(19) |
 |
|
(11) |
EP 1 215 463 B9 |
(12) |
KORRIGIERTE EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
|
Hinweis: Bibliographie entspricht dem neuesten Stand |
(15) |
Korrekturinformation: |
|
Korrigierte Fassung Nr. 2 (W2 B1) |
|
Korrekturen, siehe Ansprüche |
(48) |
Corrigendum ausgegeben am: |
|
09.05.2007 Patentblatt 2007/19 |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
|
04.10.2006 Patentblatt 2006/40 |
(22) |
Anmeldetag: 16.12.2000 |
|
(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
|
|
(54) |
Oberflächenbeschichtung zur verbesserten Wärmeübertragung
Surface coating for increased heat transfer
Revêtement de surface pour transfert de chaleur amélioré
|
(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
|
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR |
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
|
19.06.2002 Patentblatt 2002/25 |
(73) |
Patentinhaber: Siebel, Lothar, Prof. Dr.-Ing. |
|
52066 Aachen (DE) |
|
(72) |
Erfinder: |
|
- Mainka, Dieter, Dipl.-Ing.
52224 Stolberg (DE)
- Siebel, Lothar, Prof.Dr.-Ing.
52066 Aachen (DE)
|
(74) |
Vertreter: Müller, Enno et al |
|
Rieder & Partner
Anwaltskanzlei
Postfach 11 04 51 42304 Wuppertal 42304 Wuppertal (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A- 4 418 214 US-A- 4 048 980
|
DE-A- 19 812 317
|
|
|
|
|
- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 282 (M-1420), 31. Mai 1993 (1993-05-31) &
JP 05 009986 A (MISAWA HOMES CO LTD), 19. Januar 1993 (1993-01-19)
|
|
|
|
Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Oberflächenbeschichtung auf Decken und
Wänden zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen Oberflächen von Innenräumen
und Umgebung. Hierbei werden dünne Beschichtungen (<< 1 mm) mit massearmen Oberflächen
(Membranen) auf Bauteilen zur Verbesserung der Wärmeübertragung von der Umgebung auf
den Beschichtungsuntergrund genutzt.
[0002] Bisherige Maßnahmen zielen auf folgende Effekte ab
- Maximierung der Wärmestrahlung dadurch, dass an den Oberflächen Materialien mit einem
hohen Emissionsgrad verwendet werden.
- Maximierung der Konvektion dadurch, dass eine erzwungene Strömung an den Oberflächen
hergestellt wird.
- Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche (z.B. Kühlrippen).
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorteilhafte Verwendung einer Oberflächenbeschichtung
anzugeben.
[0004] Oberflächen, welche unterschiedlich zur Umgebung temperiert sind, streben durch Wärmestrahlung
und Konvektion einen Temperaturausgleich an. Da bei Wärmeströmen zwischen verschiedenen
Medien zuweilen eine hohe Wirksamkeit der Wärmeübertragung gewünscht wird, besteht
Bedarf darin, diese durch entsprechende Effekte zu verbessern. Hierdurch lassen sich
auch Verbesserungen beim Wärmeschutz von Gebäuden herbeiführen.
