CH663460A5

CH663460A5 - Abdeckplatte fuer heizelemente aufweisende flaechenheizungen und verfahren zu deren herstellung.

Info

Publication number: CH663460A5
Application number: CH4691/81A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Pirchl
Original assignee: Plancal Ag
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1987-12-15
Also published as: DE3211970A1; DE3211970C2; DE8209244U1

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdeckplatte für Heizelemente aufweisende Flächenheizungen, insbesondere Bodenheizungen, bestehend aus einem eine niedrige Temperaturleitzahl aufweisenden Trägermaterial und Wärmeleitungselementen, die eine höhere Temperaturleitzahl als das Trägermaterial haben.

Aus der DE-OS 2 551 080 ist unterhalb einer Abdeckplatte ein Bauelement für Bodenheizungsanlagen bekannt, bei dem in einer Platte aus schlecht wärmeleitendem Material eine Nut zur Aufnahme des Heizungsrohres eingelassen und in das Material ein Wärmeleitblech mit von der Nut beidseits schräg ansteigenden Lamellen eingebettet ist. Die schräg ansteigenden Lamellen verbessern den Wärmetransport im Plattenbereich zwischen den Heizungsrohren, so dass mit solchen Bauelementen eine gleichmässige Erwärmung der Heizfläche erreichbar ist, führen jedoch zu keiner wesentlichen Verbesserung des Regelverhaltens einer durch ein Heizungsrohr beheizten wärmedämmenden Platte, so dass eine Flächenheizung aus diesen Bauelementen ein insbesondere bei nichtstationärem Betrieb, d.h. bei Aufwärmen und Abkühlen der Heizfläche, unbefriedigendes Regelverhalten sowie einen erhöhten Energiebedarf aufweist. Zur Erzielung einer rascheren Reaktion einer Flächenheizung auf eine Steuerung oder Regelung der Heizungsanlage ist in der DE-OS 2 621 938 ein von einem Heizungsrohr beheizter Estrich aus schlecht wärmeleitendem Material beschrieben, in welchem Blechformlinge als Wärmeleitungselemente eingebettet sind, deren Fussabschnitte unmittelbar auf oder nahe dem Heizungsrohr und deren Kopfabschnitte nahe oder in der Estrichoberfläche angeordnet sind. Mit einem solchen Aufbau kann jedoch ein über die ganze Heizfläche gleichmässig verteilter Wärmetransport nicht erreicht werden.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, eine Abdeckplatte für Heizelemente aufweisende Flächenheizungen zu schaffen, die bei einer gewünschten, insbesondere gleichmäs-sigen Erwärmung der Heizfläche ein verbessertes Regelverhalten der Flächenheizung gewährleistet, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.

Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Massnahmen und dem im Anspruch 7 gekennzeichneten Verfahren zu deren Herstellung.

Durch die in ein für die jeweilige Verwendung hinsichtlich Festigkeit, Wärme- und Schalldämmung zweckmässiges Träger material, wie Holz, Span- oder Fasermaterial, Gips, Kunststoff, Schaummaterial u.a. eingesetzten Wärmeleitungselemente mit einer höheren Wärme- und Temperaturleitzahl als das Trägermaterial und die an den beiden Plattenseiten vorhandenen, mit den Wärmeleitungselementen in wärmeleitender Verbindung stehenden Wärmeleitschichten wird eine über die Fläche gleichmässige mittlere Wärmeleitzahl bzw. Temperaturleitzahl der Abdeckplatte erhalten, die gegenüber der einer herkömmlichen Platte beachtlich erhöht ist, so dass eine mit Abdeckplatten nach der Erfindung abgedeckte Flächenheizung sowohl eine gleichmässige Erwärmung der Heizfläche als auch ein verbessertes Regelverhalten aufweist und Energieeinsparungen ermöglicht.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung solcher Abdeckplatten, bei dem vorgefertigte Platten aus Trägermaterial mit durchgehenden Ausnehmungen versehen werden und in die Ausnehmungen dann die Wärmeleitungselemente eingesetzt werden, gestattet eine maschinelle Massenfertigung, wodurch die Kosten für die Abdeckplatten niedrig gehalten werden können, und da Platten an sich besonders kostensparend verlegt werden können, ermöglichen die Abdeckplatten nach der Erfindung auch eine preisgünstige Herstellung von solchen die genannten Eigenschaften aufweisenden Flächenheizungen.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Stück einer Abdeckplatte in einer ersten Ausführung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Stück einer Abdeck2

