本發(fā)明涉及一種用于控制房間溫度的熱交換器面板以及一種利用此類熱交換器面板控制房間溫度的方法。

背景技術(shù)：

1、已知例如借助于加熱或冷卻的管道調(diào)節(jié)器加熱或冷卻建筑部件來控制建筑的溫度(即用于加熱和冷卻)。以這種方式，部件可以通過輻射交換將熱量傳遞到室內(nèi)空氣和周圍表面，或者從室內(nèi)空氣和周圍表面以及室內(nèi)的熱負荷中吸收熱量，由此影響室內(nèi)氣候。天花板、壁面板或地板下加熱系統(tǒng)通常配備有水引導(dǎo)的管道調(diào)節(jié)器或者電氣地操作的加熱線材。這可以在建筑的施工期間直接安裝，也可以對現(xiàn)有建筑進行改造。

2、de?10?2015?211?473?a1和wo?2016/207141?a2描述了一種用于對房間進行空氣調(diào)節(jié)的裝置。該裝置包括具有面向房間的表面的散熱器。借助于散熱器使表面溫度低于房間的溫度。散熱器例如通過冷卻管道來實現(xiàn)。水、水/乙二醇混合物或者制冷劑可以流動經(jīng)過冷卻管道。代替冷卻管道，例如經(jīng)由珀耳帖(peltier)元件，也可以提供電氣冷卻部件。該裝置還包括在表面和房間之間的表面元件。表面元件實際上對室內(nèi)空氣和水蒸氣是不可滲透或者不可滲透，但是對熱輻射是透明的。此外，公開了一種除濕裝置，該除濕裝置布置在表面和房間之間的區(qū)域中，以便去除少量水分。除此之外，除濕裝置可以是吸附劑和/或加熱裝置和/或羊毛狀物。

3、在這種已知的熱交換器裝置中，羊毛狀物被應(yīng)用在散熱器的整個表面上，并且在熱交換器裝置的側(cè)面上方延伸到后部區(qū)域中，以便在該區(qū)域干燥。這里的問題是，如果羊毛狀物被布置在整個表面上，則大量的水會積聚，導(dǎo)致不受控制的狀態(tài)。結(jié)果是，水分并不總是如預(yù)期的那樣被排放到熱交換器裝置的后部區(qū)域中，而是可能部分地保留在裝置中。這削弱了熱交換器裝置的性能，并且從長遠來看可能導(dǎo)致裝置損壞。由于這種熱交換器裝置應(yīng)該被設(shè)計用于長時間的連續(xù)運行，因此這是一個嚴重的問題。

4、us?3?905?203?a公開了一種包括薄板的空氣冷卻和冷凝水去除裝置。該板在一側(cè)具有精細的、可潤濕的、鋸齒狀的或多孔的表面。板的另一側(cè)是隔熱的。冷卻板布置在板的內(nèi)部，例如具有循環(huán)的液體冷卻劑。冷卻劑用于冷卻可潤濕表面，使空氣中的水分冷凝。產(chǎn)生的冷凝液通過毛細管系統(tǒng)排出。

5、jp?h06-323577a公開了一種用于家庭和辦公室的冷卻裝置，其能吸收熱輻射以冷卻房間。冷卻裝置包括在壁側(cè)上被隔熱的面板。在房間一側(cè)的面板上提供薄的聚合物層，該聚合物層允許熱輻射通過面板并且保護面板不與空氣直接接觸。面板由循環(huán)水冷卻。

6、cn?111?912?066a描述了一種輻射式空調(diào)。輻射式空調(diào)包括背離房間的能量傳遞層、阻尼層和面向房間的輻射面板。能量傳遞層經(jīng)由阻尼層與輻射面板熱接觸，并且可以用于改變輻射面板的溫度。提供了調(diào)節(jié)裝置，利用該調(diào)節(jié)裝置可以調(diào)節(jié)阻尼層的厚度。這允許精確地調(diào)節(jié)輻射面板的溫度。

7、基于現(xiàn)有技術(shù)的這種狀態(tài)，本發(fā)明基于提供一種用于控制房間溫度的熱交換器面板的任務(wù)，該熱交換器面板以節(jié)能的方式控制房間的溫度，并且允許在散熱器和布置在距散熱器一定距離處的表面元件之間更受控地形成冷凝液。

