahlung und eine hohe Emissivität für Wärmestrahlung bieten.

Ein Ansatz zur Nutzung von Strahlungskühlung der auch tagsüber zur einer Abkühlung unter die Umgebungstemperatur führt, wurde in A. P. Raman, Μ. A. Anoma, L. Zhu, E. Rephaeli, and S. Fan, "Passive radiative cooling below ambient air temperature under direct sunlight," Nature, vol. 515, no. 7528, pp. 540-544, Nov. 2014 von der Universität Stanford publiziert. Dabei wurde gezeigt, dass sich mit einem geeigneten photonischen Design die

Oberflächentemperatur eines Körpers signifikant unter die Umgebungstemperatur abkühlen lässt, auch wenn die Oberfläche direkt mit Sonnenlicht bestrahlt wird. An einem selektiv beschichten SiliziumWafer (photonischer Kühler) wurde gemessen, dass die Oberfläche eines solchen photonischen Kühlers tagsüber zwischen 3 und 7 K unter der Umgebungstemperatur liegt, obwohl die auftreffende solare Einstrahlungsintensität mit über 850 W/m2 zur Mittagszeit relativ hoch war. Die dabei verwendete photonische Struktur basiert auf einem 7-schichügen Interferenzlagen-System, bestehend aus Hafniumoxid und Siliziumoxid, das auf einem Siliziumwafer mit 12 cm Durchmesser mittels Vakuumprozess abgeschieden wurde. Mittels thermischer Simulation wurde eine Kühlleistung von bis zu 60 W/m2 ermittelt, wobei diese primär von der Temperatur des photonischen Kühlers, der Himmelstemperatur und der thermischen Isolation gegenüber der Umgebung abhängt.

Aus der US 2010/0155043 Al geht die Verwendung einer selektiven Beschichtung für einen Grundkörper zur Strahlungskühlung hervor, welche Teilchen z.B. aus Siliziumcarbid enthält. Der Grundkörper kann bei einer Ausführungsform auch ein Rohr sein, das innerhalb eines Reflektors angeordnet ist.

Ausgehend vom oben beschriebenen Stand der Technik und speziell in Hinblick auf die jüngsten Entwicklungen zur Strahlungskühlung haben sich jedoch die nachstehend genannten Probleme gezeigt:

Besondere selektiven Beschichtungen, siehe die US 2015338175 Al, die Schichtaufbauten zur Nutzung der Strahlungskühlung genauer beschreibt, wobei ein Kühlmedium, nämlich Wasser, durch einen Wärmetauscher geleitet wird, der mit einem photonischen Kühler beschichtet ist verwenden sehr aufwändige, zum Teil aus nicht weniger als zwanzig übereinanderliegenden Schichten bestehende Beschichtungen eines Grundkörpers. Dies lässt sich zwar großtechnisch realisieren, die Kosten für die Herstellung dieser Schichten sind jedoch sehr hoch, sodass eine praktische Anwendung nicht wirtschaftlich erscheint.

Die erreichbaren Abstrahlleistungen (bzw. Kühlleistungen) von 50 - 150 W/m2 sind durchaus interessant für die Nutzung in Gebäuden, jedoch schränken die Temperaturniveaus von 5 bis 7 K unter Umgebungstemperatur die Anwendbarkeit der „Nutzkälte" ein, insbesondere dann, wenn die Umgebungstemperatur über 25°C liegt, was in einem großen Bereich von Breitegraden speziell im Sommer zutrifft.

Die Nettowärmezufuhr von Objekten, die sich im Freien befinden, bestimmt sich durch die Energieflussbilanz aus Absorpüon von solarer Strahlung, Wärmeübertragung zu/ von der Umgebung, primär Luft, dann Leitung, Konvektion, Verdunstung / Kondensation und Wärmeaustausch mit der Umgebung einschließlich des Himmels über Strahlung.