[0005] Zur Lösung der Aufgabe wird eine Verwendung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
[0006] Der Wärmeübergang wird bei einer sehr dünnen Beschichtung, die aus einem großen Anteil
von Membranen (Hohlkügelchen, Bläschen, bubbles) in einem gut wärmegleitfähigen Trägermaterial
(Bindemittel) besteht, durch langfristig verbessert, weil die obere Membranschicht
(luftseitige Schicht) thermisch flink ist und sich daher wie ein "Wärmeauge" an wechselnde
Strahlungsverhältnisse der Gesamtumgebung schnell anpassen möchte. Der Wärmetransport
von den Membranoberflächen auf die dahinter liegenden Schichten erfolgt über den Mechanismus
der Wärmeleitung, der hier insbesondere über die Stege des Trägermaterials zwischen
den Membranen erfolgt. Da eine Membran jedoch bei Wärmeeinwirkung augenblicklich beidseitig
die gleiche Temperatur aufweist, wird auch ein entsprechender Wärmeanteil über Strahlung
zum Untergrund weitergeleitet. Die natürlicherweise geringe Dämmeigenschaft einer
dünnen Beschichtung hat den Vorteil, dass in starkem Maße Wärme von der äußeren Oberfläche
auf die dahinter liegenden Schichten übertragen wird. Langfristig kommt es zu einem
hohen Wärmeaustausch nicht dadurch, daß die Wärmeübertragung nicht der klassischen
Betrachtung entspräche, sondern weil an der äußeren Oberfläche eine geringe Masse
existiert, die auch bei geringen Temperaturdifferenzen insbesondere von der Wärmestrahlung
stark beeinflusst und durchdrungen wird. Hierdurch und wegen des sehr geringen Wärmedämmwertes
der Trägermaterialstege in der Beschichtung wird die Wärme von der Membranoberfläche
in den Beschichtungsuntergrund gut übertragen. Durch diesen Effekt wird der Oberfläche
schneller Wärme entzogen und die thermisch bedingte Luftkonvektion gemindert.
[0007] In Innenräumen wird bei massiven Bauteilen der speicherfähige Untergrund mittels
der erfindungsgemäßen Beschichtung allmählich auf das mittlere Strahlungsniveau thermisch
besonders gut angepasst. Vorteilhaft an diesem Effekt ist, dass Wärme, die in den
Raum eingetragen wird, z.B. über Heizkörper oder durch solare Zustrahlung, auf alle
so behandelten Bauteile (Decke und Wände) gut übertragen wird. Hierdurch werden die
solaren Gewinne günstiger genutzt, weil größere Speichermassen erschlossen werden
und eine Überheizung des Raumes weniger stattfindet. Als Folge dessen wird das thermische
Raumklima durch die Gleichheit der Oberflächentemperaturen günstig beeinflusst, so
dass eine asymmetrische Wärmebelastung für Personen minimiert bzw. auch aufgehoben
wird. Bessere Behaglichkeit bedeutet langfristig bessere Vitalität und damit eine
geringere Neigung zur Erkrankung. Die Raumlufttemperatur, welche ein Parameter für
das Raumklima ist, kann zur Erzielung der thermischen Behaglichkeit niedriger als
unter anderen Bedingungen eingestellt werden. Die thermische Raumklimasituation ist
besonders günstig, wenn auch die thermische Trägheit an der Bodenoberfläche mittels
Teppichbelägen sehr klein ist. Dadurch, dass die Raumlufttemperaturen kleiner gehalten
werden können, ist auch die Luftverunreinigung durch ausdiffundierende Luftbelastungsstoffe
geringer. Durch die Gleichheit der Oberflächentemperaturen und die hierdurch verminderte
thermisch bedingte Luftkonvektion fällt die Temperaturschichtung im Raum und die Lufttemperatur
im Kopfbereich etwas geringer aus als bei üblichen Verhältnissen, was grundsätzlich
günstig ist.
[0008] Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtung als Außenbeschichtung wird die
solare Energienutzung dadurch verbessert, daß die äußere Oberfläche durch ihre geringe
Wärmeträgheit auch bei geringer solarer Zustrahlung leichter beeinflusst wird und
durch den äußerst geringen Dämmwert zu den darunter liegenden Schichten eine gute
Wärmeübertragung zu speicherfähigen Bauteilen und Baustoffen gegeben ist. Der gleiche
Effekt führt bei nächtlicher Abstrahlung in den kalten Kosmos zu etwas niedrigeren
Außenoberflächentemperaturen. Diese können allerdings durch die Luftkonvektion, insbesondere
bei Wind, nicht beliebig sinken, weil ansonsten von der Luft entsprechend Wärme zugeführt
wird. Dieser Effekt der etwas größeren nächtlichen Auskühlung ist bei einer gewissen
Speicherfähigkeit der äußeren Bauteilschale im Mittel betrachtet nicht erheblich,
weil die hohen solaren Gewinne dies mehr als kompensieren.