8、該任務(wù)通過具有獨立權(quán)利要求的特征的對象來解決。從屬權(quán)利要求中給出了有利的實施例。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此根據(jù)本發(fā)明，提供了一種包括熱交換器的熱交換器面板。熱交換器具有用于將熱交換介質(zhì)從介質(zhì)入口引導(dǎo)至介質(zhì)出口的介質(zhì)管線以及連接到介質(zhì)管線的導(dǎo)熱的熱交換器壁。熱交換器壁形成面向房間的邊界表面，該邊界表面可以達到比熱負荷更低的溫度。至少一個表面元件布置在邊界表面和房間之間，該表面元件至少部分地可透過熱輻射并且實際上不可透過空氣，使得在邊界表面和表面元件之間形成實際上氣密的中部空間。

2、熱交換器面板的特征在于，在鄰近介質(zhì)入口、鄰近介質(zhì)管線并在相對于表面元件背離熱交換器壁的一側(cè)上的區(qū)域中形成冷凝腔，并且熱交換器壁具有至少一個開口，使得中部空間以連通的方式連接到冷凝腔。毛細材料被布置在冷凝腔中或者提供至少一個毛細激活元件，該毛細材料或毛細激活元件被引導(dǎo)至熱交換器面板的外表面，使得在冷凝腔中冷凝的液體由于毛細材料或毛細激活元件的毛細作用而被輸送到外部，以便在外部進行干燥。在這種意義上，冷凝腔是沒有其他物體的腔體，使得空氣可以進入腔體中，并且腔體中包含的水分可以冷凝。

3、所描述的熱交換器面板具有熱交換器和在熱交換器壁的邊界表面和表面元件之間形成的中部空間。在熱交換器面板的理論和理想化設(shè)計中，該中部空間是完全密封的，使得在與環(huán)境的蒸氣壓力梯度下沒有空氣交換且沒有水蒸氣進入。這在實踐中很難實現(xiàn)，這就是為什么幾乎總是有空氣交換、水蒸氣進入以及水分進入。

4、當熱交換器面板在運行期間暴露于冷的邊界表面和暖的室內(nèi)空氣之間的溫度差時，濕氣隨著時間在中部空間中累積，在冷的邊界表面上冷凝。還必須考慮到，這種熱交換器面板在長時間的連續(xù)操作中使用。由于不同氣候的分壓梯度，水分進入的主要輸送機制是水蒸氣擴散。房間中的水蒸氣分壓高于中部空間的水蒸氣分壓。

5、原則上，存在于冷凝腔中的水蒸氣飽和壓力將低于幾乎氣密的中部空間的其余部分。由此產(chǎn)生的擴散壓力梯度使得材料從水的任何進入點持續(xù)流向冷凝腔。由于少量的水蒸氣，自然的蒸氣壓力均衡足以借助于毛細材料的毛細作用將液體從冷凝腔輸送到熱交換器面板的外表面，液體隨后在該外表面蒸發(fā)。這使得能夠?qū)χ胁靠臻g進行連續(xù)干燥。

6、wo?2016/207141?a2確實示出了一種熱交換器面板，其中羊毛狀物沿著散熱器的邊界表面布置并且向外延伸，并且可以將水分輸送到外部。然而，這種已知的熱交換器面板沒有使空氣可以積聚在其中并且冷卻、使空氣中包含的水分冷凝的冷凝腔。

7、毛細材料可以是非織造或織造織物或者吸附材料。毛細材料例如可以是聚合物膜，特別是聚酰胺膜或聚酯膜。

8、術(shù)語“毛細材料”是指基本上能夠吸收液體(在這種情況下是水)的材料。這些材料的特征還在于它們具有孔隙，由此通過孔隙形成結(jié)構(gòu)，由此液體主要由于毛細作用力而在材料內(nèi)部移動。毛細張力是表面張力的一種特殊形式。這些孔隙可以是分子水平上的宏觀孔隙或微觀孔隙，比如聚酰胺或聚酯膜中的中空纖維。對于人類觀察者來說，聚酰胺膜是一種光滑、無孔隙的膜。然而，膜具有非常小的孔隙，這些孔隙適合于吸收水并且使水通過膜擴散。由于此類較小孔隙，分子間的相互作用也可能影響水在膜中的擴散。

