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Heiz- bzw. Kühlvorrichtung, insbesondere für Boden-, Wand- oder Deckenheizung bzw. -kühlung.
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von dem Heiz-bzw. Kühlelement über die ganze Ausdehnung der Austauschfläche verbreitet.
Der Verteiler kann beispielsweise folgende Ausführungsformen aufweisen : Metalldraht, der in schlechter wärmeleitendem festen Material (Beton) eingebettet wird ; Metallblech, das über einem Luftraum liegt und ausser durch Wärmeleitung auch durch Konvexionsstrlime Wärmp überträgt. Der Verteiler kann auch aus mehreren ähnlichen nebeneinanderliegenden Elementen gebildet werden, von denen jedes mit der Wärme-bzw. Kältequelle'in leitender Verbindung steht. Es ist darauf zu achten, dass die Elemente einander nicht berühren. Ein solcher Verteiler kann aus einem Blech, einem Stallgennetz, einem Gitter, aus Bändern oder leitenden Fasern gebildet werden. Diese Stangen, Bänder, Fasern können veränderliche Querschnitte und Längen haben.
Die durch den Verteiler gehenden Wärmeströme verlaifen annähernd parallel zu der Austauschfläche, während diejenigen im Übertragungsstoff annähernd senkrecht zur Fläche verlaufen werden. Durch den veränderlichen Wärme- bzw. Kältedurchgang des Übertragungsstoft'es wird die Temperaturabnahme oder -zunahme im Verteiler ausgeglichen.
Der Übertragungsstoff kann durch einen festen, flüssigen oder gasförmigen Korper (Luft) oder durch ein homogenes oder heterogenes Gemisch (z. B. Sägemehl und Luft. Holz und Metallteilchen) gebildet werden. Es kann vorteilhaft sein, die Dicke dieses Stoffes gross zu halten und dabei entweder einen Körper von guter Wärmeleitfähigkeit zu gebrauchen oder die Leitfähigkeit durch Hinzufügen von'wärmeleitenden Organen (z. B.
Lamellen, die den Verteiler mit der Austa. llschfläche, senkrecht zur letzteren verbinden), zu vergrössern. Der Übertragung- stoff widersteht wegen seiner schlechteren Übertragungsfähigkeit dem Fliessen der Wärme auf dem kürzesten Wege zur Austauschfläche und erzwingt so das Ausbreiten im Verteiler.
Gemäss der Erfindung kann die Entfernung, die zwei nebeneinanderliegende Wärme-bzw.
Kälteelemente trennt, relativ gross sein im Verhältnis zu der kleinsten Entfernung, die diese Elemente von der Austauschfläche trennt. Die Entfernung zwischen den Elementen kann z. B. 60 cm sein, während die Entfernung von einem Element zur Austauschfläche oder zu der näheren isothermischen Fläche nur 1-2 eiit beträgt.
Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise acht verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung.
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heizung dient. Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Sonderdarstellung des in der Nähe der Wärmequelle befindlichen Verteilers gemäss der ersten Ausführungsform, u. zw. vor dem Aufsetzen desselben auf die Wärmequelle. Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, jedoch einer zweiten Aus- führungsform. Fig. 4 ist eine Einzelheit im Schnitt, die das Anbringen des Verteilers der zweiten Ausführungsform an die Wärmequelle zeigt. Fig. 5 zeigt im Schnitt eine dritte Aus- führungsform, die gleichfalls zum Heizen eines Bodens dient. Fig. 6 zeigt im Schnitt und in einem grösseren Massstab eine Vorrichtung zur Heizung einer relativ kleinen Oberfläche, die z. B. zum Wärmen der Füsse dienen kann.