Wenn das Objekt unter die Umgebungstemperatur gekühlt werden soll muss zum einen die Energiezufuhr über solare Strahlung möglichst unterbunden werden, was über Reflexion von solarer Strahlung erreicht werden kann. Der Wärmeaustausch mit der Umgebung muss unterbunden werden, was über Wärmedämmmaßnahmen erreicht werden kann, die im Prinzip auf kleinporigen Strukturen basieren, die sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und Luftundurchlässigkeit aufweisen. Im idealen Fall ist der einzige „Energiekanal" über den das Objekt im thermischen Austausch steht, jener über die Strahlung gegen den Himmel. Die Strahlungstemperatur des Himmels liegt in der Regel immer unter der Umgebungstemperatur und speziell bei klarem Himmel kann diese „Himmelstemperatur" auch bei unter -50°C liegen. Die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand mm darin, eine Lösung zu finden, welche die Energiezufuhr über solare Strahlung und die Umgebung (Leitung, Konvektion, Kondensation) möglichst unterbindet, aber gleichzeitig einen Wärmeaustausch mit dem Himmel weiter ermöglicht. Eine Aufgabe der Erfindung liegt weiters darin, einen kostengünstigen und ohne sehr hohen Aufwand herstellbaren, dennoch leistungsfähigen Strahlungskühler für eine Gebäudekühlung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit einem Strahlungskühler der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß der Grundkörper eine Abstrahlfläche besitzt, welche zumindest einen Teilbereich seiner Oberfläche darstellt und diese Abstrahlfläche von einer wärmeisolierenden Wabenstruktur abgedeckt ist, welche jedoch eine Wärmeabstrahlung von der Abstrahlfläche ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt eine kostengünstige Realisierung einer Anlage zur Strahlungskühlung insbesondere von Gebäuden, welche zum Großteil ohne Verwendung teurer Materialien oder Technologien das Auslangen finden und daher bei vielen Arten von Gebäuden anwendbar ist.

In zweckmäßiger Weises ist der Grundkörper als Block mit mehreren Strömungskanälen ausgebildet.

Es kann vorteilhaft sein, falls der Grundkörper rohrförmig ausgebildet ist, wobei der Rohrinnenraum den Strömungskanal bildet.

Eine vorteilhafte Variante zeichnet sich dadurch aus, dass der Grundkörper langgestreckt ausgebildet ist und im Inneren mehrere Strömungskanäle aufweist.

Es kann auch günstig sein, wenn die Wabenstruktur Waben aufweist, welche Abstrahlschächte bilden, deren eine Enden von der Abstrahlfläche des Grundkörpers und deren andere Enden von einer für Solar- und Wärmestrahlung transparenten Abdeckung bedeckt sind.

Eine vorteilhafte Variante zeichnet sich dadurch aus, dass die Innenflächen der Waben mit einem Wärmestrahlung reflektierenden Belag versehen sind. Günstig ist es, falls die Abdeckung eine Kunststofffolie ist.

Eine zweckmäßige Variante zeichnet sich dadurch aus, dass der Grundkörper in eine Wärmedämmung eingebettet ist, die jedoch seine Abstrahlfläche mit der Wabenstruktur frei lässt.

Dabei kann es ratsam sein, wenn die Wärmedämmung seitlich um die Abstrahlfläche und die Wabenstruktur hochgezogen ist, wobei eine schräge, zur Wabenstruktur hin abfallende Randfläche gebildet ist.

Es kann auch vorteilhaft sein, falls zumindest die zur Wabenstruktur hin abfallende Randfläche der Wärmedämmung eine Solar- und Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung besitzt. Günstig ist es, falls die Abstrahlfläche des Grundkörpers mit einer Beschichtung versehen ist, welche Solarstrahlung reflektiert jedoch Wärmestrahlung absorbiert und emittiert.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper zumindest teilweise aus einem Material besteht, welches für Solarstrahlung transparent ist, jedoch Wärmestrahlung absorbiert und emittiert.

Eine zweckmäßige Ausführungsvariante sieht vor, dass der Grundkörper rohrförmig ausgestaltet und von einer rohrförmigen wärmeisolierenden Wabenstruktur umschlossen ist.

Dabei kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die rohrförmige wärmeisolierende Wabenstruktur als Schaumstoff mit geschlossenen Waben ausgebildet ist

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der rohrförmige Grundkörper mit der rohrförmigen wärmeisolierenden Wabenstruktur im Wesentlichen in der Brennlinie eines Wärmestrahlung reflektierenden, wannenförmigen Reflektors angeordnet ist

Weiters kann es empfehlenswert sein, wenn der wannenförmige Reflektor dem parabolischen Typ angehört.

