Beschreibung
1. Titel. „Hitzeschutzeinrichtung".
2. Gattung.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Hitzeschutz für Gegenstände, auch für größere Gegenstände, wie ein Wohnwagen oder auch ein Haus.
3. Angaben zur Gattung.
Mit Hilfe der „Hitzeschutzeinrichtung" soll auf preiswerte Art und ohne Aufwand an Fremdenergie oder mit ganz geringem Aufwand an Fremdenergie ein wirkungsvoller Hitzeschutz erreicht werden.
4. Stand der Technik.
Bekannt ist die Hitzeschutzeinrichtung gemäß der Hauptanmeldung (Aktenzeichen 198 01 288.8-25) dieses Zusatzpatentantrags.
5. Kritik des Standes der Technik.
Die Hitzeschutzeinrichtung gemäß der Hauptanmeldung schützt sehr gut vor Hitze, aber die Temperatur ihrer Unterseite kann in der Regel nicht geringer werden als die Temperatur der zuströmenden Luftmenge. Damit ist die Kühlungswirkung begrenzt.
6. Aufgabe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hitzeschutzeinrichtung zu schaffen, welche an der dem zu schützenden Gegenstand zugewandten Seite eine deutlich geringere Temperatur aufweist als die Luft der Umgebung.
Der Bedarf an Fremdenergie für den Betrieb soll ganz gering sein oder vollständig vermieden werden.
7. Lösung.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Grundgerüst: Mit Hilfe von Stäben und Schnüren oder Netzen wird ein tragendes Gerüst erstellt.
Dieses Grundgestell ist in sehr hohem Maße licht- und luftdurchlässig. Ein Ausführungsbeispiel zeigt
(Fig. 1).
Die Hauptfläche des Grundgestells kann waagrecht oder schräg oder senkrecht sein. In vielen
Anwendungsfällen ist sie waagrecht.
Die Hauptfläche des Gerüstes wird von Schnüren, Netzen oder Drahtgittern gebildet (ohne
Zeichnung, würde in Fig. 1a oberhalb der Stoffstücke liegen, waagrecht ausgebreitet).
Von dieser sehr stark luft- und strahlendurchlässigen Hauptfläche hängen mehrere bis viele
Stoffstücke herab (Fig. 1a, Nr. 1)
Zwischen den Stoffstücken befinden sich Zwischenräume. Diese stellen für die Luft einen Durchlaß von oben nach unten und von unten nach oben dar (Fig. 1a, Nr. 2).
Unterhalb des Gerüstes und der Stoffstücke befindet sich der zu schützende Gegenstand
(=„Schützling").
Damit der Gegenstand nicht durch seitlich einfallende Sonnenstrahlen erhitzt wird, ragt die
Hitzeschutzeinrichtung an allen vier Seiten über die Abmaße des Körpers hinaus (Fig 1a, Nr. 14).
Schützlingsferne Absorbierung: Die Stoffstücke sind so angeordnet, daß die Sonnenstrahlen im oberen (=körperfemeren) Bereich der Stoffstücke absorbiert werden.
Die Sonnenstrahlen werden absorbiert, also von dem zu schützenden Gegenstand ferngehalten.
Schräger Winkel, Große Oberfläche: Die Sonnenstrahlen treffen im schrägen Winkel auf die Stoffstücke auf, verteilen sich somit auf eine größere Oberfläche. Es steht somit eine große Oberfläche für den Wärmeübergang von den Stoffstücken an die Umgebungsluft zur Verfügung, sodaß der Wärmeübergang sehr stark gefördert wird und sich die Stoffstücke deshalb nur wenig' erhitzen können (Fig. 1a, Nr. 6).
Rückseitennutzung: Auch die Rückseite der Stoffstucke steht mit der Umgebungsluft in Berührung, sie tragt ebenfalls zum Wärmeübergang vom Stoff an die Umgebung bei, die warmeübertragende Fläche wird somit verdoppelt und die Wärmeübertragung wird erheblich verbessert (Fig 1a, Nr. 7).
