DE102007036139A1

DE102007036139A1 - Ein- oder mehrreihiger Heizkörper mit zumindest zwei verschieden ausgelegten Abschnitten

Info

Publication number: DE102007036139A1
Application number: DE102007036139A
Authority: DE
Inventors: Roger Dr. Schönborn; Christian Folger
Original assignee: Kermi GmbH
Current assignee: Kermi GmbH
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-05
Also published as: PL216199B1; PL384036A1; RU105723U1; CN101358753A; HU0700627D0; LV13916A; HUP0700627A2; DK200801052A; LV13916B; TR200706332A2; RU2007139265A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen zwei- oder mehrreihigen Heizkörper, insbesondere Flachheizkörper, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen einreihigen Heizkörper mit plattenförmig ausgebildetem Heizkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 20 sowie einen Elektroheizkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 39. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Heizkörper gemäß Patentanspruch 53 und einen weiteren Heizkörper nach Anspruch 56 mit einer Ventileinrichtung für derartige Heizkörper. Ferner betrifft die Erfindung eine Thermostateinrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Heizkörper zum Einsatz gelangen kann, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 77.

Description

Die Erfindung betrifft einen zwei- oder mehrreihigen Heizkörper, insbesondere Flachheizkörper, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen einreihigen Heizkörper mit plattenförmig ausgebildeten Heizkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 19 sowie einen Elektroheizkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 38. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Heizkörper gemäß Patentanspruch 51 und einen weiteren Heizkörper nach Anspruch 54 mit einer Ventileinrichtung für derartige Heizkörper. Ferner betrifft die Erfindung eine Thermostateinrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Heizkörper zum Einsatz gelangen kann, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 75.
Flachheizkörper werden üblicherweise aus profilierten bzw. mit Prägungen versehenen Halbschalen vorzugsweise aus Stahlblech gefertigt, die miteinander verschweißt sind und dabei waagrechte sowie senkrechte Strömungskanäle ausbilden können. Zur Erhöhung der Heizleistung werden üblicherweise profilierte Bleche (Konvektionsprofile bzw. -bleche) mit vorzugsweise Rechteckprofilen an den Heizkörperoberflächen angebracht. Flachheizkörper gehören – bezogen auf die Heizleistung – zu den günstigsten Heizkörpertypen und zeichnen sich neben vorteilhaften dekorativen und hygienischen Eigenschaften vor allem durch eine vergleichsweise geringe Masse aus, was sich vorteilhaft auf ihr Regelverhalten auswirkt, insbesondere im Hinblick auf energiesparende Heizungssysteme. Alternativ zu der beschriebenen Bauweise von Flachheizkörpern können die Heizplatten von Flachheizkörpern statt aus profilierten Halbschalen auch aus einzelnen flächigen Rohren zusammengesetzt sein. Dies hat weder auf die flächenspezifische Leistung noch auf das Betriebsverhalten Einfluss, sondern lediglich auf Optik und Herstellungskosten. Heizkörper dieser Bauweise sind daher im Weiteren nicht mehr explizit aufgeführt.
Heizungssysteme und damit auch Heizkörper sind üblicherweise auf die minimal auftretenden Außentemperaturen einer Heizungsperiode (sog. Auslegungsfall) ausgelegt, bei denen noch eine angenehme Raumtemperatur erbracht werden soll.
Als Parameter zur Auslegung des Heizkörpers dienen insbesondere die den Heizkörper durchströmende Wassermenge, der Strömungswiderstand sowie das Verhältnis der Heizkörperabschnitte mit überwiegend konvektiver und strahlender Wärmeabgabe. Sind diese Parameter mithin üblicherweise auf extreme Heizbedingungen abgestimmt, so erfordert gerade der so genannte Teillastbereich mit vergleichsweise niedriger geforderter Heizleistung, welcher den größten Teil der Heizperiode über vorherrscht, eine andere Auslegung und ein anderes Verhalten des Heizkörpers.
Um die geforderte Heizleistung zu erbringen, besitzen so genannte einreihige Flachheizkörper eine einzige Heizplatte mit im Wesentlichen einteiligem Aufbau. Dagegen besitzen zweireihige Flachheizkörper, d. h. Heizkörper mit einer vorderen, dem zu beheizenden Raum zugewandten Platte und einer dahinter angeordneten Platte, üblicherweise einen symmetrischen Aufbau, wobei die vordere und hintere Heizplatte stets symmetrisch, d. h. mit gleicher Wassermenge, angeströmt wird. Dies gilt entsprechend auch für die vordersten beiden Heizplatten eines drei- oder mehrreihigen Flachheizkörpers.
Mit steigendem Bewusstsein bezüglich des Heizungsenergieverbrauchs wurden die Anforderungen an die Wärmeisolationseigenschaften von Gebäuden so verschärft, dass die Heizkörper selbst an vergleichsweise kalten Tagen nur noch im Teillastbereich, d. h. mit niedriger Vorlauftemperatur, betrieben werden.
Gerade im Teillastbereich, d. h. bei vergleichsweise milder Außentemperatur, wirkt sich der genannte einteilige bzw. symmetrische Aufbau nachteilig aus. Im Teillastbereich müssen Heizkörper nur noch Heizleistungen von wenigen 100 Watt erbringen, so dass sie nur noch von vergleichsweise wenig Wasser durchströmt werden. Wegen des üblicherweise hohen Anteils der Konvektion an der Gesamtwärmeabfuhr wird der einzige oder vordere, dem Raum zugewandte Abschnitt eines einreihigen Heizkörpers mit Konvektionsblechen eine vergleichsweise geringe Temperatur aufweisen. Dieser nachteilige Effekt wird bei mehrreihigen Heizkörpern aufgrund des symmetrischen Aufbaus noch verstärkt, weil ja zur Heizung nicht nur der vordere Abschnitt dient sondern auch dahinter angeordnete Abschnitte. Somit wird über die vordere Heizplatte nur ein Teil der gesamten Wärme abgeführt. Bei niedriger Heizleistung bleibt die vordere Heizplatte somit vergleichsweise kalt. Im Vergleich zur Körpertemperatur kalte Heizkörperoberflächen wirken sich jedoch nachteilig auf das Raumklima aus, weil diese als unbehaglich empfunden werden.
Die DE 196 14 330 C1 zeigt einen Heizkörper mit zwei Heizplatten, die über eine Verbindungsleitung mit einem Ventil miteinander verbunden sind. Beide Heizplatten sind als Konvektoren ausgelegt, so dass die vorstehend wie auch nachstehend ausgewiesenen Nachteile auch hier auftreten.
Die DE 40 41 191 C2 betrifft den Anschluss an einen mehrlagigen Plattenheizkörper aus einem zwischen zwei Heizplatten angeordneten T-förmigen Anschlussstück.
Im Teillastbereich kommt hinzu, dass plötzlich hinzutretende Fremdwärmequellen, wie zum Beispiel unregelmäßige Sonneneinstrahlung, plötzlich eingeschaltete Glühbirnen, Deckenstrahler oder Computer sowie zusätzliche Personen im zu beheizenden Raum, zu einer weiteren Verringerung der erforderlichen Heizleistung führen, was bei hohem Konvektionsanteil des Heizkörpers gleichfalls sehr rasch zu kalten Heizkörperoberflächen führt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass mit zunehmend besserer Wärmeisolation der Gebäude ehedem auf hohe Heizleistungen ausgelegte Heizkörper auch bei extremen Außentemperaturen fast nur noch im Teillastbereich arbeiten brauchen.
Im Stand der Technik sind auch Ventileinrichtungen bekannt, bei denen über einen relativ geringen Hubbereich einer Verschlusseinrichtung, beispielsweise eines Ventiltellers, der gesamte, wenigstens annähernd lineare Regelbereich des Durchflussquerschnittes anfällt.
Die bekannten Ventileinrichtungen eignen sich damit nur für eine relativ grobe Steuerung, die bei Thermostatventilen nicht selten dazu führt, dass deren Steuerfunktion im Wesentlichen darin besteht, den gesamten Strömungsquerschnitt häufig zu öffnen und zu schließen, was zu einem relativ ungleichmäßigen Temperaturverlauf der Raumtemperatur eines entsprechend geregelten Wohnraumes führen kann.
Darüber hinaus ist es mit den bekannten Ventileinrichtungen lediglich möglich, einen einzigen Anschluss zu regeln, was bezüglich der bekannten Heizkörper bislang nicht nachteilig gewesen ist.
Letztlich sind im Stand der Technik hauptsächlich lediglich Heizkörper bekannt, die Heizabschnitte aufweisen, die einheitlich für die Wärmekonvektion und die Wärmeabstrahlung ausgebildet sind.
Die DE 296 02 171 U1 offenbart ein Thermostatventil, bei dem der Ventilkörper zulaufseitig abgeschrägt ist, bzw. keilförmig ausgebildet ist. Die schmale Seite des Keils ist einer Öffnung zugewandt, die einen strömungstechnischen Anschluss zu einer vorderen Heizplatte bildet. Eine andere Öffnung, der die Bezugszeichen zugeordnet sind, ist auf der breiten Seite des Keils vorgesehen. In diese Öffnung wird Heizmedium erst eingeleitet, wenn der breitere Bereich des keilförmigen Ventilkörpers von Hand oder über eine entsprechende Schrumpfung der Thermostatkapsel innerhalb des Thermostatventils über eine relativ große Strecke zurückgezogen worden ist. Da keine zwei verschiedenen Verschlusseinrichtungen vorgesehen sind, sondern lediglich ein keilförmiger Ventilkörper kann dieser Ventilkörper nur einheitlich bewegt werden.
Die DE 24 28 511 A1 zeigt ein Ventil, bei dem auf dem Ventilstift zwei Ventilfedern angeordnet sind, wobei die eine Ventilfeder in einem bestimmten Verstellungsbereich der anderen Ventilfeder entgegenwirken bzw. mit dieser kooperieren kann. Auf diese Weise wird eine Manipulation der Kennlinie des Ventils durchgeführt, wie dies im übertragenen Sinne auch mit der Thermostateinrichtung gemäß dem nachfolgend erörterten Erfindungsgegenstand der Fall ist.
Mit steigendem Bewusstsein bezüglich des Heizungsenergieverbrauchs jedoch werden an neue Bauwerke hinsichtlich der Wärmeisolationseigenschaften schärfere Anforderungen gestellt. Während bislang ein Raum beispielsweise einen Wärmebedarf von 3000 Watt hatte und die Heizflächen in einem entsprechenden Raum auf diesen maximalen Wärmebedarf eingestellt sein mussten, kann der gleiche Raum, der in einem nach der Wärmeschutzverordnung 95 hergestellten Bauwerk vorgesehen ist, nunmehr einen Wärmebedarf von 700 Watt haben. Bei dem Wärmebedarf eines entsprechenden Raumes, der maximal und minimal auftreten kann, sind zusätzlich weitere Einflüsse zu berücksichtigen. So können in dem betreffenden Raum weitere Wärmequellen vorhanden sein. Zum Beispiel kann in dem Raum ein Computer sein, es können Audio- und Videogeräte aktiv oder im Stand-By-Betrieb abgestellt sein, es können eine oder mehrere Personen in dem Raum sein, durch eines oder mehrere Fenster kann Sonnenlicht einfallen und dergleichen mehr. Diese Einflüsse können dazu führen, dass ein vorgesehener Heizkörper mit einer Leistungsreduzierung von bis zu 600 Watt oder mehr betrieben werden muss, damit die Raumtemperatur nicht über Gebühr ansteigt. Bei einem Heizkörper mit einer Leistung von 3000 Watt macht die auszuregelnde Diskrepanz von 600 Watt eine zu regelnde Leistungsschwankung von 20% der Gesamtleistung des betreffenden Heizkörpers aus. Bei einer Heizkörperleistung von 700 Watt machen 600 Watt Schwankungsbandbreite eine auszuregelnde Diskrepanz von 86% aus.
Damit ergeben sich folgende Gesichtspunkte:

1. Die in einem Raum erforderliche Wärme kann in der Regel durch einen Heizkörper bereitgestellt werden, der ausschließlich Strahlungswärme zur Verfügung stellt, die für die Gesundheit der Rauminsassen wesentlich vorteilhafter ist, da die Lufttemperatur geringer sein kann, während der Wärme- und Behaglichkeitseindruck für die Rauminsassen verbessert wird. Darüber hinaus tritt durch die verringerte Luftkonvektion eine verringerte Belastung der Raumluft mit Staubpartikeln auf.
2. Die zu regelnde Leistungsbandbreite erhöht sich, so dass der für eine merkliche Regelung heranziehbare Hubbereich bei einem Ventil größer sein müsste.