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platte in einer anderen Ausführung mit einer gegenüber der Ausführung in Fig. 1 besseren Wärmeverteilung,

Fig. 3 die Abdeckplatte der Fig. 2 in einer leicht durchgebogenen Lage,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine Bodenheizung, deren Heizrohrschlange mit Abdeckplatten der in Fig. 2 dargestellten Ausführung abgedeckt ist,

Fig. 5 in vergrösserter Darstellung einen Teilausschnitt der Fig. 4,

Fig. 6 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur maschinellen Anfertigung von Abdeckplatten nach der Erfindung aus vorgefertigten handelsüblichen Dämmplatten.

Fig. 1 veranschaulicht an einem einfachen Beispiel den Aufbau einer wärmeleitenden Abdeckplatte 1, bei welcher in einer dämmenden Trägerplatte 2 zylindrische Wärmeleitungselemente 3 angeordnet sind. Als Trägerplatte 2 wird zweckmässig eine herkömmliche Bauplatte verwendet, die in verschiedenen Grössen und aus verschiedenem Material, wie Holz, Span- oder Fasermaterial, Gips, Kunststoff, Kunststoffschaum usw. im Handel erhältlich sind. Die Wahl der jeweils günstigsten Trägerplatte erfolgt hierbei im wesentlichen allein aufgrund der jeweiligen bautechnischen Erfordernisse, wie Festigkeit, Schalldämmung, Dampfdiffusion, und ohne Berücksichtigung der für eine Heizungsabdeckung speziellen thermischen Anforderungen. Die für eine Heizungsabdeckung erforderlichen thermischen Eigenschaften erhält die Abdeckplatte durch die eingesetzten Wärmeleitungselemente 3, die aus einem beliebigen wärmeleitenden Material bestehen können, sofern dieses nur besser wärmeleitend ist, d.h. eine höhere Wärmeleitzahl hat als das Material der Trägerplatte. Die Wärmeleitungselemente können so beispielsweise aus bekannten keramischen Werkstoffen oder Zementmassen auf der Basis von Magnesium- oder Aluminiumoxid bestehen, deren Wärmeleitzahl um ein Vielfaches, etwa das 40fache grösser ist als die Wärmeleitzahl von Holzfasermaterial. Im einfachsten Falle sind die Wärmeleitungselemente 3 entweder als vorgefertigte Bauteile in Bohrungen in der Trägerplatte 2 fest eingedrückt oder durch Einpressen von wärmeleitender Zementmasse in die Bohrungen hergestellt, wobei die Stirnflächen der Wärmeleitungselemente 3 an den beiden Plattenseiten 2a und 2b freiliegen. Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Plattenaufbau ist jedes Wärmeleitungselement 3 durch eine wärmedämmende Schicht 5 aus Kunststoff vom Material der Trägerplatte 2 getrennt, die gleichzeitig als Klebeschicht zum Festhalten des Wärmeleitungselementes 3 in der Trägerplatte 2 dient. Die wärmedämmende Kunststoffschicht 5 umschliesst die Mantelfläche des Wärmeleitungselementes 3 und erweitert sich auf der einen Plattenseite 2b flanschartig in einer entsprechenden Ausnehmung der Trägerplatte 2. Auf beiden Seiten ist die Trägerplatte 2 mit je einer Wärmeleitschicht 6a, 6b belegt, die gut wärmeleitend mit den Wärmeleitungselementen 3 verbunden und aus einer bekannten wärmeleitenden Zementmasse oder einem Kitt bestehen und durch Aufstreichen der Masse auf die mit Wärmeleitungselementen 3 bestückte Trägerplatte 2 hergestellt sind.

