DE102004001824A1 - Heating element with a sandwich structure comprises cover layers, heat conductive composite layers with covering metal foils, a piping system and a reinforcing grid - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Heizelement in Sandwichbauweise für Warmwasserheizungen mit vorrangig niedrigen Vorlauftemperaturen.The invention relates to a heating element in sandwich construction for Hot water heaters with primarily low flow temperatures.
Vor dem Hintergrund weiter steigender Energiekosten und gestiegener Komfort- sowie ästhetischer Ansprüche ist in den letzten Jahren das Interesse an großflächigen, leichten, montagefreundlichen Niedertemperaturheizflächen und Heizstrahlern für zunehmend gut isolierte Wohn-, Gesellschafts- und Industriebauten, aber auch für Großraumfahrzeuge gestiegen.Against the background of increasing Energy costs and increased comfort and aesthetic demands in recent years, the interest in large-scale, light, easy-to-assemble Niedertemperaturheizflächen and radiant heaters for increasingly well-insulated residential, social and industrial buildings, but also for large vehicles gone up.
Marktübliche Heizkörperangebote kranken wegen ihrer Stahl- oder Gusseisenausführung am hohenStandard radiator offers are sick of the high because of their steel or cast iron design
Gewicht pro Flächeneinheit, unverrückbarer Installation, hohem Schweißaufwand in der Fertigung sowie Montageaufwand vor Ort und damit hohen Herstellungs- und Montagekosten. Bekannte Heizwände und Heizpaneele in Sandwichbauweise weisen außerdem noch den Mangel schlechter Wärmeübergänge zwischen den Schichten sowie eine schlechte Wärmeleitfähigkeit der Platten (oft Gipskarton) selbst auf.Weight per unit area, immovable installation, high welding effort in production as well as on-site assembly work and thus high manufacturing and assembly costs. Show well-known heating walls and heating panels in sandwich construction Moreover nor the lack of poor heat transfers between the layers as well as poor thermal conductivity of the panels (often plasterboard) yourself on.
Diesen Stand der Technik charakterisierende Lösungen sind
u.a. in folgenden Schutzrechten beschrieben:
Die Wandheizung
der
The wall heating of the
In der
Gegenstand der
In der
Die Flächenheizung der
Gegenstand der
Nach
Aus
Die Schichtaufbauten oder Verbundlösungen mit
Gipskartonplatten werden in
In der
Die
Leichte und technologisch einfach zu fertigende Sandwichlösungen bieten dazu eine Alternative. Für die bekannten Sandwichlösungen ist ein auf- bzw. aneinandergefügter Schichtaufbau typisch, bestehend aus zwei Platten mit umlaufendem Abstandhalter, wo im entstehenden Zwischenraum ein Rohrsystem eingepaßt ist, das in der Regel nur einen geringen direkten Wärmeflusskontakt zu angrenzenden Schichten besitzt.Light and technologically simple sandwich solutions to be manufactured offer an alternative. For the well-known sandwich solutions is an attached or joined together Typical layer structure, consisting of two panels with all-round Spacers, where a pipe system is fitted in the resulting space usually only a slight direct heat flow contact to adjacent layers has.
Für den Bau von Heizwänden bisher ungenutzt sind auf effiziente Wärmleitung und -speicherung optimierte Kunststoffkomposite.For the construction of heating walls are so far unused on efficient heat conduction and storage optimized plastic composites.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement bereit zu stellen, das einen effektiven Wärmefluß vom wärmeführenden Medium auf die wärmespeichernden und wärmestrahlenden Elemente des Heizelementes bietet, im Betrieb einen hohen Wirkungsgrad aufweist, für den Anwender eine leichte, transportoptimale und montagefreundlich Vor- Ort- Lösung darstellt, hohen Designansprüchen genügt und große formgestalterische Möglichkeiten besitzt und eine variable Raumgestaltung ermöglicht.The object of the invention is therefore to provide a heating element that is effective Heat flow from the heat-carrying Medium on the heat-storing and heat radiating elements of the heating element, has a high efficiency in operation, for the Users a light, transport-optimal and easy to assemble Local solution represents high design standards enough and big design possibilities owns and enables a variable interior design.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein dicht vergossenes, integriertes Sandwichpaneel gemäß den in den Schutzansprüchen angeführten Merkmalen gelöst.The object is achieved by a tightly potted, integrated sandwich panel according to the in the protection claims mentioned features solved.