3. Im Falle von überhöhten Leistungsanforderungen an einen ansonsten für den erforderlichen Wärmeverlust eines Raumes ausgelegten Strahlungsheizkörpers muss für Spitzenbelastungen, beispielsweise, wenn ein Raum massiv gelüftet wird oder nach einer längeren Kaltperiode aufgeheizt werden muss, der Heizkörper leistungsmäßig ergänzt werden können. Diese leistungsmäßige Ergänzung muss steuerbar sein.
4. Durch die geringere Leistungsaufnahme eines nach früheren Wärmeschutzverordnungen hergestellten Hauses müssen thermostatisch die betreffenden Ventileinrichtungen bzw. Heizkörper in einem wesentlich engeren Bereich geregelt werden können, weshalb auch Thermostate mit einem schnelleren bzw. einem steileren und/oder nichtlinearen Ansprechverhalten wünschenswert wären, wobei derartige Thermostateinrichtungen ohne eine komplizierte Elektronik auskommen können sollten, das heißt, rein mechanisch arbeiten können sollten.

Angesichts dieser Problemlage hat die Erfindung die Aufgabe, die eingangs genannten ein- bzw. mehrreihigen Heizkörper unter Beibehaltung der erreichbaren Heizleistung im Hinblick auf die besonderen Bedingungen im Teillastbereich dahingehend weiterzubilden, dass die Raumbehaglichkeit erhöht werden kann, dass die dem Raum zugewandte Oberfläche oder zumindest größere Teilabschnitte davon im Teillastbereich möglichst warm sein sollen, ferner dass der Heizkörper in seiner Auslegung an einen Voll- und Teillastbetrieb angepasst werden kann, so dass insgesamt die vorteilhaften Eigenschaften von Flachheizkörpern in jeder Hinsicht beibehalten oder gar gesteigert werden können. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die obigen Problemkreise, die die Wärmeschutzverordnung 95 aufwirft, abdecken zu können. Insbesondere sollen eine Ventileinrichtung mit einem verbesserten Ansprechverhalten bzw. einem diversifizierten Durchflussregelverhalten und ein entsprechender Heizkörper für einen regelmäßigen Strahlungswärmebedarf mit einem Zusatzleistungsvermögen und eine Thermostateinrichtung mit einem nichtlinearen bzw. schnellen Ansprechverhalten bereitgestellt werden, um die durch das gestiegene Bewusstsein bezüglich des Heizungsenergieverbrauchs aufgeworfenen Problemkreise abdecken zu können.
Unter vorteilhaften Eigenschaften seien hier insbesondere die hohe Heizleistung bei vergleichsweise niedrigen Heiz- und Herstellungskosten sowie das gute Regelverhalten verstanden, also Merkmale, die sich unmittelbar auf die Behaglichkeit und das Raumklima des beheizten Raumes auswirken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 19, 38, 52, 54 bzw. 75 gelöst.
Hierzu weist ein erfindungsgemäßer zwei- oder mehrreihiger Heizkörper vorzugsweise einen einzigen Vorlaufanschluss auf, der nur mit der vorderen bzw. raumseitigen Heizplatte verbunden ist. Warmes Wasser, das durch diesen Vorlauf einströmt, wird entlang der oberen Längskante der vordersten Heizplatte und durch hierzu senkrecht verlaufende und geeignet ausgebildete Strömungskanäle möglichst gleichförmig über den vordersten, dem Raum zugewandten Abschnitt verteilt. Unabhängig davon, ob der Heizkörper im Volllast- oder Teillastbereich betrieben wird, wird dem vorderen Abschnitt somit wärmeres Wasser zugeführt als den übrigen Abschnitten. Folglich wird sich der vordere Abschnitt bei gleicher Heizleistung wärmer und somit behaglicher anfühlen als bei herkömmlichen Systemen. Vorzugsweise wird dieser vorteilhafte Effekt noch dadurch verstärkt, dass der vordere Abschnitt einen höheren Strahlungsanteil als die übrigen Abschnitte des Heizkörpers besitzt.
Damit das Wasser von dem vorderen in den oder die dahinter angeordneten Abschnitte strömen kann, ist zumindest ein Verbindungsrohr vorgesehen, das vorzugsweise in einem unteren Eckbereich des Heizkörpers angeordnet ist. Wasser, das in die dahinter angeordnete Heizplatte einströmt, wird vorzugsweise zunächst in Richtung der oberen Längskante nach oben geführt, von einem dort befindlichen Querkanal wieder verteilt und über hierzu senkrecht verlaufende Strömungskanäle einem Rücklaufanschluss im unteren Eckbereich zugeführt.
Falls drei oder mehr Heizplatten vorgesehen sind, so kann die Führung des Wassers im dritten und allen folgenden Abschnitten entsprechend erfolgen, was strömungstechnisch der Reihenschaltung von drei oder mehr Heizkörpern entspricht. Bei einem dreireihigen Heizkörper ist jedoch auch die Parallelschaltung der hinteren beiden Heizplatten und deren Serienschaltung mit der vordersten Heizplatte möglich, wozu zweckmäßig das Verbindungsrohr zwischen der vordersten und der zweiten Heizplatte bis zur hintersten Heizplatte durchgeführt wird.
Vorteilhaft ist, dass in jedem Fall zunächst der vordere Heizkörper mit Warmwasser versorgt wird, so dass dieser gerade im Teillastbereich im Vergleich zu herkömmlichen Heizkörpern eine höhere Oberflächentemperatur aufweisen wird, so dass dieser ein wesentlich behaglicheres Raumklima vermitteln kann.
Da der erste bzw. vordere Heizkörperabschnitt über seine gesamte Oberfläche gerade im Teillastbereich vergleichsweise gleichmäßig erwärmt wird, ist es somit selbst bei niedriger Heizleistung noch möglich, einen Strahlungsausgleich zur kalten Oberfläche eines über dem Heizkörper angeordneten Fensters vorzunehmen. Dies ist bei herkömmlichen Heizkörpern aufgrund des hohen Konvektionsanteils nicht möglich.
Ein weiterer Vorteil ist, dass ein erfindungsgemäßer Heizkörper ein gleichmäßigeres Temperaturprofil auf den Heizkörperoberflächen ermöglicht. Indem nämlich das einströmende Wasser zuerst ausschließlich über die vordere, dem Raum zugewandte Heizplatte geführt wird, wird die Wassertemperatur nach Durchströmen des vorderen Heizkörpers beispielsweise im Volllastbetrieb noch nicht die Rücklauftemperatur erreicht haben, wie es ja bei herkömmlichen Systemen der Fall wäre, sondern einen Wert annehmen, der in etwa in der Mitte zwischen der Vorlauf- und der Rücklauftemperatur liegt. Somit ist die Temperaturverteilung über die Heizkörperoberfläche gleichmäßiger, was die Auslegung des Heizkörpers sowie seine Konstruktion erleichtert. Ganz besonders vorteilhaft ist das gleichmäßigere Temperaturprofil gerade im Teillastbereich, was allein schon an dem Beispiel ersichtlich wird, wenn ein Heizkörperthermostat die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers so einstellt, dass die Wassertemperatur nach Durchlaufen des vorderen Heizkörpers nahezu auf Raumtemperatur abgefallen ist, wohingegen dies bei gleicher Heizleistung für einen herkömmlichen, symmetrisch angeströmten Heizkörper bereits in der Mitte des Heizkörpers der Fall wäre, dessen Oberfläche sich somit größtenteils kalt und unbehaglich anfühlen würde.
Zweckmäßigerweise wird zum Beispiel ein zweireihiger Heizkörper nur an seiner hinteren Heizplatte mit Konvektionsprofilen versehen sein, so dass ein solcher erfindungsgemäßer Heizkörper raumseitig einen relativ großen Strahlungsanteil an der Gesamtheizleistung aufweist, der hintere Konvektionsabschnitt aber im Teillastbereich nicht mehr erwärmt wird. Genügt ein solcher Heizkörper dem so genannten Auslegungsfall, der die maximale Heizleistung bei sehr niedriger Außentemperatur vorgibt, so wird dieser gerade bei relativ milden Außentemperaturen, die ja überwiegend vorherrschen, einen vergleichsweise hohen Strahlungsanteil aufweisen. Bei niedrigen Außentemperaturen wird hingegen auch die hintere Heizplatte erwärmt, so dass der Konvektionsanteil größer wird.
Vorteilhaft ist, dass der Heizkörperexponent eines solchen Heizkörpers nicht über den gesamten Temperaturbereich konstant ist, sondern im Teillastbereich aufgrund des sehr viel größeren Strahlungsanteils kleiner ist als bei größeren Heizleistungen, wo der Konvektionsteil größer ist. Somit ist im Teillastbereich zum Erreichen einer bestimmten Heizleistung eine vorteilhaft niedrigere Vorlauftemperatur erforderlich. Somit hilft ein erfindungsgemäßer Heizkörper gerade im Teillastbereich, der einen Großteil des Heizbetriebes ausmacht, Heizkosten zu sparen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass erfindungsgemäß die dem Raum zugewandte Heizplatte wärmer ist, was zwar eigentlich bei jedem Heizkörper erwünscht ist, weil ja nicht die hintere Wand sondern vor allem der Raum beheizt werden soll, was jedoch bei der symmetrischen Auslegung herkömmlicher Heizkörper nicht realisierbar ist. Somit geht weniger Wärme durch die hinter Heizkörpern häufig dünnere Wandisolierung nach außen hin verloren. Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Heizkörper zusätzlich an seiner Rückseite mit einem Strahlungsschirm versehen, und zwar üblicherweise aus Aluminium in mehrlagiger bzw. Sandwich-Bauweise, um die Wärmeisolation zur Wand hin vorteilhaft zu erhöhen. Zweckmäßig ist ein solcher Strahlungsschirm auch zwischen der vorderen und der hinteren Heizplatte vorgesehen, um die vordere Heizplatte von der hinteren Heizplatte thermisch zu isolieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass die numerische Simulation und damit die Auslegung eines erfindungsgemäßen Heizkörpers erleichtert wird, weil gerade Singularitäten bzw. in diesem Fall ein sehr großer lokaler Wärmeverlust sehr schwierig zu simulieren sind.
Weitere Vorteile ergeben sich bei speziellen Anwendungen wie in Kindergärten oder bei der Verwendung in Fernwärmesystemen. So ist es gerade bei Heizkörpern in Kindergärten erwünscht bzw. bereits gesetzliche Auflage, dass die vordere Heizplatte unter gar keinen Umständen höhere Temperaturen als beispielsweise ca. 50°C erreichen darf. Während dies bei üblichen Heizkörpern nur durch eine Verringerung der Vorlauftemperatur und somit der Heizleistung möglich ist, braucht man den erfindungsgemäßen Heizkörper nur umzudrehen, so dass die heißere Heizplatte nicht raumseitig sondern wandseitig angeordnet ist, wodurch bei gleicher Heizleistung die Gefahr einer Verbrühung nicht mehr entsteht. Eine solche Anordnung würde bevorzugt auch in Fernwärmesystemen, insbesondere in Ländern des ehemaligen Ostblocks, verwendet werden, wo teilweise Vorlauftemperaturen von bis zu 130°C realisiert sind. Bei üblichen Heizkörpersystemen, die symmetrisch angeströmt werden, verbrühen sich die Hausbewohner regelmäßig, insbesondere in der Nähe des Vorlaufanschlusses. Auch in einem solchen Fall braucht man den erfindungsgemäßen Heizkörper einfach umdrehen, so dass dann die raumseitige Heizplatte eine vergleichsweise akzeptable Temperatur annimmt. Sollte die Wärmeisolierung oder das Fernwärmesystem zu einem späteren Zeitpunkt verbessert werden, so braucht man bei dann niedrigeren Vorlauftemperaturen den erfindungsgemäßen Heizkörper einfach nur umzudrehen, so dass dann die oben genannten vorteilhaften Eigenschaften voll zum Tragen kommen, ohne dass ein neuer Heizkörper angeschafft werden muss.