Eine andere günstige Variante sieht vor, dass der wannenförmige Reflektor mit einer für Wärmestrahlung transparente Abdeckung versehen ist, welche in vorteilhafter Weise aus Polyethylen besteht.

Die Erfindung samt weiteren Vorteilen ist im Folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen

Fig. 1 erste Ausführungsform der Erfindung in einem schematischen Schnitt,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, gleichfalls in einem schematischen Schnitt, und

Fig. 3 eine Schnittansicht der zweiten Ausführungsform, geschnitten nach der Ebene III - III der Fig. 2.

Prinzipiell wendet die Erfindung zwei Verbesserungsmaßnahmen gegenüber dem Stand der Technik an, um die Wirkung der Kühlung zu erhöhen, nämlich einerseits eine wirksamere Wärmedämmung gegenüber der Umgebung, die jedoch die thermische Abstrahlung nicht behindern soll und andererseits eine verbesserte optische Strahlungsführung, um zu erreichen, dass der Abstrahlfläche des Grundkörpers mehr kalte Himmelsfläche „angeboten" wird bzw. die isotrop abgestrahlte Wärmestrahlung in Richtung Himmel gelenkt wird.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei welcher diese Maßnahmen konsequent angewendet sind. Ein Grundkörper 1 von der Form beispielsweise eines Quaders oder Parallelepipeds, der beispielsweise aus Metall, Glas oder Kunststoff besteht, enthält in seinem Inneren ein oder mehrere, hier sieben Strömungskanäle 2, durch welche ein Wärmeträger-Fluidum strömen kann. Der Grundkörper 1 muss nicht vollständig aus einem einheitlichen Material bestehen, vielmehr kann er in Bereichen auch ein anderes Material, beispielsweise ein den Körper verstärkendes Material enthalten

Der Grundkörper 1 ist in eine Wärmedämmung 3 eingebettet, die z.B. aus Mineralwolle besteht und seine untere Fläche sowie die vier Seitenflächen abdeckt, jedoch seine obere Oberfläche, welche eine Abstrahlfläche 4 darstellt, nicht bedeckt bzw. freigestellt lässt. Diese Abstrahlfläche 4 ist von einer wärmeisolierenden Wabenstruktur 5 abgedeckt ist, welche jedoch eine Wärmeabstrahlung von der Abstrahlfläche 4 ermöglicht. Genauer gesagt liegen hier Waben 6 vor, die Abstrahlschächte bilden und sich von der Abstrahlfläche 4 nach oben erstrecken und an ihrem oberen Ende zweckmäßigerweise von einer Abdeckung 7 abgeschlossen sind, wobei diese Abdeckung 7 dicht für Luft und Wasserdampf sein sollte aber transparent für Solar- und Wärmestrahlung sein muss. In Frage kommt beispielsweise eine Abdeckung aus Polyethylen, die zwar dünn sein kann, jedoch gewissen Festigkeitsanforderungen genügen sollte, um nicht beispielsweise bei Hagelschlag zerstört zu werden. Auch sollte die Abdeckung UV-beständig sein.

Die Wabenstruktur 5 kann beispielsweise aus einem Spritzguss auf Polymerbasis oder einer Schaumstruktur hergestellt sein, oder auch aus einem anderen, mechanisch für diesen Zweck genügend stabilen Material, beispielsweise ein feines Metallgitter oder Pappmache. Die Querschnittsform der Waben 6 kann „klassisch" sechseckig sein, aber natürlich auch andere Geometrien, wie dreieckig, quadratisch etc., aufweisen.

Die Wärmedämmung 3 ist seitlich um die Abstrahlfläche 4 und die Wabenstruktur 5 hochgezogen, wobei eine schräge, zur Wabenstruktur 5 hin abfallende Randfläche 8 gebildet ist. Zumindest diese Randfläche ist mit einer sowohl die solare Strahlung (0,3 - 2,5 μηι) als auch die Wärmestrahlung (8-15 pm) reflektierenden Schicht 9 versehen, beispielsweise einer Metallschicht wie Aluminium, Silber, Chrom-Stahl etc. Im vorliegenden Fall ist die gesamte Außenfläche der Wärmedämmung 3 mit einer solchen Schicht 9 versehen, was auch fertigungstechnisch günstiger sein kann, als nur die Randfläche 8 zu beschichten.