9、毛細通道也可以結(jié)合到熱交換器壁中，使得不需要羊毛狀物或織物。在這種情況下，熱交換器壁也形成毛細材料并且通向熱交換器面板的外部區(qū)域中。例如，可以使用激光將毛細通道加工到熱交換器壁的表面中。優(yōu)選地，毛細通道形成在熱交換器壁的面向冷凝腔的表面中，并且僅遠至熱交換器壁中的冷凝腔中。

10、這旨在冷卻熱交換器壁的邊界表面。熱交換器壁是具有良好導(dǎo)熱性的壁，由此熱交換器壁的邊界表面代表熱交換器在中部空間方向上的表面。熱交換器壁用于在介質(zhì)管線的各個元件之間產(chǎn)生熱接觸，由此增加熱交換器的冷卻表面。邊界表面由穿過介質(zhì)管線的冷的介質(zhì)冷卻。結(jié)果是，介質(zhì)管線首先被冷卻，并且介質(zhì)管線的表面以及熱交換器壁和界面由于熱傳導(dǎo)而變冷。介質(zhì)管線靠近介質(zhì)入口具有最冷點。介質(zhì)管線在介質(zhì)出口的方向上延伸得越遠，它會變得越熱。

11、例如，房間中的熱負荷可能是由太陽輻射或人發(fā)出的熱量引起的。由熱負荷發(fā)出的紅外熱輻射被邊界表面吸收，并且被冷的介質(zhì)從房間去除。

12、在鄰近介質(zhì)入口的區(qū)域中，冷凝腔被設(shè)置成鄰近介質(zhì)管線。冷凝腔是相對于表面元件形成在背離熱交換器壁的一側(cè)上的較小空氣腔。在該區(qū)域，熱交換器壁具有至少一個開口，使得中部空間與冷凝腔連通。因此，積聚在中部空間中的濕氣通過開口從中部空間進入冷凝腔，濕氣在冷凝腔中冷凝在冷的介質(zhì)管線上。布置在冷凝腔中的毛細材料以蒸氣擴散和氣密的方式被引導(dǎo)至熱交換器面板的外表面，由于毛細材料的毛細作用，毛細材料將冷凝液體輸送到外部，在外部毛細材料可以在空氣中進行干燥。毛細材料的孔隙非常細，使得無論是在熱交換器面板的內(nèi)部還是外部，只有極少量的水分通過擴散進入毛細材料。這意味著實際上沒有水蒸氣能夠從外部滲透，或者實際上沒有氣體從外部流向冷凝腔。如果在冷凝的情況下孔隙中充滿了水，它們就不可滲透到蒸氣擴散中。由于冷凝水是蒸餾水，因此不存在孔隙堵塞的風(fēng)險。此外，沒有液體從外部通過毛細材料流動到冷凝腔，因為冷凝腔內(nèi)部的毛細材料的水蒸氣壓力和材料水分大于外表面上的水蒸氣壓力和材料水分。

13、由于上述介質(zhì)管線的不同冷的分布，積聚在中部空間中的濕氣不是均勻地分布在整個中部空間中，而是主要在介質(zhì)管線的最冷點冷凝。由于此時空氣中的水分被去除，因此濕度較高的空氣沿此方向流動，水分再次冷凝。

14、利用所描述的布置，沒有必要沿著整個熱交換器布置毛細材料。利用了水分主要在介質(zhì)管線上的介質(zhì)入口區(qū)域中冷凝的事實。為此原因，在介質(zhì)管線的該區(qū)域中提供了收集水分的冷凝腔。因此，只需要在此提供毛細材料，以便以受控的方式有效地去除水分。

15、冷凝腔設(shè)置在相對于表面元件背離熱交換器壁的一側(cè)上，并且設(shè)置有至少一個開口，該開口以連通的方式將中部空間與冷凝腔連接，這意味著通過表面元件傳輸熱輻射不會直接接觸介質(zhì)管線。因此，介質(zhì)管線被熱交換器壁屏蔽掉大部分熱輻射并且保持在冷卻狀態(tài)。