Üblicherweise befinden sich sowohl der Vorlauf- als auch der Rücklaufanschluss an einer Seitenkante des Heizkörpers. Gerade bei längeren Heizkörpern wird jedoch gemäß einer weiteren Ausführungsform einem mittigen Anschluss der Vorzug gegeben. Dabei wird zweckmäßigerweise das Warmwasser mittig in die vordere Heizplatte eingespeist, wo es sich sodann in eine linke und rechte Strömung verzweigt, bis es – im Falle eines zwei- bzw. mehrreihigen Heizkörpers – im Bereich der Mitte der hintersten Heizplatte wieder in den Wasserrücklauf zurückgespeist wird. Zweckmäßigerweise wird dabei das Warmwasser am oberen Rand des vorderen Heizkörpers eingespeist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich jedoch sowohl der Vorlauf als auch der Rücklauf am unteren Rand des Heizkörpers, wozu es erforderlich ist, dass das einströmende Warmwasser wie nachstehend beschrieben nach oben geführt wird. Dies ist auch am hinteren Heizkörper notwendig, nachdem das Wasser aus dem vorderen in den hinteren Heizkörper eingeströmt ist.
Vorteilhaft an einem mittigen Anschluss ist gerade bei langen Heizkörpern wiederum die sehr gleichmäßige Temperaturverteilung, braucht doch Warmwasser, welches den Heizkörper im Teillastbetrieb mit vergleichsweise niedriger Strömungsgeschwindigkeit durchströmt, nur die halbe Heizkörperlänge zurückzulegen, bevor es den vorderen Heizkörper verlässt, so dass sich auch die seitlichen Randabschnitte des Heizkörpers noch warm anfühlen können. Ein weiterer Vorteil dieser Anschlussvariante ist, dass ein solcher Heizkörper gerade bei niedrigen Außentemperaturen, wenn kalte Glasflächen über dem Heizkörper zu so genannten Kaltluftwalzen führen, diese entlang der gesamten Heizkörperlänge durch aufströmende Warmluft verwirbelt und überkompensiert werden können. Somit hat man weder an dem vorderen noch an dem hinteren Ende des Heizkörpers kalte Fallluft an den Füßen zu befürchten, wie es bei einem gleichseitigen Anschluss von Vor- und Rücklauf der Fall wäre.
Die genannten Lösungsprinzipien können jedoch nicht nur für mehrlagige, sondern auch für einlagige Heizkörper verwendet werden. Dadurch wird bei vergleichbarer Gesamtauslegung ein Heizkörper mit vorteilhaft großem Strahlungsanteil möglich, der gerade bei niedrigen Heizleistungen eine sich angenehm warm anfühlende Heizkörperoberfläche aufweist, während ein solcher Heizkörper bei hohen Heizleistungen dennoch über einen ausreichend großen Konvektionsanteil verfügt, so dass dieser auch für die wenigen extrem kalten Wintertage ausreicht.
Ein solcher erfindungsgemäßer einreihiger Heizkörper weist gemäß Patentanspruch 19 wenigstens zwei verschieden ausgelegte Abschnitte auf, von denen ein erster Abschnitt, der vorzugsweise dem zu beheizenden Raum zugewandt ist, in Strömungsrichtung gesehen vor den übrigen Abschnitten angeordnet ist.
Bei einem solchen Heizkörper strömt das Wasser zunächst über einen Vorlaufanschluss in einen ersten Abschnitt, der sich vorzugsweise im oberen Bereich des Heizkörpers befindet. Sollte der Vorlaufanschluss jedoch aus baulichen Gründen am unteren Rand des Heizkörpers vorgesehen sein, so wird das Wasser erfindungsgemäß zunächst in den oberen Abschnitt umgelenkt, beispielsweise mit Hilfe eines speziell ausgestalteten Strömungskanals oder der nachfolgend beschriebenen Stützeinlage bzw. Abstandseinrichtung. Anschließend wird das Wasser über die gesamte obere Längskante des Heizkörpers verteilt und in Richtung des Rücklaufes umgelenkt. Vorzugsweise weist der erste Abschnitt keine Konvektionsprofile auf, wodurch ein sehr großer Strahlungsanteil an der Wärmeabfuhr von etwa 50% für diesen Abschnitt möglich wird. Anschließend gelangt das Wasser dann über einen zweiten Abschnitt, der vorzugsweise mit Konvektionsprofilen versehen ist und sich üblicherweise am unteren Bereich des Heizkörpers befindet, zum Rücklauf. Bevorzugt und auch aus hygienischen Gründen befinden sich die Konvektionsprofile in diesem Abschnitt an der dem Raum abgewandten Seite des Heizkörpers.
Vorteilhaft ist, dass sich ein solcher Heizkörper aufgrund der Querverteilung des Strömungsmittels über seine gesamte Länge bzw. Breite warm anfühlt, und zwar wegen des hohen Strahlungsanteils selbst noch im Teillastbetrieb. Auch wenn der untere Abschnitt bei niedrigen Heizleistungen "kalt" bleibt, so wird gerade der im Vergleich zu herkömmlichen einreihigen Heizkörpern besonders warme obere Abschnitt um so mehr als angenehm empfunden. Vorzugsweise ist dieser Abschnitt deshalb auf Kniehöhe angeordnet, insbesondere bei Heizkörpern für Bürogebäude.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn der Strahlungsabschnitt unmittelbar mit einer Isolation versehen ist, die sich wenigstens über einen größeren Bereich seiner Rückseite erstrecken sollte. Bei dieser Ausführungsform lässt sich der Konvektionsanteil des Strahlungsabschnittes noch weiter verringern und durch eine Verringerung des konvektiven Wärmeverlustes die Oberflächentemperatur sowie der Strahlungsanteil ganz deutlich vergrößern.
Um diesen Effekt zu verstärken, ist eine Trennung auch der Strömungsverhältnisse im ersten und zweiten Abschnitt zweckmäßig, was z. B. durch einen größeren Strömungswiderstand oder längere Strömungswege bzw. eine größere Wärmeaustauschfläche im ersten Abschnitt erreicht wird.
Hierzu erstrecken sich die Strömungskanäle im ersten Abschnitt vorzugsweise in horizontaler Richtung, während diese in den übrigen Abschnitten, wie sonst üblich, in vertikaler Richtung verlaufen. Bevorzugt wird der erste Abschnitt durch einen Trennsteg von den übrigen Abschnitten getrennt, der von mindestens einem Verbindungskanal durchbrochen wird. Durch eine mäanderförmige Strömungsführung im ersten Abschnitt und die Anordnung des Verbindungskanals vorzugsweise diametral gegenüber dem Vorlaufanschluss, wird eine vorteilhaft große Wärmeaustauschfläche im ersten Abschnitt erreicht, um den Strahlungsanteil zu erhöhen.
Vorteilhaft ist, dass auch der einreihige Heizkörper aufgrund des unterschiedlichen Verhältnisses zwischen Konvektions- und Strahlungsanteil im Teil- und Vollastbetrieb einen nichtlinearen Heizkörperexponenten besitzt, der sich gerade bei niedrigen Heizleistungen vorteilhaft verkleinert, was zu einer Heizkostenersparnis führt, wie zuvor beschrieben.
Dieser vorteilhafte Effekt kann sowohl bei ein- als auch mehrreihigen Heizkörpern zusätzlich noch dadurch verstärkt werden, dass mittels einer regelbaren Mechanik insbesondere bei niedrigen Heizleistungen Abdeckbleche über die Konvektionsprofile geschoben werden, wodurch die Konvektion von Luft behindert und somit derjenige Anteil der Wärme, der über Wärmestrahlung abgegeben wird, noch weiter gegenüber dem durch Konvektion abgeführten Anteil erhöht werden kann.
Bevorzugt versieht man deshalb den erfindungsgemäßen Heizkörper in demjenigen Abschnitt, dem im Teillastbetrieb weniger Wärme zugeführt wird, mit einem Temperatursensor. Üblicherweise befindet sich dieser Abschnitt am unteren Ende des Heizkörpers. Bevorzugt ist der Temperatursensor mit einem Ausdehnungsvolumen verbunden, das über eine temperaturabhängige Stellbewegung eine Abdeckjalousie, wie oben erwähnt, verschiebt. Die Stellbewegung wird dabei gerade so geregelt, dass die konvektive Wärmeabfuhr bei größeren Heizleistungen und somit höheren Temperaturen im Sensorbereich größer wird.
Vorteilhaft ist, dass der Heizkörperexponent in diesem Fall noch variabler ausgelegt werden kann, so dass sich selbst für den Fall, dass sich die Konvektionsprofile über die gesamte Oberfläche des Heizkörpers erstrecken, ein Heizkörper mit optimaler Heizleistung im Volllastbetrieb bei optimal hohem Strahlungsanteil im Teillastbetrieb realisieren lässt.
Weitere Vorteile ergeben sich bei einem einreihigen Heizkörper, wenn seine Seitenabschnitte nach hinten bzw. wandseitig zurück gebogen werden, um sich bei zweimaligem und im Wesentlichen rechtwinkligen Biegen auf der rückwärtigen Seite parallel und mit Abstand zu der vorderen Platte zu erstrecken. Diese Ausführungsform kommt dem eines zweireihigen Heizkörpers sehr nahe. Bei einem solchen Heizkörper wird zweckmäßigerweise der mittlere Abschnitt nicht mit Konvektionsprofilen versehen sein, damit in diesem, dem Raum zugewandten Abschnitt, der Strahlungsanteil möglichst groß ist. An den zurückgebogenen Seitenabschnitten sind dagegen bevorzugt jeweils Konvektionsprofile angebracht, die sich dort bevorzugt über die gesamte Oberfläche des Heizkörpers erstrecken.
Falls sich die rückwärtigen Heizkörperflächen nahezu über die gesamte Breite der Vorderfläche erstrecken, wird der dem Raum zugewandte Mittelabschnitt zweckmäßigerweise mit dem Vorlaufanschluss versehen sein, während rückseitig die dann vorhandenen zwei Rücklaufanschlüsse zusammengeführt werden. Neben der insbesondere im Teillastbetrieb gleichmäßiger erwärmten Vorderfläche ist an dieser Ausführungsform besonders vorteilhaft, dass sie eigentlich einem zweilagigen Heizkörper nahe kommt, ohne dass hierzu zwei Heizkörper durch Verbindungsrohre miteinander verbunden werden müssten, was üblicherweise zu höheren Herstellungskosten führt. Das geeignete Verbiegen eines einlagigen Heizkörpers ist hingegen vergleichsweise einfach zu realisieren.
Gerade für Länder mit milden Wintern erweist sich eine weitere Variante des erfindungsgemäßen einreihigen Heizkörpers als besonders vorteilhaft, bei welcher der Rücklauf rohrartig ausgebildet ist und sich hinter dem Heizkörper über einen wesentlichen Teil dessen Länge erstreckt. Zweckmäßigerweise ist dieser Rücklauf mit mehreren bevorzugt kreis- oder rechteckförmigen Konvektionslamellen versehen, die bei kühlen Außentemperaturen den durch Konvektion abgeführten Wärmeanteil erheblich heraufsetzen, die sich jedoch an milden Tagen und insbesondere im Teillastbetrieb kaum noch erwärmen, weil sich das Warmwasser ja bereits an der vorderen Heizkörperfläche auf Raumtemperatur abgekühlt hat. Zweckmäßigerweise wird bei dieser Ausführungsform die vordere Heizkörperfläche gar nicht mit Konvektionsblechen versehen sein.
Vorteilhaft ist, dass bei dieser Ausführungsform bei vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten ein Heizkörper mit ausreichender Heizleistung und exzellentem Regelverhalten geschaffen werden kann. Bevorzugt wird hierzu ein bereits mit Konvektionskörpern versehenes Rohr verwendet, das als preisgünstige Meterware erhältlich ist. Der Durchmesser dieses Rohres sowie die Gesamtfläche der Konvektionskörper kann an die Auslegung des Heizkörpers angepasst werden. Bevorzugt ist ein solcher Heizkörper zusätzlich auch an seiner vorderen Heizkörperfläche mit Konvektionsprofilen versehen, die zusätzlich durch die bereits erwähnte verstellbare Abdeckjalousie abgedeckt werden können.
Damit die Strömung wie zuvor beschrieben von einem unteren Eckbereich nach oben hin umgelenkt werden kann, verwendet die Erfindung so genannte Stützeinlagen bzw. Abstandseinrichtungen mit einem ausgeformten Abströmrohr und einer Querbohrung. Im bestimmungsgemäßen Einbau befindet sich die Querbohrung in Verlängerung eines Anschlussabschnittes, d. h. des Vorlauf- bzw. des Rücklaufanschlusses, oder in der Verlängerung eines Verbindungsrohres zur Verbindung der vorderen mit der hinteren Heizplatte. Außerdem befindet sich das Abströmrohr in einem der sich in vertikaler Richtung erstreckenden Strömungskanäle einer Heizplatte, so dass die Abströmung vorteilhaft in einen bestimmten Strömungskanal konzentriert werden kann.