[0009] Der strukturbedingte Effekt wird für verschiedene wärmetechnische Anforderungen,
z.B. für Verbesserung der Energienutzung, Verbesserung des thermischen Raumklimas
und Verminderung von Schimmelpilzbildung, genutzt. Thermisch flinke Membranen übertragen
Wärme auch bei kleinen Temperaturdifferenzen gut auf den wärmespeicherfähigen Untergrund.
[0010] Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung liegt darin, daß sowohl neue Bauteile und
Anwendungsmöglichkeiten, als auch die bereits vorhandenen massiven Bauteile im Gebäudebestand
für die Verwendung mit der erfindungsgemäßen Beschichtung geeignet sind. Die Beschichtung
kann mittels üblicher Anstrichmethoden auf die Unterkonstruktion aufgetragen werden.
Durch die vorhandenen Vertriebsstrukturen, das heißt Farbenhersteller, Handel und
Malerbetriebe, ist die gewerbliche Nutzung möglich.
1. Verwendung einer Oberflächenbeschichtung auf Decken und Wänden zur Verbesserung der
Wärmeübertragung zwischen Oberflächen von Innenräumen und Umgebung, wobei die Beschichtung
aus einem großen Anteil von massearmen Membranen in Form von Hohlkügelchen, Bläschen,
Bubbles in einem gut wärmeleitfähigen Trägermaterial aus Bindemittel besteht und in
sehr dünner Schicht, << 1 mm, auf die wärmespeicherfähigen Bauteile aufzutragen ist,
wobei die zwischen den Hohlkörpern gebildeten Stege des Trägermaterials wärmeleitende
Funktion besitzen wodurch langfristig ein besserer Wärmestrahlungsaustausch zwischen
den Oberflächen von Innenräumen bei geringer Konvektion erfolgen kann und damit die
Oberflächentemperaturen im Raum sehr nahe beieinander liegen oder sogar gleich sein
können, wodurch die thermische Behaglichkeit in Räumen verbessert wird.
1. Use of a surface coating on ceilings and walls for improving heat transfer between
surfaces of interior spaces and their surroundings, the coating consisting of a large
proportion of low mass membranes in the form of hollow pellets, vesicles or bubbles
in a carrier material for a binding agent, the carrier material having good heat conducting
properties, and the coating to be applied in a very thin layer, << I mm, to the structural
components which are capable of heat storage, the webs of the carrier material formed
between the hollow bodies having a heat conducting function whereby over an extended
period a better exchange of heat by radiation may take place between the surfaces
of interior spaces but there is very little exchange of heat by convection and the
surface temperatures in the space thereby remain very close to one another or they
may even be the same, whereby thermal comfort in rooms is improved.
1. Utilisation d'un revêtement de surface sur des plafonds et des murs pour l'amélioration
du transfert de chaleur entre les surfaces de locaux intérieurs et l'environnement,
le revêtement consistant en une grande proportion de membranes de faible masse sous
forme de billes creux, de bulles, de « bubbles » en un matériau support bon conducteur
de la chaleur fait de liant, devant être appliqué en couche très mince, << 1 mm, sur
les composants capables d'emmagasiner de la chaleur, sachant que les parois du matériau
support formées entre les corps creux possèdent une fonction conductrice de la chaleur
par laquelle, à longue terme, un meilleur échange de rayonnement thermique peut s'effectuer
entre les surfaces des locaux intérieurs pour une faible convection, et ainsi les
températures des surfaces dans le local se trouvent très proches les unes des autres
et peuvent même être égales, par quoi le bien-être thermique dans les locaux est amélioré.