Des Weiteren sind zweckmäßigerweise auch die Innenflächen der Waben 6 mit einer Schicht 10 bedeckt, welche bezüglich ihrer Eigenschaften der Schicht 9 entsprechen kann. Auch für diese Schicht 10 der Waben 6 werden metallisch reflektierenden Oberflächenbeschichtungen bevorzugt, da die meisten Metalle eine sehr hohe Reflexion im Infraroten zeigen, d.h. die Wärmestrahlung wird sehr gut reflektiert, und durch die beschichteten Innenwände wird der Emissionswinkel eingeschränkt.

Da die Abstrahlfläche 4 solare Strahlung (0,3 - 2,5 pm) reflektieren und Wärmestrahlung (8 -15 pm) emittieren soll, ist deren Oberfläche zweckmäßigerweise mit einer derartigen Schicht bedeckt, z.B. einer dielektrischen Mehrfachschicht, Kombinationen mit Metallschichten oder mit Metalloxiden. Beispielsweise eignen sich zur Realisierung dieser spektral selektiven Schichten gut hochreflektive Folien basierend auf einem Vielschichtsystem unterschiedlicher Polymere. Derartige Folien werden beispielsweise in Reflektoren von Beleuchtungssystemen oder zu Tageslichtlenkung in Lichtrohren eingesetzt. Werden diese Folien auf ein metallisches Substrat (z.B. Aluminiumfolie) aufgebracht (z.B. geklebt) erhält man sehr effiziente Reflektoren für solare Strahlung mit relativ hoher Emission für Wärmestrahlung. Eine weitere Variante zur Realisierung von geeigneten spektral selektiven Schichten besteht in der Verwendung von hochreflektiven Metallreflektoren die mit einer Schicht bedeckt sind (z.B. Siliziumoxid) die transparent für solare Strahlung ist, jedoch Wärmestrahlung absorbiert und emittiert. Eine sehr kostengünstige Variante zur Realisierung von spektral selektiven Schichten besteht in der Verwendung von sehr weißen Farben bzw. Lacken mit hohem Titanoxid, Zirkonoxid, etc. Füllstoffanteil. Schließlich lassen sich spektral selektive Schichten auch durch Aufdampfen, Sputtern, etc. von Vielschichtsystemen bestehend aus Dielektrika (Siliziumoxid, Titanoxid, etc.) und Metallen (Silber, Titan, etc.) realisieren. Im Idealfall sollte der Reflexionsgrad der die Oberfläche bedeckenden Schicht für Solarstrahlung >90% und der Absorptionsgrad <10% betragen und die Emissivität für Wärmestrahlung > 0.9 betragen.

Ausführungsformen mit evakuierten Waben sind denkbar, doch aus Kostengründen nur in Spezialfällen anwendbar. Auf jeden Fall liegt ein Vorteil der Vorteil der Waben darin, dass eine als Folie ausgebildete Abdeckung 7 mechanisch stabilisiert wird und der Konvektions-Wärmefluss zwischen der Abdeckung 7 und der spektral selektiven Abstrahlfläche 4 minimiert wird. Durch die zur Wabenstruktur 5 hin abfallende Randfläche 8 geneigte Flächen kann das Winkelspektrum so eingeschränkt werden, dass die spektral selektive Abstrahlfläche 4 ausschließlich gegen den kalten Himmel und nicht mehr gegen die Umgebung (Gebäude, Bäume, Horizont) abstrahlen kann.

Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Grundkörper 11 rohrförmig ausgebildet, wobei der Rohrinnenraum einen Strömungskanal 12 bildet, durch welchen ein Wärmeträger-Fluidum strömen kann. Der rohrförmige Grundkörper 11, dessen zylindrische Außenfläche auch hier eine Abstrahlfläche 13 darstellt ist von einer gleichfalls rohrförmigen, wärmeisolierenden Wabenstruktur 14 umschlossen, die bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen einer Wabenstruktur 5 entspricht, welche im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde. Die einzelnen Waben 15 der Wabenstruktur bilden wiederum Abstrahlschächte und erstrecken sich von der Abstrahlfläche 13 radial nach außen. An ihrem oberen Ende sind sie zweckmäßigerweise von einer Abdeckung 16 abgeschlossen sind, welche dicht für Luft und Wasserdampf sein sollte aber transparent für Solar- und Wärmestrahlung sein muss, wobei auch bei dieser Ausführungsform eine Abdeckung aus Polyethylen sinnvoll ist, was jedoch die Verwendung anderer Materialien mit geeigneten Eigenschaften nicht ausschließt.

Der rohrförmige Grundkörper 11 mit der rohrförmigen wärmeisolierenden Wabenstruktur 14 ist im Wesentlichen in der Brennlinie eines Wärmestrahlung reflektierenden, wannenförmigen Reflektors 17 angeordnet, der im Allgemeinen aus Metall besteht (beispielsweise aus Aluminium, eloxiert, Edelstahl). Natürlich sind auch Reflektoren anwendbar, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen und metallisiert sind. Der Reflektor soll jedenfalls eine hohe Reflexion für infrarote Strahlung besitzen. Im Wesentlichen können die optischen Eigenschaften des Reflektors jenen der Wärmestrahlung reflektierenden Schicht 9 des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.

Vorzugsweise ist der Querschnitt des zweckmäßigerweise mit einer Abdeckung 18 versehenen Reflektors 17 parabelförmig oder parabelähnlich und gehört somit dem parabolischen Typ an. Die Abdeckung soll gegen Witterungs- und Umwelteinflüsse schützen und insbesondere eine Ansammlung von Wasser im Inneren des Reflektors verhindern. Es ist oft vorteilhaft, wenn der Reflektor zumindest um eine Achse verschwenkbar ist, damit unabhängig vom Sonnenstand eine maximale Abstrahlwirkung erzielbar ist. Das Verschwenken des Reflektors 17 wird im Allgemeinen automatisch, durch Sensoren gesteuert erfolgen.

Was den rohr förmigen Grundkörper 11 betrifft, so kann dieser als Glasrohr ausgebildet sein, das optional mit einer spektral selektiven Beschichtung versehen ist. Der rohrförmigen Grundkörper 11 kann aber auch aus Kunststoff oder Metall bestehen. Weiters sei festgehalten, dass der rohrförmige Grundkörper muss keineswegs kreisförmigen Querschnitt aufweisen, könnte auch elliptisch, quadratisch, rechteckförmig, flach rechteckförmig sein. Der Begriff „rohrförmiger Grundkörper" schließt ganz allgemein einen länglichen Körper ein, der wie dargestellt einen Strömungskanal aufweisen kann, jedoch auch von mehreren Strömungskanälen durchsetzt sein kann.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen dieser Erfindung ist unter „Solarstrahlung" elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 0,25 bis 4 μηι (Mikrometer), bevorzugt 0,3 bis 2,5 μηι und unter „Wärmestrahlung" eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 6 bis 25 μηι, bevorzugt 8 bis 15 μηι, zu verstehen. Dabei bedeutet „Wärmestrahlung reflektierenden Reflektor", dass der Reflektor bevorzugt Strahlung im Bereich von 6 bis 25 μηι, vorzugsweise 8 bis 15 μηι reflektiert. Für beide gezeigte Ausführungsformen gilt, dass als die Kanäle durchströmendes Wärmetransportmedium beispielsweise Wasser, Glykol aber auch Gase, wie Luft in Frage kommen. Die Wahl des Wärmetransportmediums hängt von vielen Faktoren ab, wie dem Klima, dem Mediumdurchsatz, der gewünschten Kühlleistung, der Art der hier nicht gezeigten Wärmetauscher etc. Die für beide Ausführungsformen gezeigte Wabenstruktur entspricht zwar bevorzugten Ausführungsformen, doch sei darauf hingewiesen, dass die Waben einer solchen Wabenstruktur keineswegs regelmäßig sein müssen, sondern beispielsweise auch Blasen oder Poren eines Schaumkunststoffes, wie Polyethylenschaum, sein können.