Das erfindungsgemäße Heizelement besteht aus einem leicht handhabbaren Sandwichmodul, aus mehreren funktionalen Schichten, wovon mindestens eine Schicht als eine mit verschiedenen Komponenten gefüllte Kunststoffkompositschicht ausgeführt ist, in die ein das Wärmemedium führende Rohrsystem eingegossen ist.The heating element according to the invention consists of an easy-to-use sandwich module consisting of several functional ones Layers, of which at least one layer as one with different Components filled Plastic composite layer executed is in which the heat medium premier Pipe system is poured.
Es wurde gefunden, dass mit wärmeleitenden Materialien gefüllter klein- bis mikrozelliger Polyurethanhartschaum eine optimale Lösung für die Wärmeleitschicht in einem speziellen Materialverbund und Schichtaufbau darstellt. Die Wärmeleitung in dem porigen/zelligen Kunststoffkomposit erfolgt über die in den Zellwänden eingelagerten bzw. eingebundenen wärmeleitenden Partikel.It has been found that with thermally conductive Materials filled small to microcellular rigid polyurethane foam an optimal solution for the heat conducting layer in a special material composite and layer structure. The heat conduction in the porous / cellular plastic composite takes place via the ones embedded in the cell walls or integrated heat-conducting Particle.
Hierzu wurden mit einem Verfahren und angepasster Misch- und Dosiertechnik Materialien, vorzugsweise Ruße, Graphite, Aluminiumpulver, Aluminiumoxide, Eisen, silicatische Partikel u.a. sowie bekannte Flammen-hemmende Mittel wie Natriumcarbonat, Aluminium-, Magnesiumhydroxid u.a. in Pulverform einzeln und in Gemischen in einem Volumenanteil von 10 bis 80 % in die organischen Polyurethankomponenten (Polyole und Isocyanate) eingemischt und verschäumt. Es wurden erfindungsgemäß Matrialgemische mit einem Korngrößenspektrum von 10 bis 200 μm verwandt.This was done using a procedure and adapted mixing and dosing materials, preferably Russian, Graphite, aluminum powder, aluminum oxides, iron, silicate particles et al as well as known flame retardants such as sodium carbonate, Aluminum, magnesium hydroxide etc. in powder form individually and in Mix in a volume fraction of 10 to 80% in the organic Polyurethane components (polyols and isocyanates) mixed in and foamed. According to the invention there were mixed materials with a grain size spectrum from 10 to 200 μm related.
Die Heizelementfertigung führt zu montagefertigen Modulen und erfolgt durch einen technologisch durchgehenden Gieß- und Aufschäumvorgang.The heating element production leads to ready-to-assemble Modules and takes place through a technologically continuous pouring and foaming process.
Je nach Temperaturführung des Wärmeträgers kann das erfindungsgemäße Modul als Heiz-, aber auch als Kühlelement eingesetzt werden.Depending on the temperature control of the Heat transfer medium can the module according to the invention as a heating but also as a cooling element be used.
Die Zeichnung zeigt den Schichtaubau des erfindungsgemäßen Heizelementes in Sandwichbauweise.The drawing shows the layered building of the heating element according to the invention in sandwich construction.