Vorteilhaft ist, dass sich bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Stützeinlage bzw. Abstandseinrichtung der Vorlaufanschluss im unteren Bereich des Heizkörpers befinden kann, ohne dass eine außerhalb des Heizkörpers befindliche Ventilgarnitur mit Steigrohr zur Führung des Wassers nach oben hin verwendet werden muss. Dies hilft zusätzlich Herstellungskosten zu sparen.
Eine erfindungsgemäß aufgebaute Ventileinrichtung, die bevorzugt für einen Heizkörper nach Anspruch 54 zum Einsatz gelangen kann, weist ein Gehäuse sowie einen Vor- und einen Rücklauf auf, wobei zwischen dem Vor- und dem Rücklauf eine Verschlusseinrichtung vorgesehen ist, etwa ein Ventilteller und ein Ventilsitz. Erfindungsgemäß ist diese Ventileinrichtung mit mindestens zwei Vorläufen oder mindestens zwei Rückläufen versehen, wobei die Verschlusseinrichtung jedem der zwei Vorläufe oder jedem der zwei Rückläufe zugeordnet ist. Dabei kann die Verschlusseinrichtung bzw. der Ventilteller in einem in etwa den Durchmesser des Ventiltellers aufweisenden Leitungsabschnitt bspw. zwischen den Vorläufen und dem Rücklauf vorgesehen sein, wobei die beiden Vor- bzw. Rückläufe in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind, so dass durch Verstellen des Ventiltellers zunächst der eine Vorlauf bzw. Rücklauf mit zunehmender Verstellung durchströmt werden kann und anschließend der weitere Vor- bzw. Rücklauf durch weiteres Verstellen des Ventiltellers ebenfalls nach und nach und schließlich vollständig durchströmt werden kann.
Dabei kann ein gewisser Leckstrom durch den Leitungsabschnitt an dem teilweise geöffneten Ventilteller vorbei ohne weiteres akzeptiert werden, da eine entsprechend geringe Leckrate bei den in Zentralheizungssystemen verwendeten geringen Drücken nicht zu einer Zirkulation durch diesen Bereich hindurch führt.
Eine entsprechende Ventileinrichtung kann verwendet werden, um beispielsweise zwei verschiedene Heizkörper mit Heizmedium anzuströmen, beispielsweise einen vorderen, in den Raum hineingerichteten Strahlungsabschnitt und einen hinter diesem befindlichen Konvektionsabschnitt. Andererseits kann dieses Ventil auch mit beiden Vor- oder auch Zu- bzw. Rück- oder auch Abläufen an eine Anschlussleitung angesetzt sein, so dass beim Öffnen bzw. Freigeben der ersten Zu- bzw. Ablauföffnung ein längerer erster, im Wesentlichen linearer Regelbereich zugänglich wird, an den dann beim Öffnen des zweiten Zu- bzw. Ablaufs ein weiterer linearer Regelbereich anschließt. Entsprechende lineare Regelbereiche treten dementsprechend auch beim Zurückregeln bzw. Schließen des Ventiltellers auf.
Um jeden der Zu- bzw. Abläufe der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung separat auch vollständig ohne Leckrate schließen zu können, kann jedem der zwei Zuläufe oder jedem der zwei Abläufe eine Verschlusseinrichtung, insbesondere ein Ventilteller mit diesem zugeordneten Ventilsitz, zugeordnet werden. Hierbei können durch Öffnen erst der ersten Verschlusseinrichtung bzw. des ersten Ventiltellers, beispielsweise zunächst ein Heizabschnitt eines Heizkörpers und anschließend ein weiterer Heizabschnitt eines Heizkörpers, mit Heizmedium angeströmt werden bzw. umgekehrt, von der Anströmung mit einem Heizmedium ausgeschlossen werden. Werden wiederum beide Zu- bzw. Ablauföffnungen in eine Leitung überführt, so kann die lineare Charakteristik des erfindungsgemäßen Ventils wiederum wesentlich verlängert werden.
Bevorzugt werden die Verschlusseinrichtungen bzw. Ventilsitze koaxial bzw. axial fluchtend und nach Wunsch hintereinander angeordnet. Wenn die Verschlusseinrichtungen bzw. Ventilteller sodann über einen vorgesehenen Ventilstößel von einem Einstellknopf oder einem entsprechenden Thermostatkopf angesteuert werden, lassen sich die beiden Ventilteller bei unterschiedlichen Temperaturen öffnen, um die Heizleistung eines entsprechend angeschlossenen Heizkörpers passend zur Raumtemperatur freizusetzen. Gleichermaßen lässt sich natürlich auch die Ventileinrichtung gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform ansteuern, wobei die betreffenden zwei Zu- bzw. Abläufe nicht notwendigerweise als kreisförmige Öffnungen ausgebildet sein müssen, sondern auch als schlitzförmige, ovale oder dreieckige Öffnungen ausgebildet sein können. Dabei ist mit einzubeziehen, dass das Ventilgehäuse bzw. der Ventilkörper mit den Zu- und Abläufen aus Kunststoff hergestellt sein kann, wobei der Ventilkörper eventuell in ein Messing- oder Rotgussgehäuse oder auch in ein Kunststoffgehäuse eingesetzt bzw. eingepresst werden kann.
Um für einen einzelnen Heizkörper einen längeren linearen Regelbereich zur Verfügung stellen zu können, reicht es im Prinzip auch aus, wenn ein größerer Strömungsquerschnitt sukzessive freigegeben wird, beispielsweise indem zwei in einer Ebene befindliche Ventilteller nacheinander angehoben werden. Dabei kann der eine Ventilteller im mittleren Bereich des anderen Ventiltellers beweglich vorgesehen sein. Durch Anheben des inneren Ventiltellers wird dann zunächst ein bestimmter Strömungsbereich freigegeben, wobei sodann der den ersten Ventilteller umgebende ringförmige zweite Ventilteller angehoben werden kann, um dadurch den freien Strömungsquerschnitt durch die Ventileinrichtung zu erhöhen und um hierdurch den linearen Regelbereich zu verlängern.
Eine der beiden Verschlusseinrichtungen bzw. einer der beiden Ventilteller sollte gegenüber dem anderen Ventilteller vorbelastet sein, so dass er bei der Verstellung der einen Verschlusseinrichtung, bevorzugt Ventilteller, über eine vorzugsweise einstellbare Verstellstrecke unbeeinflusst in seiner wenigstens im Wesentlichen geschlossenen Stellung verharrt, um dann ebenfalls in den Durchfluss durch die Ventileinrichtung regelnder Weise bewegt zu werden. Dabei kann die eine Verschlusseinrichtung unmittelbar mit einem Ventilstößel verbunden sein, wobei die andere Verschlusseinrichtung beispielsweise über eine Federeinrichtung gegen den ihr zugeordneten Ventilsitz gepresst bleiben kann. An der einen Verschlusseinrichtung kann dabei bevorzugt eine Mitnahmeeinrichtung vorgesehen sein, die die andere Verschlusseinrichtung ab einem bestimmten Verstellungsgrad des einen Ventiltellers gegenüber dem anderen Ventilteller mitnimmt, selbst wenn die vorgesehene Federeinrichtung den anderen Ventilteller immer noch gegen den diesem zugeordneten Ventilsitz drücken sollte.
Natürlich kann die Mitnahme der anderen Verschlusseinrichtung bzw. des anderen Ventiltellers auch anders ablaufen. So kann beispielsweise die den anderen Ventilteller gegen den diesem zugeordneten Ventilteller pressenden Federeinrichtung in ihren Federweg und ihre Federkraft so ausgebildet sein, dass die Federkraft bei einer bestimmten Einstellung nachlässt und die voll in eine Ruhestellung zurückgekehrte Feder den Ventilteller mitnimmt, wodurch die zugeordnete Öffnung nach und nach zunehmend und schließlich vollständig freigegeben werden kann.
Hier gibt es diverse Möglichkeiten der mechanischen Realisierung, die dem Fachmann bei der Durchsicht der vorliegenden Offenbarung vor Augen geführt werden und die dementsprechend auch von dem grundsätzlichen Prinzip der vorliegend offenbarten Erfindung umfasst werden sollen.
Bei einer denkbaren Ausführungsform der Ventileinrichtung gemäß der Erfindung kann auch jeder der eingesetzten Verschlusseinrichtungen bzw. Ventilteller eine separate Verstellmechanik zugeordnet sein. Aus Platzgründen und um eine bessere Regelbarkeit zu ermöglichen, ohne Synchronisationsprobleme bewältigen zu müssen, wird jedoch eine Verstellmechanik für beide Ventilteller zu bevorzugen sein, wobei diese Verstellmechanik bezüglich der beiden Ventilteller lediglich verzögert anspricht.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Ventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 54 mit einer Verschlusseinrichtung in der anderen Verschlusseinrichtung angeordnet ist, wobei die andere Verschlusseinrichtung einen Durchgang hat, wobei die eine Verschlusseinrichtung auf dem Strömungsquerschnitt des Durchgangs einwirkt. Dabei kann der Durchgang einen axialen und einen radialen Abschnitt aufweisen, wobei das eine Verschlusselement auf den Strömungsquerschnitt des axialen und/oder des radialen Abschnittes des Durchganges einwirken kann. Dabei kann diese alternative erfindungsgemäße Ausführungsform gleichermaßen wie die voran stehenden Ausführungsformen ergänzend ausgebildet werden.
Bevorzugt können bei der erfindungsgemäßen alternativen Ausführungsform der Zu- bzw. der Ablauf der Ventileinrichtung ineinander einmünden, so dass, wenn der andere Verschluss und der eine Verschluss beide geöffnet sind, sich ein vergrößerter Strömungsquerschnitt ergibt. Insbesondere können der gegebenenfalls vorgesehene radiale Abschnitt des Durchganges in der anderen Verschlusseinrichtung und der Zu- bzw. der Ablauf der Ventileinrichtung so angeordnet sein, dass sie beide in die gleiche Leitung einmünden, so dass, wenn der andere Verschluss und der eine Verschluss beide geöffnet sind, sich der angegebene vergrößerte Strömungsquerschnitt zwangsläufig ergibt. Auch durch diese Ausführungsform lässt sich der lineare Regelbereich der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung vergrößern, um eine feinere Regelung insbesondere eines Heizkörpers zu ermöglichen.
Wie bereits angedeutet, schließt an den Betätigungsstößel bzw. die Betätigungsstange der Verschlusseinrichtung bzw. Verschlusseinrichtungen der Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Thermostateinrichtung bzw. Thermostatpatrone an, die beispielsweise eine Wachs- bzw. Paraffinkapsel umfassen kann.
Neben normalen Heizkörpern kann von der vorliegenden Ventileinrichtungen die Regelung eines speziellen, erfindungsgemäß ausgebildeten Heizkörpers übernommen werden. Ein derartiger Heizkörper gemäß Anspruch 54, dessen Entwicklung ebenfalls Teil der vorliegenden Erfindung ist, weist einen wenigstens überwiegend für Strahlung eingerichteten Heizabschnitt und einen wenigstens überwiegend für Konvektion eingerichteten Heizabschnitt auf. Wie die herkömmlichen Heizkörper sind wenigstens ein Vorlauf und ein Rücklauf angeordnet, um die Heizabschnitte mit einem Heizmedium, vorzugsweise Wasser, versorgen zu können. Eine Ventil- bzw. Thermostateinrichtung ist ebenfalls vorgesehen, wobei die Ventil- bzw. Thermostateinrichtung einen Durchströmungsbeeinflussungsabschnitt aufweist, der dem Strahlungsheizabschnitt zugeordnet ist, und eine weitere Ventil- bzw. Thermostateinrichtung aufweist, die einen zweiten Durchströmungsbeeinflussungsabschnitt aufweist, der dem Konvektionsheizabschnitt zugeordnet ist.
Natürlich können die in dem erfindungsgemäßen Heizkörper vorgesehenen Ventil- bzw. Thermostateinrichtungen durch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ersetzt werden, wobei eine Thermostateinrichtung wahlweise vorgesehen sein kann, wobei dann die besagte Ventil- bzw. Thermostateinrichtung sowohl den ersten Durchströmungsbeeinflussungsabschnitt als auch den zweiten Durchströmungsbeeinflussungsabschnitt aufweist.