Selbstbeschattung: Der untere Bereich der Stoffstucke wird vom oberen Bereich beschattet, wird somit nicht oder nur wenig erhitzt (Fig. 1a, Nr 10 und 11).
Der untere Bereich der Stoffstücke ist dem zu schützenden Gegenstand benachbart und strahlt, da er sich selbst nur wenig erhitzt, auch nur wenig Hitze auf den zu schützenden Gegenstand ab (Fig. 1a).
Auch der untere Bereich der Stoffstucke tragt zu einem gewissen Teil zum Wärmeübergang Stoff/Luft bei.
Ein Teil der vom erhitzten oberen Bereich ausgehenden Warmestrahlen gelangt auf den unteren
Bereich (Fig 1a, Nr. 13). Aufgrund seiner großen Oberflache, mit Vorderseite- und Rückseite (Fig. 1a,
Nr. 8 und 9), gibt der untere Bereich diese verhältnismäßig kleine Energiemenge sofort an die Luft ab, und erhitzt sich selbst dabei nur ganz wenig.
Von unten kommende Strahlen: Von unten kommende Energiestrahlen, zum Beispiel reflektierte Sonnenstrahlen und Wärmestrahlung des erhitzten Erdbodens, sind von der Menge her zwar weniger als die auf geradem Weg kommenden Sonnenstrahlen. Sie sind jedoch deshalb gefährlich, weil sie die Vorderseite der Hitzeschutzeinπchtung umgehen und sozusagen „von hinten angreifen", also von unten, von der Rückseite her auf die Hitzeschutzeinπchtung auftreffen.
(Hat man beispielsweise eine Hitzeschutzabdeckung aus luftundurchlässigen Wärmedämmstoffen, welche gegen die von oben kommenden Strahlen sehr gut schützt, so erhitzt sich die Unterseite der Wärmedammstoff durch von unten auftreffende Strahlen äußerst stark, weil die Hitze eben aufgrund der Wärmedämmung nur äußerst schlecht nach oben abfließen kann. Und aufgrund der heißen Unterseite ist die Hitzeschutzwirkung einer solchen Einrichtung stark gemindert). Bei der neuen Hitzeschutzeinrichtung dagegen können diese von unten kommenden Energiestrahlen ein erhebliches Stück weit von unten in die Stoffzwischenraume eindπngen (Fig. 1a, Nr. 34) und werden dann von einer mehrfach größeren Oberflache absorbiert und auf niedπgem Temperatumiveau an die Luft abgegeben. Auch hierbeit tragt die gegenüberiiegnde Seite der Stoffstücke ebenfalls zum Wärmeübergang bei und verdoppelt die Warmeubertragungsfläche Auch bei von unten kommenden Energiestrahlen hat die neue Hitzeschutzeinπchtung eine erhebliche Schutzwirkung.
Wasserverdunstung im schützlingsnahen Bereich: Von den feuchten unteren Bereichen der Stoffstücke kann Wasser verdunsten, wodurch die unteren Stoff Stückbereiche stark abkühlen. Durch die Eigenwinderzeugung (siehe weiter unten) und die somit ständig vorbeistromende Luft wird die Verdunstungrate und somit die Kühlungswirkung sehr stark erhöht.
Durch die Selbstbeschattung und die Wasserverdunstung werden genau die Bereiche noch weiter gekühlt, die ohnehin schon am besten gekühlt sind. Somit wird die weitestmogliche Temperaturabsenkung erreicht (es werden nicht solche Bereiche gekühlt, die vorher durch die Sonnenstrahlen auf Übertemperatur erhitzt wurden, das wäre Wasserverschwendung).
Winderzeugung durch Streifenbewegung:
Mittels Hilfseinrichtungen (z.B. Schnurzuge, kleiner Elektromotor) werden die Stoffstücke hin und herbewegt, im Sekundentakt, insbesondere auch gegenläufig (bzw. jeweils ein Stoffstück feststehend, das nächste bewegt, feststehend, bewegt usw.) und mit Oberkante und Unterkante zeitlich versetzt laufend.
Dadurch entsteht eine Fächer- und Blasebaigwirkung. Dies wird in Fig. 9 gezeigt, siehe auch die
Bezugszeichenliste.