16、介質(zhì)管線可以由一個或更多個直的管線部段或者曲折的管線組成。

17、在熱交換器面板的一個實施例中，熱交換器具有曲折的介質(zhì)管線。

18、介質(zhì)管線優(yōu)選地以這種方式設(shè)計，即介質(zhì)管線具有帶有較大橫截面的排放管線和供應(yīng)管線，它們基本彼此平行布置，并且具有較小橫截面的連接管線布置在它們之間。連接管線基本彼此平行延伸并且連接供應(yīng)管線和排放管線。這些連接管線可以是毛細管，并且這種具有毛細管的管線系統(tǒng)也稱為毛細管墊，尤其是當管線由塑料制成時。

19、熱交換器面板可以包括天花板或壁面板，介質(zhì)管線嵌入在該天花板或壁面板中。該中間管線優(yōu)選地整合到天花板或壁面板中，使得天花板或壁面板的材料填充介質(zhì)管線的各個元件之間的空間。邊界表面和面板元件之間的空間可以由邊緣元件界定在側(cè)面上。

20、天花板或壁面板和邊緣元件可以由基本上防擴散的材料制成。這種設(shè)計將輸入到介質(zhì)管線中的熱量和輸入到邊界表面和面板元件之間的空間中的水分最小化。

21、熱交換器壁的邊界表面與房間的溫度控制特別相關(guān)。該邊界表面可以是光滑的或粗糙的，以影響其吸收或反射行為。例如，熱交換器壁可以是金屬層或者包含金屬合金或者由金屬合金組成。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器面板的性能可以通過界面的高導(dǎo)熱性和/或高熱容量以及在2至20μm波長的溫度輻射的輻射范圍內(nèi)的高吸收性來提高。另一方面，熱交換器面板的響應(yīng)行為可能受到邊界表面的低或高熱容量的影響，或者受到額外引入或附接的潛熱儲存材料(pcm)的影響。

22、鄰近介質(zhì)入口形成冷凝腔的區(qū)域可以包括介質(zhì)管線的長度的至少10％或者至少20％或者至少30％。

23、這種設(shè)計確保冷凝腔覆蓋了介質(zhì)管線最冷的且大部分冷凝水積聚的區(qū)域。毛細材料也位于其中的這種受限區(qū)域意味著沒有大量的水積聚，并且冷凝物能夠以受控的方式被排放。

24、在使用具有采集管線的毛細管墊的優(yōu)選實施例中，冷凝腔沿著采集管線的大部分形成，冷卻介質(zhì)通過該采集管線被供應(yīng)到毛細管墊。優(yōu)選地，冷凝腔在該歧管的至少60％，特別是至少70％，特別優(yōu)選地至少90％的區(qū)域上方延伸。

25、由于冷凝腔不同于熱交換器壁的表面、不接收任何熱輻射，因此冷凝腔基本上比熱交換器壁更冷。

26、只有部分區(qū)域可以被毛細材料覆蓋，但是由于沒有毛細材料，這些區(qū)域甚至可能更冷。

27、可以在熱交換器壁中形成多個開口，由此開口具有至少0.2mm或者至少0.3mm或者至少0.4mm的最小凈寬度和/或1.5mm或者最大1.4mm或者最大1.3mm的最大凈寬度。開口也可以被設(shè)計為是細長的或者縱向的狹縫或者狹縫和圓形開口的組合。熱交換器壁也可以由冷凝腔區(qū)域中的擴散開口材料制成。

28、在熱交換器面板的優(yōu)選實施例中，熱交換器壁具有穿孔形式的開口。穿孔的孔隙尺寸被選擇成使得水蒸氣能夠流動經(jīng)過，但是液態(tài)水不能流動經(jīng)過。這防止了水從冷凝腔滴朝向表面元件滴注并且積聚在其中。從長遠來看，這將導(dǎo)致熱交換器面板損壞。

29、在大約3μm和大約30μm之間或者大約6μm和大約20μm之間的波長下，表面元件可以至少在部分范圍內(nèi)呈現(xiàn)出大于大約50％或者大于大約70％或者大于大約90％的透射率。