Falls die beiden Ventil- bzw. Thermostateinrichtungen voneinander getrennt sind, sollten die beiden Ventil- bzw. Thermostateinrichtungen bei unterschiedlichen Raumtemperaturen zum Ansprechen bringbar sein, beispielsweise mittels Thermostatabschnitten, etwa Wachskapseln bzw. Paraffinkapseln, mit unterschiedlichen Ansprechcharakteristiken. Der Heizkörper kann für jeden Heizabschnitt einen Vorlauf und einen Rücklauf aufweisen oder es kann ein gemeinsamer Vorlauf oder ein gemeinsamer Rücklauf vorgesehen sein. Die einzelnen Heizabschnitte dieses erfindungsgemäßen Heizkörpers können auch räumlich weiter voneinander getrennt sein. Dabei könnte dann beispielsweise der Strahlungsheizabschnitt auch als Deckenheizung vorgesehen sein, während der Konvektionsheizabschnitt weiter von dem Strahlungsheizabschnitt entfernt, beispielsweise in einer Wandnische, angeordnet sein kann.
Um ein beschleunigtes Ansprechen der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung bzw. eines herkömmlichen oder erfindungsgemäßen Heizkörpers zu ermöglichen, wird gemäß der Erfindung eine Thermostatkapsel, insbesondere eine Wachs- bzw. Paraffinkapsel, vorgeschlagen, die ein Gehäuse aufweist, wobei in dem Gehäuse ein Volumen an einem einer Wärmeausdehnung unterworfenen Medium, insbesondere Paraffin bzw. Wachs, zur Verfügung gestellt wird. Ferner ist ein die thermische Ausdehnung bzw. Schrumpfung des der Wärmeausdehnung unterworfenen Mediums aufnehmender Abschnitt vorgesehen, die in sich beweglich ist. Dieser Abschnitt treibt eine Stelleinrichtung an, beispielsweise einen Ventilstößel, wie er beispielsweise den Verschlusseinrichtungen der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung zugeordnet werden kann. Dabei ist erfindungsgemäß der die thermische Ausdehnung bzw. Schrumpfung des der Wärmeausdehnung unterworfenen Mediums in radialer Erstreckung so ausgebildet, dass sich dieser Abschnitt bei einer Volumenänderung in seiner Erstreckungs- bzw. Schrumpfungsrichtung in seiner Abmessung nichtlinear zu ändern vermag. Ein weiterer Vorteil dieser Art von Thermostatkapsel liegt darin, dass der die thermische Ausdehnung bzw. Schrumpfung ausgleichende Abschnitt einen vergrößerten Stellweg zur Verfügung zu stellen vermag.
Dabei ist der besagte Abschnitt bevorzugt so ausgebildet, dass er in Axialrichtung bzw. in der Volumenausgleichsrichtung geometrisch derart ausgebildet ist, dass eine lineare Volumenänderung zu einer nichtlinearen Längenänderung in Axialrichtung des Abschnittes führt.
Als bevorzugte geometrische Ausbildung des Abschnittes kann eine konisch schlanker werdende oder eine konisch dicker werdende Form herangezogen werden.
Alternativ ist es auch möglich, den besagten Abschnitt mit einem konisch schlanker werdenden und/oder einem konisch zunehmenden Umfang auszubilden oder beliebige andere Geometrien aneinandergereiht zur Verfügung zu stellen, um bestimmte Schaltcharakteristiken, die ein nichtlineares Ansprechen bzw. ein schnelleres Ansprechen zur Verfügung zu stellen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die offenbarte Thermostatkapsel nicht nur für den Heizungssektor oder für Kühlungen, beispielsweise Deckenkühlungen, infrage kommt, sondern beispielsweise auch dazu, als automatischer Fensteröffner bzw. zur automatischen Betätigung von Treibhausfenstern usw. und für die diverse andere Regelzwecke eingesetzt zu werden. Gleichermaßen kann die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Ventileinrichtung auch nicht nur auf dem Heizungssektor zum Einsatz kommen, sondern auch auf diversen anderen technischen Gebieten, wo eine Verlängerung eines linearen Durchflussregelbereiches gewünscht wird bzw. wo aufeinanderfolgend zwei oder mehr Volumina (beispielsweise Heizkörperabschnitte) in einen Kreislauf mit einbezogen werden sollen bzw. aus dem Kreislauf ausgeschlossen werden sollen.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigelegten, schematischen Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei werden weitere Vorteile und Merkmale gemäß der Erfindung offenbart. Erfindungsgemäß können die einzelnen Merkmale auch in beliebiger anderer Weise kombiniert werden. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen zweireihigen Flachheizkörper in perspektivischer Vorderansicht,
2 einen erfindungsgemäßen zweireihigen Heizkörper mit mittigen Vorlauf- und Rücklaufanschlüssen,
3 einen zweireihigen Heizkörper in Querschnittsansicht bei dem die Konvektionsbleche mittels eines Ausdehnungsvolumens und einer Abdeckjalousie abgedeckt werden können,
4 eine Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen einreihigen Heizkörpers,
5 einen erfindungsgemäßen einreihigen Heizkörper mit nach hinten zurückgebogenen Seitenabschnitten und mittigen Anschlussabschnitten,
6 einen weiteren erfindungsgemäßen einreihigen Heizkörper mit rückwärtigem Rohrabschnitt, der mit Konvektionskörpern versehen ist,
7 eine erfindungsgemäße Abstandseinrichtung (Stützeinlage) zur Umlenkung des den Heizkörper durchströmenden Heizmediums, und zwar in ihrer bestimmungsgemäßen Position,
8 schematisch die Beschaltung eines erfindungsgemäßen Elektro-Flachheizkörpers,
9 den Einbau eines erfindungsgemäßen Heizkörpers in eine Vorwandinstallation in einer Querschnittsansicht,
10 eine Ausführungsform, bei der der Konvektionsabschnitt neben den Strahlungsabschnitt angeordnet ist,
11A bis 11C eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ventileinrichtung in einer längsschnittlichen Ansicht in mehreren verschiedenen Einstellungen,
12A bis 12C eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in querschnittlichen Darstellungen in unterschiedlichen Einstellungen,
13 eine schematische Darstellung einer Ventilkennlinie bezüglich ihres Regelverhaltens und eine Heizkörperkennlinie bezüglich des Leistungsverhaltens eines Heizkörpers,
14 eine Thermostatkapsel bzw. Wachskapsel gemäß der Erfindung in einer querschnittlichen Darstellung, und
15 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Thermostatkapsel, ebenfalls in einer querschnittlichen Darstellung.
16 eine 2-lagige vertikale Heizwand in Explosionsdarstellung,
17 eine Teilansicht einer vertikalen Heizwand mit horizontalem Schnitt durch die Heizmediumführung im oberen Bereich,
18 den unteren Bereich einer Heizwand nach 17 in horizontaler Schnittdarstellung,
19 eine weitere Variante einer 2-lagigen vertikale Heizwand in Explosionsdarstellung,
20 eine Teilansicht einer vertikalen Heizwand nach 19 mit horizontalem Schnitt durch die Heizmediumführung im oberen Bereich,
21 den unteren Bereich einer Heizwand nach 20 in horizontaler Schnittdarstellung,
22 eine 2-lagiger horizontale Heizwand in Explosionsdarstellung,
23 eine Teilansicht einer horizontalen Heizwand in vertikaler Schnittdarstellung im Bereich der linken Trennwand,
24 eine Teilansicht einer horizontalen Heizwand in vertikaler Schnittdarstellung rechts im Bereich der Leitbleche,
25 eine weitere Variante einer 2-lagigen horizontalen Heizwand in Explosionsdarstellung,
26 eine Teilansicht einer horizontalen Heizwand nach 25 mit horizontalem Schnitt durch die Heizmediumführung im oberen Bereich,
27 den unteren Bereich einer Heizwand nach 26 in horizontaler Schnittdarstellung,
28 eine vertikale Schnittdarstellung einer Heizwand nach 26 im rechten Seitenbereich,
29 eine weitere Variante einer 2-lagigen horizontalen Heizwand in Explosionsdarstellung,
30 eine Teilansicht einer horizontalen Heizwand nach 29 mit horizontalem Schnitt durch die Heizmediumführung im oberen Bereich,
31 den unteren Bereich einer Heizwand nach 29 in horizontaler Schnittdarstellung,
32 eine vertikale Schnittdarstellung einer Heizwand nach 30 im rechten Seitenbereich.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen zweireihigen Heizkörper mit so genannten gleichseitigem Anschluss oben, bei dem sich der Vorlaufanschluss (VL) in einem oberen Eckbereich (a) der vorderen Heizplatte (1) und der Rücklaufanschluss (RL) an einem unteren Eckbereich (d') der hinteren Heizplatte (1') befindet. Das durch den Vorlaufanschluss einströmende Warmwasser wird geeignet über die vordere Heizplatte verteilt, bevor es über einen Verbindungsabschnitt (c-c'), vorzugsweise einem Rohr aus Metall oder Kunststoff, in die hintere Heizplatte (1') geleitet wird. Zweckmäßig ist eine Heizplatte aus zwei Halbschalen bzw. profilierten Platten, vorzugsweise aus Stahlblech oder Kunststoff, hergestellt, die wasserdicht miteinander verschweißt bzw. verbunden sind. Zur gleichmäßigeren Verteilung des Strömungsmittels, vorzugsweise Wasser, ist das jeweilige Profil so ausgelegt, dass sich in der Heizplatte mehrere sich in vertikaler Richtung (a-d) erstreckende Strömungskanäle sowie jeweils ein Querströmungskanal an der oberen und unteren Längskante (a-b bzw. d-c) befinden. Zur gleichmäßigeren Verteilung können sich die jeweiligen Querströmungskanäle in Längsrichtung trichterförmig aufweiten.
Wasser, das in den unteren Eckbereich (c') der hinteren Heizplatte einströmt, muss zunächst in den oberen Eckbereich (b') umgeleitet werden. Die natürliche Neigung von Warmwasser aufzusteigen, wird zweckmäßigerweise durch eine spezielle Ausbildung der hinteren Heizplatte (1') in diesem Eckbereich unterstützt. Zu diesem Zweck kann in einem der sich in vertikaler Richtung erstreckenden Strömungskanäle ein Röhrchen vorgesehen sein, das mit dem Verbindungsabschnitt (c-c') verbunden ist, so dass einströmendes Wasser nach oben hin umgeleitet wird. Dieses Röhrchen wird dann entbehrlich, wenn dieser Strömungskanal von dem unteren Querströmungskanal getrennt ist. Zu diesem Zweck kann jedoch auch die erfindungsgemäße Stützeinlage verwendet werden, wie nachfolgend beschrieben.
Im oberen Eckbereich (b') wird das Wasser wiederum in horizontaler Längsrichtung umgeleitet, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, bevor es wiederum durch die vertikalen Strömungskanäle in Richtung des Rücklaufanschlusses im unteren Eckbereich (d') strömt. Zur einfachen Herstellung können die vordere und die hintere Heizplatte gleich ausgebildet sein, so dass sich auch der Vorlaufanschluss (VL) im unteren Eckbereich (d) der vorderen Heizplatte befinden kann. Hierzu muss das durch den Vorlaufanschluss (VL) einströmende Warmwasser zunächst in den oberen Eckbereich (a) umgeleitet werden, vorzugsweise mit Hilfe einer der vorstehend angeführten Vorkehrungen.
Zur Erhöhung des durch Konvektion abgeführten Wärmeanteils können an den Heizplatten Konvektionsprofile bzw. -bleche (2) angebracht sein, die in Draufsicht ein Rechteck- oder Wellenprofil aufweisen können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl die vordere als auch die hintere Heizplatte mit jeweils einem Konvektionsprofil versehen. Denkbar ist jedoch auch, dass nur die hintere Heizplatte mit einem oder zwei Konvektionsprofilen versehen ist. Zur weiteren Erhöhung der Heizleistung kann der Heizkörper auch über eine dritte Heizplatte verfügen, die hinter der zweiten Heizplatte angeordnet und entweder parallel oder seriell mit dieser geschaltet ist.
Durch Verwendung eines anschließbaren, beispielsweise anschraubbaren, Verbindungsrohres (c-c') brauchen die Heizplatten nicht fest miteinander verbunden sein, sondern können modular an die jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden.
Gerade im Teillastbereich, d. h. bei niedrigen Heizleistungen bzw. bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten des Strömungsmittels, wird nur die vordere Heizplatte (1) erwärmt, nicht jedoch die hintere, was zur Behaglichkeit des Raumklimas beiträgt. Sind an der vorderen Heizplatte keine Konvektionsprofile angebracht, so werden von dieser üblicherweise etwa 50% der Wärme über Strahlung abgeführt. Der Heizkörper verfügt dann über einen vergleichsweise kleinen Heizkörperexponenten, so dass er im Vergleich zu einem Heizkörper mit großem Konvektionsanteil noch bis zu niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten und somit vorteilhaft besser geregelt werden kann.