Fig. 7 ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform, bei welcher der Boden von Hohlkörpern getragen wird, in deren Hohlräumen sich die Verteiler befinden. Fig. 8 ist ein Schnitt gemäss Linie IX-I. V der Fig. 7. Fig. 9 zeigt im Schnitt eine Einzelansicht des Verbindungsgliedes des Verteilers mit der Wärmequelle.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2 ist der Verteiter 1 durch ein Verbindungsglied. 2 am Heizkörper 3 befestigt. Letzterer besteht aus einer von warmem Wasser durchflossenem Eisenrohr, wie es bei den Warmwasserzentralheizungen der Fall ist. Der Wärmeübertragungsstoff 4 liegt zwischen dem Verteiler 1 und dem Bodenbelag 5, dessen obere Fläche die Austausclhfäche bildet. Der Bodenbelag 5 ruht auf den Stützen 6 und der Verteiler 1 ist an jedem Ende zwischen dem Bodenbelag und den Stützen festgeklemmt. Elastische Ausdehnungsorgane 7 ermöglichen ein spannungsloses Ausdehnen und Zusammenziehen des
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Verteilers zwischen Stützen und Bodenbelag.
Der Verteiler 1 und das Verbindungsglied. 2 bestehen z. B. aus Aluminium und werden zusammengenietet. Der Übertragungsstoff 4 kann einfach aus Luft bestellen oder aus einem andern Stoff, der weniger wärmeübertragend ist als der Verteiler.
Der Verteiler verbreitet die Wärme des Heizelementes beinalle parallel zur Austausch-
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Teil der Wärme an die das Heizelement und den Verteiler umgebende Luft abgegeben wird. Dieser letzte Teil der Wärme wird dann mittels Konvexionsströmen längst dem Verteiler über-
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bestimmte, praktisch konstante Wärmemenge zugeführt wird.
Der Bodenbelag 5 kann aus Brettern oder aus Metall gebildet sein.
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glied ändert dabei seine Gestalt, d. h. seine Teile 10 nähern sich einander, wobei der Teil 11 gezwungen wird, sich an den Heizkörper anzuschmiegen; es entsteht eine innige
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um die biegsamen Verbindungen 9. Der übrige Teil des Verbindungsgliedes 2 ändert seine Gestalt nicht, da er vom Teil 8 des Verteilers festgehalten wird. Das Ganze nimmt die Gestalt gemäss Fig. 1 an.
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vorgesehen. Ihr Zweck ist. jeue Teile zu verstärken, die nicht biegen oder knicken dürfen.
Wird ersichtlich, gestattet das Verbindungsglied 2 dank seienr Form, ziemlich grosse Entfernungsunterschiede zwischen Bodenbelag und Hezikörper ohne Formänderung des Verteilers oder des Übertragungsstoffes auszugleichen.
Im vorliegenden Falle ist das Heizelement 3 eine zu den Stützen. die hier aus Tragbalken gebildet sind, parallel liegende Röhre. Um die ganze Bodenfläche eines Zimmers heizen zu können, wird man je eine Röhre zwischen je zwei aufeinander folgende Balken legen. Liegt die Vorrichtung auf einer Betonplatte, so können das Heizelement und Verteiler zwischen den den Bodenbelag tragenden Stützbalken in dem durch die Höhe dieser Stützbalken gebildeten Raume angeordnet werden.
In der Praxis ordnet man die Heizelemente, im Verhältnis zu der Entfernung zwischen den Heizkörpern einerseits und der Austauschfläche oder der isolthermischen Fläche, die dem Wirkungsfelde zweier benachbarter Heizkörper gemeinsam ist, anderseits, in ziemlichem Abstand voneinander an. Ist zum Beispiel der schlecht leitende Stoff Luft und besteht der Verteiler aus Metall, so kann die dem Heizkörper am nächsten gelegene gemeinsame isothermisehe Fläche nur um 1 oder 2 cm vom nächsten Punkt der Heizkörper entfernt werden, wogegen die Heizkörper selbst-30, 40, 50. 60 eilt Entfernung voneinander aufweisen können.