Wenn die Unterkante zuerst läuft und jeweils den Raum zwischen zwei feststehenden Stoffstucken zumacht, und die Oberkante dann nachlauft, nachdem die Unterkante an der gegenüberliegenden
Seite angekommen ist, dann wird die Luft nach oben herausgepreßt, der selbsterzeugte Wnd erhalt die Richtung nach oben.
Die nach oben geπchtete Luftströmung erhöht die Wasserverdunstung und den Wärmeübergang von den Stoffstücken an die Umgebungsluft sehr stark. Die Kühlungswirkung der Hitzeschutzeinπchtung wird dadurch sehr stark erhöht.
Gesamtfläche: Die Gesamtflache der Stoffstucke kann ein Mehrfaches der Grundflache betragen, zum Beispiel das Fünf- bis Zehnfache Die Grundflache ergibt sich aus Lange und Breite der Hitzeschutzeinπchtung.
Verschiedenes: Die Stoffstücke sind beweglich angeordnet, bei starkem Wind können sie im Wind flattern wie eine Wetterfahne und die Zwischenräume geben dem Wind den Durchgang frei. Auch bei starkem Wind ist die neue Hitzeschutzeinrichtung viel geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt als andere Einrichtungen.
Bei Nichtgebrauch können die Stoffstücke zusammengelegt oder zusammengerollt werden und nehmen in diesem Zustand nur ganz wenig Platz weg.
8. Nähere Erläuterung der Lösung.
Die Hitzeschutzeinrichtung muß die Sonnenstrahlen von dem zu schützenden Gegenstand fernhalten. Dabei darf sie sich selbst nur möglichst wenig erhitzen, da sie ansonsten selber als Hitzelast für den zu schützenden Gegenstand wirken würde. Deshalb wird bei der neuen Hitzeschutzeinrichtung so großer Wert auf die Kühlung der Stoffstücke gelegt und diese durch verschiedene Maßnahmen (spitzer Auftreffwinkel der Sonnenstrahlen, Rückseitennutzung, Oberflächenvergrößerung, Beschattung der unteren Bereiche durch die oberen Bereiche, ständige Kühlungswinderzeugung, Befeuchtung und Wasserverdunstung im schützlingsnahen Bereich) auch erreicht.
Ein waagrecht gespanntes Tuch ertiitzt sich in der Sonnenstrahlung ohne weiteres auf etwa 60 Grad Celcius, dagegen die neue Hitzeschutzeinrichtung im unteren Bereich nur um wenige Kelvin über die Lufttemperatur der Umgebung bzw. bei Wasserverdunstung bleibt sie auch deutlich unter der Lufttemperatur der Umgebung, eben aufgrund der im vorhergehenden Absatz genannten Maßnahmen.
Weiterhin ist zu beachten, daß die Temperatur der Umgebungsluft nach oben hin meistens abnimmt und sich die neue Hitzeschutzeinrichtung oberhalb des zu schützenden Gegenstands befindet. Auch diese Erscheinung trägt zum Hitzeschutz bei.
9. Erreichte Vorteile.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen vor allem darin, daß durch das Zusammenwirken von
• Oberflächenvergrößerung,
• Verteilen der Sonnenstrahlen auf eine sehr große Oberfläche,
• Selbstbeschattung,
• vielen Luftdurchlässen mit kurzen Wegen,
• ständige Kühlungslufterzeugung durch die Stoffstücke selbst, bereits über die Fläche verteilt genau an der Stelle, an der sie auch gebraucht wird, mit sehr großem Querschitt des Luftstroms bei sehr geringer Luftgeschwindigkeit, deshalb auch sehr geringer Energiebedarf für den Luftstrom
• gleichhohe Nutzung auch der Stoffrückseite für die Wärmeabgabe an die Umgebungsiuft
• ständige Anpassung an den Einfallswinkel der Sonnenstrahlen
• Blasebaigwirkung, vorrangig nach oben,
• Wasserverdunstung im unteren Bereich, der nicht von der Sonnenstrahlung erreicht wird, (es wird kein Wasser verdunstet, um von der Sonne auf Übertemperatur erhitzte Flächen abzukühlen, sondern es wird Wasser verdunstet, um den im Schatten liegenden schützlingsnahen Bereich der Hitzeschutzeinrichtung unter die Temperatur der umgebenden Luft abzukühlen) und das alles in ausgeprägter, wirksamer Form,
daß durch diese Maßnahmen eine sehr wirksame und preiswerte Hitzeschutzeinrichtung entsteht, welche auch bei starker Sonneneinstrahlung die Hitzebelastung des zu schützenden Gegenstands ganz wesentlich vermindert, und das alles bei ganz einfachem Aufbau der Hitzeschutzeinrichtung und ohne oder mit nur ganz geringem Einsatz an Fremdenergie.