Gerade bei längeren Heizkörpern, wie sie für größere Räume, insbesondere Büroräume, notwendig sind, kann es nun sein, dass sich der Heizkörper im Bereich des Vorlaufanschlusses (a) warm, aber bereits weit vor dem Verbindungsabschnitt (c) kalt anfühlt. Dies kann dazu führen, dass die durch den Heizkörper verursachte Konvektion weit vor dem Verbindungsabschnitt nicht mehr ausreicht, um herabfallende Kaltluft, die von einem über dem Heizkörper befindlichen Fenster herrührt, durch aufsteigende Warmluft zu verwirbeln und nach oben hin mitzuführen.
Die Folge wäre, dass eine Person, die sich beispielsweise im Bereich des Vorlaufanschlusses des Heizkörpers aufhält, warme Füße hat, während eine andere Person im Bereich des Verbindungsabschnittes aufgrund der herabfallenden Kaltluft kalte Füße haben wird.
Zur Vermeidung dieses nachteiligen Effektes sieht eine erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß 2 eine mittige Anordnung des Vorlauf- bzw. Rücklaufanschlusses und eine vorzugsweise symmetrische Verzweigung des einströmenden Warmwassers in eine linke und rechte Strömung vor. Hierzu ist vorzugsweise unterhalb des Vorlaufanschlusses (VL) ein Quervorsprung vorgesehen, wie in 2 durch den Querbalken dargestellt. Zur Überführung der Strömung in die hintere Heizplatte sind in den unteren Eckbereichen (d bzw. c) der vorderen Heizplatte jeweils zwei Verbindungsrohre (d-d' bzw. c-c') vorgesehen, an deren Enden sich jeweils wiederum ein Röhrchen, eine erfindungsgemäße Stützeinlage oder eine andere geeignete Einrichtung befindet, um die Strömung in der hinteren Heizplatte nach oben hin umzulenken. Nach Aufprallen des Strömungsmittels in den oberen Eckbereichen (a' bzw. b') der hinteren Heizplatte wird die Strömung zur Mitte (m) hin umgelenkt. In der Mitte des oberen Querströmungskanals kann ein Trennsteg zur Trennung der linken und der rechten Strömung ausgebildet sein, wie durch den vertikalen Querbalken angedeutet. Über die vertikalen Strömungskanäle sowie den Querströmungskanal an der unteren Längskante der hinteren Heizplatte gelangt das Strömungsmittel schließlich zum Rücklauf (RL).
Während die Oberflächentemperatur bei einem Heizkörper mit gleichseitigem Anschluss von Vor- und Rücklauf über die gesamte Breite des Heizkörpers abfällt, wird das entsprechende Temperaturprofil bei mittigem Vorlaufanschluss symmetrisch sein und die empfundene Behaglichkeit der Raumnutzer erhöhen.
Weil die vordere Heizplatte vor der hinteren Heizplatte angeströmt wird, werden die von den beiden Heizplatten abgeführten Wärmemengen insbesondere im Teillastbereich unterschiedlich sein. Dies ist abhängig von der individuellen Auslegung der Heizplatten. Zwar wird man zur Verringerung der Herstellungskosten beide Heizplatten gleich auslegen wollen. Damit der Heizkörper jedoch selbst bei niedrigen Heizleistungen noch eine warme vordere Heizplatte besitzen kann, wird die vordere Heizplatte vorzugsweise einen größeren Strahlungsanteil besitzen, während die hintere Heizplatte, um die geforderte Heizleistung bei kalten Tagen zu erreichen, vorzugsweise einen hohen Konvektionsanteil aufweist. Vorzugsweise besitzt die vordere Heizplatte deshalb kein Konvektionsprofil.
Als Kompromisslösung zwischen diesen beiden Extremen umfasst eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eine verstellbare Abdeckjalousie, die in Abhängigkeit, insbesondere von der zu erbringenden Heizleistung, die Anströmung von Raumluft an die Konvektionsprofile regelt. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen zweireihigen Heizkörpers mit verstellbarer Abdeckjalousie für zwei Konvektionsprofile (2).
Hierzu ist vorzugsweise die dem Raum zugewandte vordere Heizplatte (1) mit einem Temperatursensor (6) sowie einem Ausdehnungsvolumen (3) versehen, wie es beispielsweise auch zur Verstellung von Fenstern in Gewächshäusern verwendet wird. Ein quer zu den Heizplatten (1, 1') beweglicher Ventilstößel ist einerseits mit dem Ausgleichsvolumen (3) und andererseits mit einem der Abdeckbleche (7) verbunden, um bei Temperaturänderung eine Verstellung des Abdeckblechs zu bewirken. Zur Übertragung dieser Verstellbewegung auf das zweite Abdeckblech ist ein scherenartiges Führungsgestänge (5) mit ortsfestem Mittel- bzw. Drehpunkt und zwei Führungsstangen vorgesehen, deren eines Ende jeweils fest und deren anderes Ende jeweils gleitbeweglich mit einem Abdeckblech verbunden ist. Um eine Rückstellkraft zu bewirken, können mehrere Federelemente (4) vorgesehen sein, so dass die Abdeckbleche (7) einerseits gegen das scherenartige Führungsgestänge (5) drücken und andererseits gegen die Federelemente (4), die ihrerseits gegen einen Halterahmen drücken. Falls nur ein Konvektionsprofil vorgesehen ist, so genügt es, den Ventilstößel direkt mit einem Abdeckblech zu verbinden, so dass es keines Führungsgestänges bedarf.
Bei dem Ausdehnungsvolumen handelt es sich um eine Thermostatkapsel, mit einem Flüssigkeitsvolumen, das sich unter Erwärmung ausdehnt bzw. bei Abkühlung zusammenzieht. Üblicherweise verwendete Medien sind Wachs oder Paraffin. Das Ausdehnungsvolumen ist nun so beschaffen, dass eine Wärmeausdehnung des Volumens in eine Verstellbewegung des Ventilstößels übersetzt wird. Die zugehörige Verstellbewegung kann linear oder auch nichtlinear von der Temperatur abhängen, oder einer Sprungfunktion bei vorzugebender Sprungtemperatur nahe kommen. Über die scherenartige Mechanik wird die Verstellbewegung des Ventilstößels in eine Querbewegung der Abdeckbleche umgesetzt. Diese ist vorzugsweise so ausgelegt, dass bei vergleichsweise hohen Temperaturen im unteren Abschnitt des vorderen Heizkörpers, also dann, wenn der Heizkörper eine hohe Heizleistung abgeben soll, die Abdeckbleche (7) die Konvektionsprofile (KB) freigeben, so dass Luft die Konvektionsprofile ungehindert anströmen kann. In diesem Fall gibt der Heizkörper seine Wärme überwiegend durch Konvektion ab. Der zugehörige Heizkörperexponent für Konvektionsheizkörper ist vergleichsweise groß, zum Beispiel 1,5. Falls nun die Temperatur im unteren Endabschnitt der vorderen Heizplatte abfällt, werden die Abdeckbleche (7) verstellt und überdecken die Konvektionsprofile, so dass der durch Wärmestrahlung abgeführte Wärmeanteil zunimmt und die Gesamtheizleistung insgesamt abnimmt. Aufgrund des erhöhten Strahlungsanteils ist der zugehörige Heizkörperexponent kleiner, zum Beispiel 1,25, was sich vorteilhaft auf das Regelverhalten im Teillastbetrieb auswirkt. Zur Erzielung des Umschalteffektes können in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung auch Memorymetalle oder Bimetallfedern verwendet werden.
Ein solches Regelverhalten lässt sich weiterhin auch dadurch erzielen, dass zur Regelung ein Thermostatventil verwendet wird, das die Strömung im Strahlungs- und Konvektionsabschnitt unabhängig voneinander regeln kann oder dass die Regelung des Strahlungs- und Konvektionsabschnittes unabhängig voneinander dergestalt erfolgt, dass bei geringer Heizlast des Raumes vornehmlich der Strahlungsabschnitt und bei höherer Heizlast des Raumes zusätzlich der Konvektionsabschnitt beaufschlagt wird.
Der erfindungsgemäße Lösungsansatz lässt sich nicht nur auf mehrreihige, sondern auch auf einreihige Heizkörper anwenden. Hierzu zeigt 4 einen erfindungsgemäßen einreihigen Heizkörper mit einem ersten Abschnitt (8), der sich vorzugsweise im oberen Bereich des Heizkörpers befindet, und einem zweiten Abschnitt (9). Der Vorlauf ist am ersten Abschnitt (8) angeordnet, so dass dieser vor dem zweiten Abschnitt von Warmwasser angeströmt wird. Zur gleichmäßigeren Verteilung des Warmwassers befindet sich an der oberen Längskante (a-b) vorzugsweise ein Querströmungskanal, an den sich entweder mäanderförmig weitere Querströmungskanäle anschließen oder aber (nicht abgebildet) mehrere sich in vertikaler Richtung erstreckende Strömungskanäle, die sich in den unteren Strömungskanälen (durch die fett gezeichneten vertikalen Balken angedeutet) fortsetzen können. Zweckmäßigerweise befindet sich jedoch ein Trennsteg (10) zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt, so dass das einströmende Warmwasser zunächst im oberen Abschnitt konzentriert wird, um dort seine Wärme abzugeben, bevor es über einen oder mehrere Verbindungskanäle (11) in den unteren Abschnitt gelangt.
Vorzugsweise besitzt der obere Abschnitt keine Konvektionsprofile, so dass es sich bei dem oberen Abschnitt um einen Flachheizkörper mit hohem Strahlungsanteil und kleinem Heizkörperexponenten handelt. Üblicherweise weist der untere Abschnitt ein Konvektionsprofil (2) auf, so dass im unteren Abschnitt ein Grossteil der Wärme durch Konvektion abgeführt wird. Sofern ein Trennsteg zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt ausgebildet ist, handelt es sich dabei um eine Reihenschaltung eines Strahlungs- und Konvektionsheizkörpers.
Strömt nun Warmwasser bei niedrigen Heizleistungen und demgemäß niedriger Strömungsgeschwindigkeit in den oberen Abschnitt ein, so wird sich das Wasser, bevor es in den unteren Abschnitt gelangt, im oberen Abschnitt abgekühlt haben, so dass sich ein wesentlicher Teil der Heizkörperoberfläche warm und damit behaglich anfühlt. Zur gleichmäßigeren Aufspreizung der Oberflächentemperatur kann insbesondere bei sehr langen Heizkörpern ein mittiger Vorlaufanschluss, vorgesehen sein, wie vorstehend beschrieben.
Bei sehr langen Heizkörpern oder bei hohen geforderten Heizleistungen kann es zweckmäßig sein, die Seitenabschnitte (a, b) des Heizkörpers nach hinten hin umzubiegen, so dass sich im Extremfall, wie in 5 abgebildet, ein nahezu zweireihiger Heizkörper ergeben kann, bei dem sich die Seitenabschnitte vorzugsweise parallel zu und über einen wesentlichen Teil der vorderen Heizkörperfläche erstrecken. Hierbei wird zweckmäßigerweise der oben erwähnte mittige Vorlauf- und Rücklaufanschluss gewählt. Im Gegensatz zum eingangs erwähnten zweireihigen Heizkörper ist es bei dieser Ausführungsform nicht mehr notwendig, die vorderen und hinteren Heizplatten über Verbindungsrohre miteinander zu verbinden, was zu deutlich niedrigeren Herstellungskosten führt. Die erforderliche Verbiegung des Heizkörpers kann sowohl vor den Verbinden bzw. Verschweißen der beiden Halbschalen (20a, 20b) des Heizkörpers erfolgen als auch im Anschluss daran.
Zweckmäßigerweise werden die Konvektionsbleche (2) nur an der hinteren Heizplatte (1') angebracht sein oder aber sich im vorderen Abschnitt (1) nur über einen vergleichsweise kleinen Teil der Heizkörperhöhe erstrecken, so dass auch dieser Heizkörper wiederum einen Strahlungsabschnitt und einen Konvektionsabschnitt ausbildet.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines ein- bzw. zweireihigen Heizkörpers mit vorderem Strahlungsabschnitt (8) und hinterem Konvektionsabschnitt (9). Hierzu wird ein erfindungsgemäßer einreihiger Heizkörper oder ein anderer Flachheizkörper über ein vorzugsweise flexibles Verbindungsrohr (13) aus Kunststoff, Metall oder dergleichen mit einem hinter der Heizplatte angeordneten Rohrabschnitt (14) verbunden. Zur Erhöhung des Konvektionsanteils ist zumindest der hintere Rohrabschnitt mit mehreren kreis- oder rechteckförmigen Konvektionskörpern bzw. Lamellen (15) versehen, deren Oberfläche je nach erforderlicher Gesamtheizleistung gewählt wird. Da solche Rohre zukünftig als sehr preiswerte Meterware erhältlich sein werden, lässt sich auf diese Weise ein Heizkörper realisieren, der einerseits sehr preisgünstig ist und andererseits die Vorteile des erfindungsgemäßen zweireihigen Heizkörpers bietet.