Bei der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführung weist jedes Wärmeleitungselement 4 innerhalb der Trägerplatte 2 einen kleinsten Querschnitt F auf, dessen Flächengrösse für den Wärmestrom durch das Wärmeleitungselement bestimmend ist, und erweitert sich von hier konisch zu den Plattenseiten 2a und 2b hin. Die konischen Erweiterungen des Wärmeleitungselementes 4 gehen an den Enden 4a, 4b in flanschartig ausgebildete Schultern 4c über, mit denen das Wärmeleitungselement 4 in einer entsprechenden Ausnehmung am Material der Trägerplatte 2 aufliegt. Die Stirnflächen 4d der

Schultern 4c bilden die an den Plattenseiten 2a und 2b angebrachten Wärmeleitflächen.

Wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführung nach Fig. 1 können in die Trägerplatte 2 vorgefertigte Wärmeleitungselemente 4 eingesetzt werden, die dann zweiteilig ausgeführt sind, oder die Wärmeleitungselemente 4 werden durch Einpressen einer plastischen und sich verfestigenden wärmeleitenden Masse in entsprechende Öffnungen in der Trägerplatte 2 hergestellt. Die zweiteiligen vorgefertigten Wärmeleitungselemente 4 sind am kleinsten Querschnitt F getrennt und miteinander durch einen Zapfen 8 verbunden, wobei die Pressoberfläche des Zapfens 8 grösser als die Fläche des kleinsten Querschnittes F ist.

Die konischen Bereiche jedes Wärmeleitungselementes 4 sind vom Material der Trägerplatte 2 durch eine wärmedämmende Luft- oder Kunststoffschicht 5 getrennt, wobei dann die zur Aufnahme des Wärmeleitungselementes 4 vorgesehene Ausnehmung in der Trägerplatte 2 entsprechend grösser dimensioniert wird und sich beim Einsetzen vorgefertigter zweiteiliger Wärmeleitungselemente 4 eine optimal wärmedämmende Luftschicht von selbst ergibt.

Bei jedem Wärmeleitungselement 4 der in Fig. 2 und 3 gezeigten Abdeckplatte 10 ist längs des Umfanges der Schultern 4c zwischen dieser und dem Material der Trägerplatte 2 ein Spalt 7 vorhanden, der mit einem wärmeleitenden elastischen Kleber ausgefüllt ist und eine gewisse Elastizität der Abdeckplatte 10 gewährleistet, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn die Platte viele starre Wärmeleitungselemente 4 enthält, deren Schultern 4c dicht nebeneinander liegen. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann sich dann z.B. bei einer Auflast, Pfeil P, die Abdeckplatte etwas nach unten durchbiegen, wobei die oberen Spalte 7 verengt und die unteren Spalte erweitert werden.

Als Verwendungsbeispiel der wärmeleitenden Abdeckplatte zeigen Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine Bodenheizung mit Rohrleitungen und Fig. 5 einen vergrösserten Ausschnitt im Bereich eines Leitungsrohres. Als Abdeckplatten sind hier solche der in Fig. 2 gezeigten Ausführung vorgesehen.