Liste der Bezugszeichen 1 Grundkörper 10 Schicht 2 Strömungskanäle 11 Grundkörper 3 Wärmedämmung 12 Strömungskanal 4 Abstrahlfläche 13 Abstrahlfläche 5 Wabenstruktur 14 Wabenstruktur 6 Waben 15 Waben 7 Abdeckung 16 Abdeckung 8 Randfläche 17 Reflektor 9 Schicht 18 Abdeckung

Claims (19)

1. Patentansprüche

   1. Strahlungskühler für eine Gebäudekühlung, umfassend einen zu kühlenden Grundkörper (1,11), der zumindest einen Strömungskanal (2,12) für ein Wärmeträger-Fluidum beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1,11) eine Abstrahlfläche (4,13) besitzt, welche zumindest einen Teilbereich seiner Oberfläche darstellt und diese Abstrahlfläche von einer wärmeisolierenden Wabenstruktur (5,14) abgedeckt ist, welche jedoch eine Wärmeabstrahlung von der Abstrahlfläche ermöglicht.
2. 2. Strahlungskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) als Block mit mehreren Strömungskanälen (2) ausgebildet ist.
3. 3. Strahlungskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) rohrförmig ausgebildet ist, wobei der Rohrinnenraum den Strömungskanal (12) bildet.
4. 4. Strahlungskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1,11) langgestreckt ausgebildet ist und im Inneren mehrere Strömungskanäle aufweist.
5. 5. Strahlungskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wabenstruktur (5,14) Waben (6,15) aufweist, welche Abstrahlschächte bilden, deren eine Enden von der Abstrahlfläche (4,13) des Grundkörpers und deren andere Enden von einer für Solar- und Wärmestrahlung transparenten Abdeckung (7,16) bedeckt sind.
6. 6. Strahlungskühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen der Waben (6,15) mit einem Wärmestrahlung reflektierenden Belag (10) versehen sind.
7. 7. Strahlungskühler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (7,16) eine Kunststofffolie ist.
8. 8. Strahlungskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1,11) in eine Wärmedämmung (3) eingebettet ist, die jedoch seine Abstrahlfläche (4) mit der Wabenstruktur (5) frei lässt.
9. 9. Strahlungskühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmung (3) seitlich um die Abstrahlfläche (4) und die Wabenstruktur (5) hochgezogen ist, wobei eine schräge, zur Wabenstruktur hin abfallende Randfläche (8) gebildet ist.
10. 10. Strahlungskühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zur Wabenstruktur hin abfallende Randfläche (8) der Wärmedämmung (3) eine Solar- und Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung besitzt.
11. 11. Strahlungskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlfläche des Grundkörpers (1,11) mit einer Beschichtung versehen ist, welche Solarstrahlung reflektiert jedoch Wärmestrahlung absorbiert und emittiert.
12. 12. Strahlungskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1,11) zumindest teilweise aus einem Material besteht, welches für Solarstrahlung transparent ist, jedoch Wärmestrahlung absorbiert und emittiert.
13. 13. Strahlungskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11) rohrförmig ausgestaltet und von einer rohrförmigen wärmeisolierenden Wabenstruktur (14) umschlossen ist.
14. 14. Strahlungskühler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige wärmeisolierende Wabenstruktur (14) als Schaumstoff mit geschlossenen Waben ausgebildet ist
15. 15. Strahlungskühler nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Grundkörper (11) mit der rohrförmigen wärmeisolierenden Wabenstruktur (14) im Wesentlichen in der Brennlinie eines Wärmestrahlung reflektierenden, wannenförmigen Reflektors angeordnet ist.
16. 16. Strahlungskühler einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Grundkörper (11) ein Glasrohr ist.
17. 17. Strahlungskühler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wannenförmige Reflektor (17) dem parabolischen Typ angehört.
18. 18. Strahlungskühler nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wannenförmigen Reflektor (17) mit einer für Wärmestrahlung transparente Abdeckung (18) versehen ist.
19. 19. Strahlungskühler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Abdeckung (18) aus Polyethylen besteht.