Ein solcher Heizkörper wird insbesondere in südlichen Ländern mit vergleichsweise milden Wintern Verwendung finden, wo überwiegend ein sehr hoher Strahlungsanteil, jedoch nur an sehr wenigen Tagen auch ein hoher Konvektionsanteil gefordert ist. Durch die Reihenschaltung eines Strahlungs- und Konvektionsabschnittes lassen sich beide Bedingungen gleichermaßen erfüllen. Zur weiteren Erhöhung des Konvektionsanteils kann auch die vordere Heizplatte teilweise mit Konvektionsblechen versehen sein, wie durch die gestrichelte Wellenlinie angedeutet.
9 zeigt als zweckmäßiges Anwendungsbeispiel den Einbau eines erfindungsgemäßen Heizkörpers in eine Vorwandinstallation in einer Querschnittsansicht. Eine Vorwandinstallation wird häufig bei der Sanierung von Bädern in Form eines sockelartigen Tragegestells (26) vor einer Wand installiert. Das Tragegestell dient der Befestigung von Installationen, wie beispielsweise eines Waschbeckens (28) oder dergleichen. Nach Abschluss der Sanierungsarbeiten wird das Tragegestell verfließt und bietet so eine praktische Ablagefläche (25).
Diese Vorwandinstallation kann zum platzsparenden Einbau eines Heizkörpers verwendet werden. Hierzu wird bevorzugt ein erfindungsgemäßer ein- oder mehrreihiger Heizkörper so installiert, dass der Strahlungsabschnitt (1) raumseitig angeordnet ist, während sich der Konvektionsabschnitt (1') im Luftkasten (27) befindet. Damit sich eine Luftkonvektion ausbilden kann, wird die Vorwandinstallation an ihrer Unter- bzw. Oberseite mit Einlass- bzw. Auslassgittern (29, 30) versehen. Bevorzugt schließt der Strahlungsabschnitt (1) mit der vorderen Oberfläche bündig ab. Der Konvektionsabschnitt kann in der Form von Konvektionsblechen oder Rohren mit Konvektionskörpern gemäß 6 ausgebildet sein. Somit wird auf vorteilhaft platzsparende Weise eine Wandheizfläche geschaffen, die aufgrund des ein- oder mehrteiligen Heizkörperaufbaus gerade auch bei niedrigen Vorlauftemperaturen als vorteilhaft warm und behaglich empfunden wird.
10 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mehrteiligen Heizkörpers, bei dem Strahlungsabschnitt (1) und der eine oder die mehreren Konvektionsabschnitte nebeneinander angeordnet sind. Bevorzugt ist der Strahlungsabschnitt (1) unter einem Fenster (31) angeordnet und so bemessen, dass seine Oberfläche auch an kalten Tagen einerseits die kalte strahlende Oberfläche des darüber befindlichen Fensters (31) und andererseits aufgrund seines Konvektionsanteils trotzdem die herabstürzende Kaltluft kompensieren kann. Der Konvektionsabschnitt (1') befindet sich neben, hinter oder unter dem Strahlungsabschnitt, in Strömungsrichtung nachgeschaltet, und erstreckt sich bevorzugt entlang der Fußboden-Sockelleiste. Hierzu ist der Konvektionsabschnitt bevorzugt als mit Konvektionskörpern versehenes Rohr ausgebildet, wie unter 6 beschrieben, und kann aus Gründen der Ästhetik und Raumhygiene seinerseits verkleidet sein.
Bei sämtlichen zuvor genannten mehrreihigen Heizkörpern wird die vorderste, vorzugsweise dem Raum zugewandte Heizkörperplatte am wärmsten sein, während die wandseitigen Heizplatten bereits vergleichsweise kühl sein werden. Dies trägt dazu bei, dass weniger Wärme unnütz über die Hauswand verloren geht. Zur weiteren Unterbindung eines solchen Wärmeverlustes kann bei allen erfindungsgemäßen Heizkörpern wandseitig ein Strahlungsschirm (12) vorgesehen sein, der vorzugsweise aus mehrlagigem Aluminium gefertigt ist und sowohl zur Strahlungsisolation als auch zur thermischen Isolation zur Wand hin dient. Ein solcher Strahlungsschirm kann auch zur Isolation zwischen der vordersten Heizplatte und den dahinter angeordneten Heizplatten dienen.
Wie vorstehend erläutert, muss das Heizmedium, das über den Verbindungsrohrabschnitt (c-c' bzw. d-d') in einen unteren Anschlussbereich (c' bzw. d') einer Heizplatte (1') einströmt, nach oben hin (b' bzw. a') umgeleitet werden. Während dies zweckmäßig durch einen geeigneten ausgebildeten vertikalen Strömungskanal bewirkt werden kann, wird hierzu bevorzugt eine Abstandseinrichtung bzw. Stützeinlage verwendet, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben.
Der obere Teil der 7 stellt eine Halbschale bzw. Platte in Teilansicht von vorne dar, und zwar vor Verbindung dieser Halbschale mit der entsprechend ausgebildeten zweiten Halbschale. Wie vorstehend beschrieben, ist diese Halbschale profiliert bzw. mit Einprägungen (21, 22a, 22b) versehen, so dass sich im Inneren einer erfindungsgemäßen Heizplatte mehrere Strömungskanäle (21) in vorzugsweise vertikaler Richtung erstrecken sowie an der unteren bzw. oberen Längskante (nicht dargestellt) ein im wesentlichen senkrecht dazu verlaufender Querströmungskanal (23). Der untere bzw. linke Teil der 7 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Heizkörpers in Draufsicht bzw. in Querschnittsansicht, wobei der Vorlaufanschluss (18) in diesem Ausführungsbeispiel mittig und an der unteren Längskante des Heizkörpers angeordnet ist, wie es erfindungsgemäß für längere Heizkörper vorgesehen ist.
Zur Umleitung des durch den Vorlaufanschluss (VL, 18) einströmenden Wassers kann der am Vorlaufanschluss anliegende vertikale Strömungskanal vom Rest des unteren Querströmungskanals (23) getrennt sein, beispielsweise durch eine Trennwand. Bevorzugt wird jedoch vor dem Zusammenfügen der beiden Halbschalen eine speziell ausgebildete Stützeinlage bzw. Abstandseinrichtung in eine der Halbschalen eingelegt. In dem in der 7 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Stützeinlage in ihrem unteren Abschnitt eine Querbohrung (19a) auf, die vorzugsweise als Durchgangsbohrung ausgelegt ist, sowie eine senkrecht dazu verlaufende Bohrung (19b). In ihrer bestimmungsgemäßen Lage befindet sich die senkrecht verlaufende Bohrung (19b) in einem der senkrecht verlaufenden Strömungskanäle (21) während sich die Querbohrung (19a) auf der Höhe und in Verlängerung des Vorlaufanschlusses (18) befindet. Durch diese Anordnung ist die gewünschte Umleitung der Strömung nach oben hin sichergestellt. Während die Strömung bevorzugt durch nur einen Strömungskanal umgeleitet wird, kann die Stützeinlage auch so ausgelegt sein, dass die Strömung in mehreren Strömungskanälen geführt wird.
Damit die Stützeinlage ihre bestimmungsgemäße Lage einnimmt, weist diese bevorzugt eine asymmetrische Form auf. Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel passt sich die Außenkontur der Stützeinlage der Prägung bzw. Profilierung der Halbschalen an, so dass die senkrecht verlaufende Bohrung (19b) in dem Strömungskanal (21) zu liegen kommt. Für den Fall, dass die Stützeinlage im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, kann sie auch an einer Umfangstelle mit einer Abflachung (19c) versehen sein, die in der bestimmungsgemäßen Lage an der unteren Längskante anliegt. Durch die asymmetrische Formgebung wird das automatisierte Einlegen der Stützeinlagen beispielsweise mit Hilfe eines Roboters oder unter leichtem Rütteln einer Halbschale erleichtert.
Zur Herstellung einer Heizplatte werden zunächst zwei Platten aus plastisch verformbarem Material, vorzugsweise Stahlblech bzw. Kunststoff, mit Einprägungen (22a, 22b) versehen. Eine so profilierte Platte bildet somit eine Halbschale (20a, 20b) aus. Jede Halbschale ist min einer oder mehreren Bohrungen zur Aufnahme von Ventilabschnitten und Anschlussabschnitten (VL, RL) bzw. Verbindungsabschnitten (c-c') versehen. An diesen Stellen werden vorzugsweise Stützeinlagen zwischen die beiden Halbschalen eingelegt, um die beim Verbinden bzw. Verschweißen der beiden Halbschalen bzw. bei der Befestigung der Anschlussabschnitte auftretenden sehr großen Kräfte aufzunehmen, damit diese nicht zu einer unerwünschten Verformung der Halbschalen führen. Dort, wo die Strömung zusätzlich umgeleitet werden soll, wird bevorzugt die erfindungsgemäße Stützeinlage mit geführter Abströmung verwendet.
Das zuvor beschriebene Prinzip, dass einem ersten Abschnitt mit höherem Strahlungsanteil, insbesondere bei niedrigen Heizleistungen, mehr Wärme zugeführt wird als den übrigen Heizkörperabschnitten, kann jedoch nicht nur für Heizkörper, die von einem Strömungsmittel durchströmt werden, sondern auch für elektrische Heizkörper gemäß 8 verwendet werden. Entsprechend den beschriebenen ein- bzw. mehrreihigen Heizkörpern kann demgemäß der Strahlungsabschnitt (8) zum Beispiel oberhalb des Konvektionsabschnittes (9) oder aber vor einem solchen angeordnet sein.
Hierzu sind die jeweiligen Abschnitte erfindungsgemäß jeweils mit einer Anzahl von elektrischen Heizelementen (R₁ ... R_n, r₁ ... r_m) versehen, die entweder in Metallbuchsen direkt in den Heizkörper eingelassen sind oder aber in entsprechenden Strömungskanälen, wie oben beschrieben. Ein solcher Elektroheizkörper kann mit einem geschlossenen Strömungskreislauf mit Wasser, Paraffin oder dergleichen versehen sein, wobei die Strömungskonvektion entweder durch die Heizelemente selbst oder durch ein zusätzliches Antriebsmittel angetrieben wird. Die Heizelemente der jeweiligen Abschnitte werden üblicherweise parallel geschaltet.
Bei einem erfindungsgemäßen Elektroheizkörper gemäß 8 ist der Parallelwiderstand des ersten Abschnittes (8) kleiner als der des zweiten oder der übrigen Abschnitte (9), so dass dem ersten Abschnitt mehr Wärme zugeführt wird. Zweckmäßigerweise sind die einzelnen Heizelemente der Abschnitte einzeln oder kaskadierbar über eine Regeleinrichtung ansteuerbar, so dass die Gesamtheizleistung und insbesondere der Anteil an Wärme, der durch Strahlung und Konvektion abgeführt wird, individuell und an die jeweiligen Raumbedingungen angepasst werden kann. Insbesondere bei einem zweireihigen Heizkörper ist es vorteilhaft, wenn man bei niedrigen gewünschten Heizleistungen die Heizelemente der wandseitigen Platte abschalten kann, so dass raumseitig ein Heizkörper mit hohem Strahlungsanteil verbleibt. Hierzu ist zusätzlich ein Relais (16) zwischen den beiden Abschnitten (8, 9) des Heizkörpers vorgesehen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der erste bzw. vordere Heizkörperabschnitt (8) entweder ausschließlich oder zusätzlich mit einem selbstregelnden bzw. selbstlimitierenden Widerstand versehen, wie er beispielsweise auch bei so genannten selbstlimitierenden Rohrbegleitheizungen verwendet wird. Ein selbstlimitierender Widerstand besteht vorzugsweise aus Ferriten, die in ein Trägermaterial wie beispielsweise in ein Elastomer eingebettet sind. Dadurch ergibt sich ein temperaturabhängiger Widerstand, der mit zunehmender Temperatur des Widerstands steigt, wobei eine beinahe sprungfunktionsartige Widerstandsabhängigkeit erreicht werden kann, wodurch der elektrische Widerstand beispielsweise bei niedrigen Temperaturen selbstlimitiert ist.