Die Betondecke 11 trägt einen herkömmlichen Unterlagsboden 12 für Flächenheizungen. Zur Aufnahme der Leitungsrohre 9 enthält der Unterlagsboden 12 Nuten 13, die am Nutenboden bockartige Erhebungen 14 zum Auflegen der Rohre 9 aufweisen. Die Weite der Nuten 13 an der Oberfläche des Unterlagsbodens 12 entspricht in etwa dem Durchmesser der Schultern 4c (Fig. 2). Der Unterlagsboden 12 selbst ist gut wärmedämmend. Nach dem Einlegen der Leitungsrohre 9 werden die Nuten 13 mit einem aus dem gleichen wärmeleitenden Material wie die Wärmeleitungselemente 4 hergestellten Klebemörtel ausgefüllt. Mit dem gleichen Klebemörtel wird auf die gesamte Oberfläche des Unterlagsbodens eine Wärmeleitschicht 6b aufgetragen und an diese vorgefertigte Abdeckplatten 10 fest angepresst, so dass nach dem Verfestigen des Klebemörtels eine gut wärmeleitende Verbindung von der Rohroberfläche über die Nutenfüllungen 15 und die Wärmeleitschicht 6b zu den Wärmeleitungselementen 4 gewährleistet ist. Die Abdeckplatten 10 können dann noch mit einem herkömmlichen dünnen Bodenbelag 16 versehen werden. Wegen der verhältnismässig grossen Fläche der Schultern 4c der Wärmeleitungselemente 4 und der entsprechenden Weite der Nuten 13 braucht die Anordnung der Wärmeleitungselemente 4 in der Trägerplatte 2 nicht genau mit der Anordnung der Rohre 9 im Unterlagsboden 12 übereinzustimmen. Wie in Fig. 4 durch Pfeile angedeutet ist, findet auch bei sehr verschiedenen Anordnungen ein ausreichender Wärmetransport direkt durch die Wärmeleitungselemente 4 zur Aussenfläche der Abdeckplatten 10 statt. Dies gewährleistet eine wirtschaft5

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liehe Fertigung von solchen Abdeckplatten, da für die verschiedensten Bodenheizungen dann nur wenige Plattentypen erforderlich sind. Auch das Verlegen der Abdeckplatten wird damit zeit- und kostensparend.

Mit den Abdeckplatten wird beim Einschalten der Heizung ein schneller Temperaturanstieg und beim Ausschalten der Heizung ein schneller Temperaturabfall an der Plattenoberfläche erzielt. Dies führt nicht nur zu einem wesentlich besseren Regelverhalten der Heizung, sondern auch zu Energieeinsparungen, da gegenüber der herkömmlichen Abdek-kung beim Einschalten der Heizung für ein gleich schnelles Erwärmen der Raumluft mit einer niedrigeren Heiztemperatur angefahren werden kann und auch nach dem Abschalten der Heizung für ein schnelles Abkühlen Wärme z.B. durch Öffnen von Fenstern nicht abgeführt werden muss. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Abdeckplatte mit Wärmeleitungselementen in der Anheizphase bereits nach etwa 15 Minuten ca. 80% der gewünschten Temperaturerhöhung erreicht waren.

Fig. 6 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Abdeckplatten, die in Fig. 2 dargestellt sind. Ein auf- und abbewegbarer Maschinenrahmen 17 trägt ein oberes Bohroder Fräswerk 18a und ein mit diesem koaxiales unteres Bohr- oder Fräswerk 18b und zudem einen oberen Stempel

19a und einen mit diesem koaxialen unteren Stempel 19b. Förderbänder 20a und 20b fördern die vorgefertigten Teile 4' und 4" der zweiteiligen Wärmeleitungselemente 4 zum oberen Stempel 19a bzw. zum unteren Stempel 19b. In eine s wärmedämmende Platte 2', die als Trägerplatte 2 dienen soll, wird mit einem Auf- und Abwärtshub des Maschinenrahmens 17 mit den Bohr- oder Fräswerken 18a, 18b eine durchgehende Ausnehmung 2c gebohrt oder gefräst, dann wird die Platte 2' um einen Schritt verschoben, so dass die Ausneh-io mung 2c zwischen den Stempeln 19a, 19b zu liegen kommt. Beim darauffolgenden Auf- und Abwärtshub des Maschinenrahmens 17 werden die Teile 4' und 4" eines Wärmeleitungselementes 4 in die Ausnehmung eingesetzt, und gleichzeitig wird von den Bohr- oder Fräswerken 18a, 18b eine neue Aus-15 nehmung 2c in die Platte 2' eingearbeitet. Es können mehrere Bohr- oder Fräswerke 18a, 18b und mehrere Stempel 19a, 19b in je einer Reihe nebeneinander vorgesehen sein, so dass mit einem einmaligen Durchschieben der Platte 2' eine vollständig bestückte Abdeckplatte 10 erhalten wird. Wenn 20 die Abdeckplatte wasserfest sein soll oder wenn die Wärmeleitungselemente 4 in die Ausnehmungen 2c eingeklebt sein sollen, werden die Teile 4' und 4" beim Zuführen zu den Stempeln 19a, 19b mit einer Imprägnier-oder Klebeschicht versehen, wozu sie, wie in Fig. 6 für die Teile 4' gezeigt, 25 durch ein entsprechendes Bad 21 geführt werden.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