Für die oben angegebenen Daten wechselt das Verhältnis zwischen der Entfernung der Austauschfläche zum Heizkörper und der Heizkörper untereinander von /i.-, bis V. Dies ist von grossem Vorteil, dass man bei einer ziemlich kleinen Höhe die Distanz zwischen den Heizkörpern gross Italien kann. Es kann also, in bezug auf die zu heizende Fläche, die Zahl der Heizkörper klein gehalten werden, was die Einrichtungskosten vermindert.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 3 uud 4 stellt der Verteiler 1 selbst in unmittelbarer Berührung mit dem Heizkörper. Dieser Verteiler 1 besitzt einen biegsamen Teil 18, der mit dem Heizkörper 3 in guter Berührung steht, indem er sich an seine Form anschmiegt.
Die weniger biegsamen Sciienkel 7 zwischen denen sich der biegsame Teil 18 befindet, können durch die Rippen 12 versteift werden.
Fig. 4. zeigt die Gestalt, die der Verteiler vor dem Zusammensetzen aufweist : der Teil 18 ist offen und die Schenkel 17 des Verteilers sind nach aufwärts gerichtet. Beim Zusammensetzen legt man den Teil 18 auf den Heizkörper und drückt dann den Verteiler auf seine Stützen 6.
Den Teil 18 biegt man und rollt ihn um die Heizkörper herum. Diese Vorrichtung passt sich daher auch an die Entfernungsunterschiede zwischen Heizkörper 3 und Bodenbelag 5 all. Der Übertragungsstoff ist Luft, die einerseits durch den Bodenbelag 5, anderseits durch den Verteiler 1 begrenzt wird : dieser letztere vermeidet eine Mischung mit der darunter
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gebildet Ist, die in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind.
Bei der Ausfuhrungsform gemäss Fig. 5 weist der Verteiler 1 einen Grat 19 auf, der
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Flanschen 20 verschieben lässt. Dies erlaubt auch Ausdehnungen und Bauunterschiede auszugleichen.
Die vom Heizelement 3 abgegebene Wärme wird zum Teil durch das Verbindungsglied. 3 und seine Flanschen 20 bis zum Grat 19 geleitet und der andere Teil wird durch Konvexionströme längs des Verteilers geführt. Von da aus verteilt sie sich in den Verteiler 1 und in den Übertragungsstoff 4, um, wie bei der ersten Ausführungsform., in den Bodenbelag a überzugehen.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 6 ist zum Heizen einer Metallischen Platte 5 mittels eines elektrischen Heizkörpers bestimmt. Diese Vorrichtung kann verhältnismässig klein und leicht ausfallen und als tragbare Heizplatte benutzt werden.
Die Enden des Verteilers 1 werden mittels Bolzen 23 mit versenktem Kopf zwischen Platte 5 und Rahmenelement 24 gepresst. Der Rahmen besteht aus den Elementen 24, 25 und 26, die durch Bolzen 27 verbunden werden. Bleche 28 werden zwischen den Rahmenelementen eingespannt und schliessen isolierende Luftschichten ein. Da der Heizkörper mittels des Verbindungsgliedes 2 bloss am Verteiler 1 befestigt ist, ist es nicht notwendig, besondere Mittel zur Ausgleichung der Ausdehnung vorzusehen. Diese wird nur eine stärkere Biegung des Verteilers verursachen, wodurch sich der Heizkörper in den Raum zwischen Platte 5 und dem Blech 28 verschieben wird.
Die vom Heizkörper abgegebene Wärme wird durch das Verbindungsglied 2 an den Verteiler übertragen und von dort an den Übertragungsstoff 4 und an die Platte 5 abgegeben.
Bei der Ausführungsform, die durch die Fig. 7,8 und 9 veranschaulicht ist, sind die Verteiler 1 Metallstreifen, die sich in Hohlräumen 34 des Trägers 5, 6, 35 befinden. Gemäss Fig. 7 ruht jeder Träger mittels zweier Stützen 37 auf einer Betonplatte 40.
Die zwischen den Trägern der Betonplatte und den Stützen liegende Luftschicht 36 hat eine isolierende Wirkung. Die Träger können auch entweder unmittelbar auf der Betonplatte oder auf einer Zementschicht liegen.