30、表面元件借助于熱輻射和熱傳導(dǎo)來分離熱交換器壁的邊界表面處的熱交換。結(jié)果是，邊界表面可以被冷卻到低于室內(nèi)空氣的濕度的露點溫度。因此，可以通過熱輻射有效地從房間中提取熱量。表面元件可以例如包含聚合物或者由聚合物組成。

31、所提到的波長范圍包含了黑體輻射器在大約300k的熱輻射能量的大部分。如果根據(jù)本發(fā)明的熱交換器面板被用于更溫暖的氣候中，則該波長范圍可能會偏移。如果房間有特殊的熱源，例如電氣或電子裝置，則也會出現(xiàn)較短的波長。在所述波長范圍的至少一部分中，大約50％到大約90％的透射率確保了足夠比例的熱輻射到達熱交換器壁的邊界表面，并且能夠以這種方式被輸送到房間之外。同時，在材料的上述波長范圍內(nèi)，表面元件的透明度和相關(guān)的低吸收率和發(fā)射率確保表面元件向邊界表面射出很少的熱能，因此不會冷卻，并因此不會低于室內(nèi)空氣的濕度的露點。

32、同時，表面元件可以在可見光譜范圍內(nèi)被至少部分地反射和/或吸收，以實現(xiàn)視覺上吸引人的設(shè)計。

33、可以設(shè)置凹槽，該凹槽在面向天花板或壁的一側(cè)上完全或幾乎完全包圍天花板或壁面板，和/或在面向天花板或壁的一側(cè)上完全或幾乎完全包圍介質(zhì)管線和冷凝腔。該凹槽可以由防擴散材料制成，優(yōu)選地由比如鋁的金屬制成。

34、因此，這種凹槽將天花板或壁面板以及隨后的冷凝腔與天花板或壁側(cè)的周圍環(huán)境隔離開，該凹槽通常由不完全防擴散的絕緣材料形成。如果凹槽僅包圍介質(zhì)管線和冷凝腔，則介質(zhì)管線和冷凝腔特別地與周圍環(huán)境隔離開。

35、隔熱和/或吸聲層和/或不可滲透水蒸氣的層可以設(shè)置在熱交換器面板的背離房間的一側(cè)上。

36、隔熱層可以例如減少從房間到外部或者到未被加熱的體積和表面中的能量損失。吸聲層通過吸收聲波并且將其轉(zhuǎn)化為熱能來降低房間中的聲級。除此之外，這提高了房間中的語音清晰度。吸聲層例如是吸聲泡沫，并且優(yōu)選地由與防擴散隔熱材料相同的材料制成。與隔熱材料相比，吸聲泡沫具有更大的開孔表面。水蒸氣防擴散層防止了水分進入房間的天花板和/或壁或者在熱交換器的表面上。

37、比如傳感器、半導(dǎo)體、發(fā)光二極管(led)和/或其他有源或無源部件或者熱或吸濕存儲材料的電子部件可以被布置在熱交換器壁和表面元件之間和/或表面元件的面向房間的一側(cè)上。

38、這些部件也可以是電熱部件，比如珀耳帖元件。在某些實施例中，pcm材料也可以被用于熱緩沖。

39、出于裝飾和技術(shù)目的，可以提供比如led的電子部件。例如，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器面板不僅可以用于控制房間的溫度，還可以有助于具有照明元件的房間的視覺設(shè)計和工作場所照明。在恒溫和/或恒濕非常重要的倉庫或?qū)嶒炇抑校梢蕴峁﹤鞲衅鱽碛谰玫乇O(jiān)測這些數(shù)值。

40、此外，根據(jù)本發(fā)明的方法被提供用于冷卻具有如上所述的熱交換器面板的房間，該方法包括以下步驟，

41、在介質(zhì)管線中傳導(dǎo)冷的熱交換介質(zhì)，

42、在鄰近介質(zhì)管線的冷凝腔中冷凝水分，

43、通過毛細材料的布置在冷凝腔中的部段吸收水分，并且

44、借助于毛細材料的毛細作用將水分移除到熱交換器面板的外表面。

45、上面參照進氣系統(tǒng)描述的優(yōu)點類似地適用于根據(jù)本發(fā)明的方法。