Bei der Ausführung mit der gerichteten Luftführung nach oben werden große Luftmengen unter sehr geringem Druck über die Fläche verteilt genau an der richtigen Stelle bewegt, ohne Luftkanäle oder sonstige Führungseinrichtungen.
Die Einheitlichkeit der Erfindung, die sehr geringe Anzahl an Bauteilen, der einfache Aufbau, welcher eine Arbeitsfähigkeit der Anlage über viele Jahre hinweg möglich machen, sind ebenfalls Vorteile der neuen Hitzeschutzeinrichtung.
Der erreichte Vorteil kann weltweit millionenfach ausgenutzt werden mit sehr großen wirtschaftlichen
Vorteilen für die Anwender. Für das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit der Menschen in den heißen Ländern kann diese neue Hitzeschutzeinrichtung sehr große Vorteile bieten.
Auch für die gemäßigten Länder im Sommer kann die neue Hitzeschutzeinrichtung große Vorteile bieten.
10. Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Fig.la dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Anlage dient zur Kühlhaltung eines darunter befindlichen Autos (oder anderen Gegenstandes).
Mit Hilfe von Stäben und Schnüren oder Netzen wird ein tragendes Gerüst erstellt. Dieses
Grundgestell ist in sehr hohem Maße licht- und luftdurchlässig. Ein Ausführungsbeispiel zeigt (Fig.
1a).
Die Hauptfläche des Grundgestells kann waagrecht oder schräg oder senkrecht sein. In vielen
Anwendungsfällen ist sie waagrecht.
Die Hauptfläche des Gerüstes wird von Schnüren, Netzen oder Drahtgittern gebildet (ohne Zeichnung, würde in Fig. 1 oberhalb der Stoffstücke liegen, waagrecht ausgebreitet). Von dieser sehr stark luft- und strahiendurchlässigen Hauptfläche hängen mehrere bis viele Stoffstücke herab (Fig. 1a, Nr. 1)
Zwischen den Stoffstücken befinden sich Zwischenräume. Diese stellen für die Luft einen Durchlaß von oben nach unten und von unten nach oben dar (Fig. 1a, Nr. 2).
Unterhalb des Gerüstes und der Stoffstücke befindet sich der zu schützende Gegenstand. Damit der Gegenstand nicht durch seitlich einfallende Sonnenstrahlen erhitzt wird, ragt die Hitzeschutzeinrichtung an allen vier Seiten über die Abmaße des Körpers hinaus (Fig 1a, Nr. 14).
Die Stoffstücke sind so angeordnet, daß die Sonnenstrahlen im oberen (=körperferneren) Bereich der Stoffstücke absorbiert werden.
Die Sonnenstrahlen werden absorbiert, also von dem zu schützenden Gegenstand ferngehalten. Die Sonnenstrahlen treffen im schrägen Winkel auf die Stoffstücke auf, verteilen sich somit auf eine größere Oberfläche, werden sozusagen „verdünnt". Es steht somit eine große Oberfläche für den Wärmeübergang von den Stoffstücken an die Umgebungsluft zur Verfügung, sodaß der Wärmeübergang sehr stark gefördert wird und sich die Stoffstücke deshalb nur wenig erhitzen können (Fig. 1a, Nr. 6).