Dank der Stützen 37 ist es möglich, die Unebenheiten der Betonplatte auszugleichen und die Träger genau waagrecht anzuordnen. Diese Träger sind Hohlkörper aus gebranntem Ton oder anderm Material.
Bei der beschriebenen Ausführungsform bestehen diese Hohlkörper aus zwei Material- schichten 5 und 35, die durch die Aushöhlungen 34 getrennt und die Riegel 6 verbunden
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dünner als die untere Schicht 35 zu halten, weil dieses Material einen grösseren Widerstand gegen Druck als gegen Zug besitzt, und diese Hohlkörper auf Biegung beansprucht werden.
Die obere Schicht 5 ist so dünn wie möglich, um weniger isolierend zu wirken.
Die Träger tragen den Bodenbelag. Dieser besteht z. B. aus Linoleum 39 auf einem Gipsestrich 38 oder aus Bodenplatten (Steingutplatten), aus einer Zementschicht, ans korkenthaltenden Gemischen oder Parkett.
Wählt man das Material und die Dicke der Schicht 5 genügend widerstandsfähig, so kann diese Schicht als begehbarer Bodenbelag benutzt werden.
Die Verteiler 1 sind durch die Verbindungsglieder 2 mit dem Heizelement 3 thermisch verbunden. Die aus den Heizkörpern 3 kommende Wärme wird durch die Verbindungsorgane 3 und die Verteiler 1 weitergeleitet, dann wird sie durch den Cbertragungsstoff (Luft) über die Schicht 5 regelmässig verteilt.
Die Fig. 9 zeigt die Gestalt der beiden Teile 20 und 43 des Verbindungsgliedes vor dem Zusammensetzen. Der Teil 20 liegt auf dem Heizelement und seine Schenkel sind ein wenig offen. Werden die Rippen 43 darüber geschoben, so schmiegen sich die Schenkel an diese Rippen an, wodurch eine innige Berührung entsteht. Es ist also möglich, den Verteiler 1 in einer bestimmten Lage festzuhalten, auch wenn das Heizelement Höhenunterschiede auf- weist. Besitzt das Heizelement zwei Flächen, die parallel zu den Rippen 43 und gleich weit davon entfernt sind, so ist es möglich, die Rippen 43 direkt über diese Flächen zu schieben.
Die Luftkissen 34 und 36 und die Schicht 35 wirken isolierend.
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elemente 3 mit Schicht 5 einerseits durch den Träger 5 - 6-35, die Stützen 37, die Betonplatte 40 und die Pflöcke 44, auf denen die Heizelemente ruhen, anderseits durch die an dem Heizelement 3 mittels der Verbindungsglieder 2 befestigten Verteiler 1. Diese berühren die Schicht 5 mit leichtem Druck und können auf dieser Schicht gleiten. Da in jeder Aushöhlung ein Spielraum 33 zwischen den beiden Verteilern 1 gelassen wird, so können diese
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und anderseits zwischen dem Träger und dem Verteiler 1 Rind Spielräume 41 und 42 freigelassen.
Da das aus den Verteilern 1, Verbindungsgliedern 2 und Heizeleinent 3 zusammen- gesetzte Gebilde nur durch eine leichte Berührung des Verteilers 1 gegen die Schicht 5 und des Heizelementes 3 gegen die Pflöcke 44 gehalten wird, so kann sich dieses Gebilde aus- dehnen, ohne irgendeine gefährliche Spannung hervorzurufen. Da die Berührungsflächen zwischen dem Verteiler 1 und der Schicht 5 parallel zur Austauschftäche sind, kann das aus den Teilen 1, 2,3 bestehende Gebilde sich parallel zu dieser Austauschfäche verschieben ohne Spannungen im Boden zu verursachen. In den Trägern und im Bodenbelag ist die
Temperatur geringer und die Ausdehnung daher kleiner.
Es ist aber auch möglich, dass sich diese Träger und der Bodenbelag im Verhältnis zur Betonplatte 40 ausdehnen können, wenn man die Stützen 37 aus solchem Material wählt, dass sie an der Trägerschicht 55 nicht haften, sondern frei gleiten können. Die Erfindung erlaubt also jede gefährliche Ausdehnungsspannung zu vermeiden.