Dabei bedeutenMean
- 1a und 1b1a and 1b
- Finishoberflächenfinish surfaces
- 2a und 2b2a and 2b
- MetallfolienschichtMetal foil layer
- 3a und 3b3a and 3b
- wärmeleitende Kunststoffkompositschichtthermally conductive Kunststoffkompositschicht
- 44
- Rohr- oder SchlauchsystemPipe- or hose system
- 55
- Armierung mit Befestigungsstellenreinforcement with attachment points
- 66
- Wärmedämmschichtthermal barrier
Der integrierte Sandwichverbundaufbau
für einen
Flachheizkörper
beginnt und endet z. B. mit einer Polyurethan-Farbdeckschicht als
Finishoberfläche
(
Die Armierung (
Die Wärmedämmschicht (
Für den konstruktiven Aufbau des Paneels ist erfindungsgemäß eine Sandwichkonstruktion gewählt worden.For the structural design of the panel is a sandwich construction according to the invention chosen Service.
Sie erlaubt die Fertigung von leicht zu transportierenden, montagefertigen Modulen, die zusammensetzbar bzw. zu Großflächen über einfache Schlauchverbindungen koppelbar sind.It allows the manufacture of light transportable, ready-to-assemble modules that can be assembled or to large areas via simple hose connections can be coupled.
Der stabile Sandwichaufbau und das relativ geringe Gewicht erlauben es, vorzugsweise Heizwände mit einer Baulänge von 500 bis 2200 mm, einer Baubreite von 900 mm bis 1500 mm bei einer Bautiefe von 10 mm bis 30 mm zu fertigen, und zwar als Einflächen- oder als Mehrfächenmodul.The stable sandwich structure and that relatively low weight allow preferably using heating walls a length from 500 to 2200 mm, a width from 900 mm to 1500 mm to manufacture a construction depth of 10 mm to 30 mm, namely as a single surface or as a multi-module.
Die Kunststoffschaumeinbettung (
Der eingesetzte Polyurethanhartschaum ist recyclingfähig und erzeugt beim Erhitzen keine giftigen Dämpfe. Er besteht bis zu 98% aus geschlossenen Mikro-Zellen/Poren, die mit nichtbrennbarem Gas gefüllt sind.The rigid polyurethane foam used is recyclable and does not produce toxic fumes when heated. It is up to 98% from closed micro-cells / pores containing non-flammable gas filled are.
Die Zellwände sind mit Flammhemmern vorzugsweise Natriumcarbonat, Bariumsulfat und/oder Aluminiumhydroxid, gefüllt.The cell walls are preferred with flame retardants Sodium carbonate, barium sulfate and / or aluminum hydroxide.
Die erfindungsgemäßen Heizelemente sind als Heiz- Strahler- Paneele in Form von Heizkörpern bzw. Heizwänden von beliebiger Größe einsetzbar. Die Heizelemente übernehmen in Wohn- und Gesellschaftsräumen neben der Heizfunktion auch eine raumgestalterische Funktion als Trennwand oder Raumteiler sowie als Heizmöbel (beheizte Sitzmöbel, beheizte Badewanne, Badewannenverkleidung u.a.). Die Anwendung als Wand- oder Deckenheizung wird entweder durch direktes Anbringen auf der Rohbau- oder vorhandenen Decke oder auf die Innenraumwand/Trockenbauwand. oder als abgehängte Decke realisiert.The heating elements according to the invention are Spotlight panels in the form of radiators or heating walls from any size can be used. The Take over heating elements in living and social rooms in addition to the heating function also a room design function as Partition wall or room divider and as heating furniture (heated seating, heated Bathtub, bathtub cladding, etc.). Use as a wall or ceiling heating is either installed directly on the Shell or existing ceiling or on the interior wall / drywall. or as a suspended Ceiling realized.
In der Ausführung als Decken- oder Wandheizstrahler werden flexible Kunststoffkapillarrohrmatten bevorzugt. Ihre Flexibilität erlaubt neben der Fertigung ebener auch die von gewölbten Flächenelementen.In the version as a ceiling or wall heater flexible plastic capillary tube mats are preferred. Your flexibility allows in addition to the production of even planar surface elements.
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