Auch die Rückseite der Stoffstücke steht mit der Umgebungsluft in Berührung, sie trägt ebenfalls zum Wärmeübergang vom Stoff an die Umgebung bei, die wärmeübertragende Fläche wird somit verdoppelt und die Wärmeübertragung wird erheblich verbessert (Fig 1a, Nr. 7).
Der untere Bereich der Stoffstücke wird vom oberen Bereich beschattet, wird somit nicht oder nur wenig erhitzt (Fig. 1a, Nr. 10 und 11).
Der untere Bereich der Stoffstücke ist dem zu schützenden Gegenstand benachbart und strahlt, da er sich selbst nur wenig erhitzt, auch nur wenig Hitze auf den zu schützenden Gegenstand ab (Fig. 1a).
Auch der untere Bereich der Stofftücher trägt zu einem gewissen Teil zum Wärmeübergang Stoff/Luft bei.
Ein Teil der vom erhitzten oberen Bereich ausgehenden Wärmestrahlen gelangt auf den unteren
Bereich (Fig 1a, Nr. 13). Aufgrund seiner großen Oberfläche, mit Vorderseite- und Rückseite (Fig. 1a,
Nr. 8 und 9), gibt der untere Bereich diese verhältnismäßig Weine Energiemenge sofort an die Luft ab, und erhitzt sich selbst dabei nur ganz wenig.
Die untere Stoffschicht 35 aus wasseraufnehmendem Werkstoff ist ebenfalls luftdurchlässig, in diesem Fall aufgrund der großen Zwischenräume und wird durch Wasserrohre oder Schläuche 36, die viele kleine Wasserauslässe (Düsen) haben, befeuchtet. Der Wasserdruck und die Düsenöffnung können so ausgewählt sein, daß das Wasser tropfenweise austritt und dann innerhalb der unteren Werkstoffschicht kapillar weitergeleitet wird.
Bezugszeichenliste, Erläuterung der Zeichnungen.
Um keine Verwechslungen mit der Hauptanmeldung zu haben, wurden die Bezugszeichennummem von der Hauptanmeldung übernommen und teilweise ergänzt.
Aus dem gleichen Grund, um keine Verwechslungen mit der Hauptanmeldung zu haben, wurden die beiden Zeichnungen mit 1a (=ähnlich Zeichnung 1 der Hauptanmeldung) und 9 (=Zeichnung 9 der
Hauptanmeldung) bezeichnet.
Fig 1 a Gesamtansicht im Querschnitt
Fig.9 Winderzeugung mit Vorzugsrichtung nach oben;
Zeitversetzte Bewegung von Ober- und Unterkante der Stoffstücke
Bezugszeichenliste
1 Stoffstück (Absorber-, Wärmeübergangs-, Beschattungs- und Winderzeuger-Fläche) (ob beweglich oder nicht)
2 Luftdurchlaß
3 Sonnenstrahlen
4 Grundgestell
5 vor Hitze zu schützender Gegenstand
6 besonntes Teilstück der Oberfläche des Stoffstücks
7 rückseitige Oberfläche zu „6"
8 beschattetes Teilstück der Oberfläche des Stoffstücks
9 rückseitige Oberfläche zu „8"
10 schattengebendes Teilstück für „11"
11 von „10" beschattetes Teilstück
12 senkrechte Hilfslinie
13 von einem Punkte des Stoffstücks („1") ausgehende Wärmestrahlen
14 seitlicher Überstand
15 Erdoberfläche
26 feste Stoffstücke
27 bewegliche Stoffstücke 29 Bewegungsstab für „27"
34 von schräg unten einfallende Hitzestrahlen
35 wasseraufnehmende Stoffschicht
36 Wasserführendes Rohr oder Schlauch mit Wasserausiaßöffnungen
37 Wassertropfen
38 Pfeil, zeigt die Fließrichtung des Wassers an alpha Winkel zwischen Stoffstück und Sonnenstrahlen beta Winkel zwischen senkrechter Hilfslinie und Stoffstück kleine Pfeile = dahin bewegt sich „27" im nächsten Moment Doppelpfeil = deutet die Hin und Her Bewegung von „27" an