663460 PATENTANSPRÜCHE

1. Abdeckplatte für Heizelemente aufweisende Flächenheizungen, insbesondere Bodenheizungen, bestehend aus einem eine niedrige Temperaturleitzahl aufweisenden Trägermaterial und Wärmeleitungselementen, die eine höhere Temperaturleitzahl als das Trägermaterial haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitungselemente (3,4) ein- oder zweiteilig in die Platte eingebaut sind und von einer Plattenoberfläche (2a) zur gegenüberliegenden Plattenoberfläche (2b) reichen, zwischen der Mantelfläche der Wärmeleitungselemente (3,4) und dem Trägermaterial (2) der Abdeckplatte (10) eine wärmedämmende Schicht (5) aus Luft oder Kunststoff vorhanden ist, auf mindestens eine der Plattenoberlflächen (2a, 2b) eine Wärmeleitschicht (6a, 6b) aufgebracht und diese Wärmeleitschicht (6a, 6b) mit den Wärmeleitungselementen (3,4) verbunden ist.

2. Abdeckplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitungselemente (3,4) einen durch den gewünschten Wärmetransport bestimmten kleinsten Querschnitt aufweisen und sich von diesem kleinsten Querschnitt zu mindestens einer der Plattenoberflächen (2a, 2b) hin erweitern.

3. Abdeckplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitungselemente (3,4) umlaufende flanschartige Schultern (4c) aufweisende Enden (4a, 4b) mit in den Plattenoberflächen (2a, 2b) liegenden Stirnflächen (4d) haben, zu welchen Enden (4a, 4b) hin sie sich von ihrem kleinsten Querschnitt erweitern.

4. Abdeckplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rand der Schulter (4c) und dem Trägermaterial (2) der Abdeckplatte (10) ein Spalt (7) vorhanden und dieser Spalt (7) mit einem wärmeleitenden elastischen Kleber aufgefüllt ist.

5. Abdeckplatte nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitungselemente (4) sich von ihrem kleinsten Querschnitt konisch erweitern.

6. Abdeckplatte nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitungselemente (4) aus zwei Teilen bestehen und einen Zapfen (8) und ein entsprechendes Gegenstück aufweisen.

7. Verfahren zur Herstellung von Abdeckplatten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Einbau der Wärmeleitungselemente (4) nötigen, durchgehenden Löcher (2c) in einer aus dem Trägermaterial (2) bestehenden Platte durch beidseitiges Hineinfräsen von Ausnehmungen, die sich gegen das Platteninnere verengen und deren kleinster Querschnitt grösser als derjenige der Wärmeleitungselemente (4) ist, erzeugt werden, und gleichzeitig im gleichen Arbeitsgang das Eintauchen von Wärmeleitungselementen (4') in ein flüssiges Imprägnier- und Klebebad (21), und mit den so behandelten Wärmeleitungselementen (4') der zweiteilige Einbau von Wärmeleitungselementen (4) in bereits erzeugte Löcher (2c) der Platte durch Einpressen erfolgt.