Die Abstände zwischen Schicht 5 und Verteiler 1 können auch so berechnet werden. dass keine Berührung stattfindet, so dass die ganze Wärme sich durch die Luftschicht fortpflanzen muss. Die Ausdehnung des Gebildes 1, 2 und 3 kann dann ganz frei vor sich gehen in Beziehung auf die die Austauschfläche tragende Schicht 5.
Es ist auch möglich die Verteiler 1 mit der Schicht 5 fest zu verbinden und die Form- änderung infolge Ausdehnung durch die Verbindungsglieder 2 auszugleichen. Zu diesem Zweck können diese Verbindungsglieder biegsam sein oder eine Berührungsfläche besitzen, die ein Gleiten erlaubt.
Jeder Verteiler kann auch mit mehreren Heizelementen thermisch verbunden werden, Ein solcher Verteiler kann z. B. aus einem Metallbandbügel bestehen, der in der Aushöhlung 34 des Trägers (s. Fig. 7) liegt und mit beiden Enden gegen die Heizelemente : 3 drüekt. In der Mitte berührt dieser Bügel die Schicht 5. Bei dieser Ausführung muss der Verteiler wenigstens ein Ausdehnungsorgan besitzen, dass ähnlich jenem in Fig. 1 (Bezugszeichen 7) ausgebildet sein wird.
Es ist möglich die Heizung wenigstens teilweise ausser Betrieb zu setzen durch Unterbrechung der Wärmeübertragung vom Heizelement zum Verteiler oder im Verteiler, z. B. durch Unterbrechen der Berührungsflächen zwischen Element und Verteiler.
Der Übertragungsstoff selbst kann auch als Bodenbelag dienen oder als Stütze des Bodenbelages. Es kann auch der Bodenbelag und der Übertragungsstoff aus dem gleichen plastischen (armierten oder nicht armierten) Material gebildet werden. In diesem Fall dient der Verteiler 1 als Verschallung für diesen Stoff oder wird als Armaturbeschlag für dieses plastische Material verwendet.
Der Übertragungsstoff 4 kann aus einem Materialgemisch oder aus mehreren nebeneinander angeordneten Organen gebildet werden : diese werden dann so angeordnet, dass die mittlere spezifische Übertragungsfähigkeit veränderlich dem Temperaturunterschied zwischen dem Verteiler und dem Bodenbelag angepasst wird. Die Veränderung der Übertragungsfähigkeit kann kontinuierlich oder stufenweise vorgehen.
Der Übertragungsstoff kann aus plattierten Holzschichten hergestellt werden, die innere Aushöhlungen besitzen, deren Breite veränderlich ist. um die mittlere spezifische Übertragungsfähigkeit des Stoffes der Temperatur des Verteilers anzupassen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Heiz- bzw. Kühlvorrichtung, insbesondere für Boden-. Wand- oder Deckenheizung bzw.-kühlung, bei der das Heiz- bzw. Kühlelement sich im Innern der Vorrichtung befindet und im Vergleich zu der zu beeinflussenden Fläche geringe Abmessungen besitzt und diethermischeVerbindungzwischenElementundFlächemittelseinesVerteilersundeines zwischen diesem und der Fläche eingeschalteten Übertragungstoffes von geringerer thermischer Übertragungsfähigkeit als diejenige des Verteilers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Verteiler (1) und der Austauschfläche (5) sich befindliche Übertragungsstoff (4) in bezug auf dem Wärme-bzw. Kältedurchgang senkrecht zur Austauschfläche einen Widerstand aufweist, der in der Nähe des Heiz- bzw.
Kühlelementes, z. B. durch Vergrösserung der Dicke des Stoffes oder durch Verringerung von dessen thermischer Übertragungsfähigkeit grosser ist als an den von dem Element entfernten Stellen, so dass eine praktische gleichmässige Verteilung der Wärme bzw. der Kälte über die Austauschfläche erzielt wird.