Wird nur der erste bzw. vordere Abschnitt (8) eines erfindungsgemäßen Elektroheizkörpers mit einem selbstlimitierten Heizelement versehen, so kann man ohne aufwendige Regelung erreichen, dass der Widerstand des ersten bzw. vorderen Abschnittes (8) bei niedrigen Temperaturen kleiner ist als der Widerstand der übrigen Abschnitte. Somit wird im Teillastbereich, wenn also die Heizkörperoberfläche vergleichsweise kalt ist, der Strahlungsabschnitt des Heizkörpers stärker erwärmt, so dass die Raumbehaglichkeit verbessert wird. Bei mittleren Heizkörpertemperaturen ist der Widerstand beider Heizkörperabschnitte gleich, wohingegen bei großen Heizleistungen, d. h. hohen Heizplattentemperaturen, die Oberflächentemperatur des ersten Abschnitts aufgrund des selbstlimitierenden Widerstandselementes auf einer vorgebbaren Temperatur verbleibt, so dass man sich am ersten bzw. vorderen Heizkörperabschnitt nicht verbrühen kann.
Durch die vorstehend beschriebene Unterteilung des erfindungsgemäßen Heizkörpers in einen zuerst angeströmten Strahlungsabschnitt und einen nachgeordneten Konvektionsabschnitt lässt sich ein vorteilhaft nichtlineares Regelverhalten erzielen: Bei niedrigem Heizbedarf wird die Wärme bevorzugt über Wärmestrahlung abgegeben während bei hohem Heizbedarf ein großer Teil der Wärme über Konvektion abgeführt wird.
Gerade in gut wärmeisolierten Räumen und im Teillastbereich kann sich die benötigte Heizleistung dramatisch ändern, beispielsweise wenn bei einer benötigten Heizleistung von nur 400 W plötzlich ein Halogen-Deckenfluter mit 300 W ein- oder ausgeschaltet wird. Zu weiteren Verbesserungen des Regelverhaltens wird deshalb ein erfindungsgemäßer Heizkörper bevorzugt mit einem Thermostatventil mit nichtlinearer, beispielsweise progressiver oder degressiver, Regelcharakteristik betrieben. Dabei ist das Regelventil bevorzugt so ausgestaltet, dass die Durchströmung des Konvektionsabschnittes vollständig oder teilweise und unabhängig von der Regelung des Strahlungsabschnittes unterbunden bzw. geregelt werden kann.
Während die Erfindung bisher im Zusammenhang mit einem von einem warmen Strömungsmittel durchströmten Heizkörper beschrieben wurde, lässt sich das Prinzip einer unterschiedlichen Beaufschlagung räumlich getrennter Bereiche eines Heizkörpers auch auf Kühlkörper, wie zum Beispiel Deckenkühler, anwenden, die von einem kalten Strömungsmittel durchströmt werden. Bei einem zweireihigen Kühlkörper wäre somit der erste Abschnitt dem Raum zugewandt, während der rückwärtige Abschnitt wandseitig angebracht ist oder mit einem weiteren Wärmetauscher in Verbindung steht. Insbesondere bei einem einreihigen Kühlkörper kann es zweckmäßig sein, dass der zuerst angeströmte Abschnitt sich in der Mitte oder aber am Rand des Kühlkörpers befindet, während die übrigen Abschnitte komplementär dazu angeordnet sind.
Bei einigen sehr speziellen Anwendungen, insbesondere in Kindergärten oder aber in Fernwärmeverbundsystemen in Ländern des ehemaligen Ostblocks können erfindungsgemäße mehrreihige Heizkörper auch in umgekehrter Beschaltung eingesetzt werden, so dass die üblicherweise dem zu beheizenden Raum zugewandte Heizkörperplatte kühler ist als die dahinter angeordnete Platte. Somit kann man sich an der vorderen Heizplatte nicht die Finger verbrühen, was in einigen Ländern in Kindergärten bereits gesetzlich vorgeschrieben ist. Sollten sich jedoch die baulichen Gegebenheiten wie z. B. die Wärmeisolation oder der Verwendungszweck nachträglich ändern, so könnten erfindungsgemäße mehrreihige Heizkörper einfach umgedreht werden, so dass dann die wärmere Heizplatte dem Raum zugewandt wäre, wodurch sich die eingangs erwähnten Vorteile ergeben. Somit ist eine Anpassung ohne Austausch oder Neukauf eines Heizkörpers möglich.
Bei der Beschreibung der im folgenden dargestellten Ausführungsformen der Erfindung gemäß den 11 bis 15 werden gleiche bzw. funktionsgleiche Merkmale mit den jeweils gleichen Bezugszeichen, die jeweils um eine Dekade zueinander versetzt sind, bezeichnet (das heißt 014 entspricht 114; 250 entspricht 350 usw.).
In den 11A bis 11C ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ventileinrichtung dargestellt. Vorauszuschicken ist, dass der einem Stellknopf bzw. einer Thermostatkapsel zugeordnete Abschnitt in diesen Figuren nicht dargestellt ist, da dieser Abschnitt in herkömmlicher Weise ausgebildet werden kann. Da die herkömmliche Ausbildung eines Ventils dem Fachmann gegenwärtig ist, braucht diese hier nicht näher erörtert zu werden.
Die in der 11A dargestellte Ausführungsform 010 einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung weist ein Gehäuse 012 auf, das eine Zulauföffnung 014 und zwei Ablauföffnungen 016a, 016b hat. An die Zulauföffnung 014 schließt ein Zulaufvorhof 020 an, an den eine Anschlusskammer 022 angesetzt ist. Der Zulaufvorhof 020 ist gegenüber dem Zulauf 014 im verschlossenen Zustand des Ventils durch einen Ventilteller 018a verschlossen, der an einem Ventilsitz 018b anliegt. Auch der Zulaufvorhof 020 kann über der Kammer 022 abgeschlossen sein, nämlich über einem weiteren Ventilteller 024a, der an einem diesem zugeordneten Ventilsitz 024b anliegt.
Eine Verstellung des Ventiltellers 018a geschieht über den Stößel 028, an dem an der gegenüberliegenden Seite ein Einstellknopf bzw. ein Thermostatkopf anschließen kann. Der Stößel 028 ist mit dem vorderen Ventilteller 018a über einen Einsteckschuh 029 verbunden, wobei der Einsteckschuh 029 an seinem dem Ventilteller 018a gegenüberliegenden Ende einen Mitnahmeabschnitt 030 aufweist, über den der Stößel 028 versetzt an dem Ventilteller 024a anzugreifen vermag.
Dabei ist der Ventilteller 024a gegenüber dem ihm zugeordneten Ventilsitz 024b mittels einer Feder 026 vorbelastet, die innerhalb eines Gehäuses 032 gegenüber der Kammer 022 getrennt vorgesehen ist.
Solange die Strecke S, über die der Stößel 028 gegenüber dem Ventilteller 0024a frei beweglich ist, nicht durch die Einstellbewegung des Stößels 028 aufgezehrt ist, wird lediglich der Ventilteller 018a bewegt, während der Ventilteller 024a belastet durch die Feder 026 in seiner geschlossenen Position verharrt.
In der letztgenannten Einstellsituation, die in der 11B dargestellt ist, läuft ein Medium, insbesondere Heizungswasser, lediglich über den Zulauf 014 in den Zulaufvorhof 020 und von diesem aus über den Ablauf 016a in einen Heizkörper bzw. einen Abschnitt eines Heizkörpers (nicht dargestellt). In dieser Einstellung ist der Ventilteller 024a in seiner verschlossenen Stellung, so dass das Heizmedium nicht in die Anschlusskammer 022 gelangen kann. Wie in 11B gezeigt, ist bei der dortigen Einstellung des Ventils 010 die Freilaufstrecke S des Stößels 028 aufgezehrt, so dass die Mitnahmeeinrichtung 030 gegen den anderen Ventilteller 024a gegen fährt.
Der durch die Feder 026 in der geschlossenen Stellung gehaltene Ventilteller 024a wird bei einer weiteren Verstellung des Stößels 028 nunmehr mitgenommen und gibt die dem Ventilsitz 024b zugeordnete Öffnung zu der Anschlusskammer 022 hin frei.
Die letztgenannte, in der 11C dargestellte Einstellung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 010 schließt beispielsweise einen anderen Heizkörper oder einen weiteren Heizkörperabschnitt eines Heizkörpers an den Zu- bzw. Vorlauf eines Zentralheizungssystems an.
Falls beide Ablauföffnungen 016a, 016b an eine gemeinsame Leitung angeschlossen sind, kann auf diese Weise die lineare Regelcharakteristik des Ventils verlängert werden, wobei jedoch lediglich ein angeschlossenes Volumen bzw. ein Heizkörper bezüglich des Durchflusses geregelt werden kann.
In den 12A bis 12C ist eine weitere Ausführungsform der Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Einstellsituationen dargestellt.
Hier weist das Gehäuse 112 lediglich einen Zulauf 114, beispielsweise von einem Zentralheizungs- bzw. -kühlungssystem und einen Ablauf 116 etwa zu einem Heiz- bzw. Kühlkörper auf. Ein weiterer Ablauf 116a ist in einem der Ventilteller vorgesehen, der hier weniger als Ventilteller, sondern mehr als Ventil- und Strömungskörper 124a zu bezeichnet ist.
Der Ventil- und Strömungskörper 124a wird von dem Ventilgehäuse 112 aufgenommen und trägt in sich wiederum einen Ventilteller 118a.
Der Ventil- und Strömungskörper 124a ist an seinem dem Zulauf 114 abgewandten Ende gegenüber dem Gehäuse 112 der Ventileinrichtung 100 mit einer O-Ringdichtung abgedichtet. Durch einen Dichtungsabschnitt 141 am hinteren Abschnitt des Ventil- und Strömungskörpers 124a wird der ebenfalls über eine O-Ringdichtung 140 abgedichtete Ventilstößel 128 hindurchgeführt, wobei der Ventil- und Strömungskörper 124a durch eine Federeinrichtung 126 gegenüber seinem Sitz 124b vorbelastet ist.
Der Ventil- und Strömungskörper weist einen an den Zulauf 114 anschließenden Zulaufabschnitt 114a auf, an den in dem Ventil- und Strömungskörper ein Zulaufvorhof 120 anschließt, der in den radial fortgesetzten Ablauf 116a im Ventil- und Strömungskörper und in Folge an den Ablauf 116 im Gehäuse 112 anschließt. Der mit dem Bezugszeichen 122 gekennzeichnete Bereich, der umfänglich zwischen dem Außenumfang des Ventil- und Strömungskörpers 124a und dem Ventilgehäuse 112 vorgesehen ist, entspricht insbesondere der Anschlusskammer 22 gemäß den 11A bis 11C, wenn die Ausführungsform gemäß den 11A bis 1C mit ihren beiden Abläufen 16a, 16b an eine gemeinsame Leitung angeschlossen sind.
Der Ventilteller 118a und dessen Ansteuerung innerhalb des Ventil- und Strömungskörpers 124a erfolgt bei der Ausführungsform gemäß den 12A bis 12C, wie dies bei der Ausführungsform 10 gemäß den 11A bis 11C geschieht, was auch durch die entsprechenden Bezugszeichen symbolisiert wird, so dass sich diesbezüglich eine weitere Erörterung erübrigt.
Wenn, wie in 12B dargestellt, der Ventilteller 118a über den Stößel 128 zurückgezogen wird, gibt der Ventilteller 118a die dem Ventilsitz 118b zugeordnete Öffnung frei, so dass über die Zulauföffnung 114 und die Zulaufanschlussöffnung 114a, den Zulaufvorhof 120 und die Öffnungen 116a, 116 eine Flüssigkeit durch die Ventileinrichtung 100 hindurchfließen kann.
Auch bei dieser Ausführungsform ist eine Freilaufstrecke S zwischen der Ventiltelleranordnung des Ventiltellers 118a und dem Ventil- und Strömungskörper 124a vorgesehen. Sobald diese Freilaufstrecke S durch die Bewegung des Stößels 128 aufgezehrt ist, stößt die Mitnehmereinrichtung 130 an den Körper 124a an und bei einer weiteren Bewegung des Stößels 128 wird der gesamte Ventil- und Strömungskörper 124a mitgenommen, wodurch der Körper 124a von dem ihm zugeordneten Ventilsitz 124b abgehoben wird, was dazu führt, dass die Anschlusskammer 122 ebenfalls als freier Strömungsquerschnitt für den Durchlauf des Heizmediums durch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 100 verfügbar wird. Diese Einstellung ist in 12C dargestellt.
Durch diese Ausbildung kann ein Heizmedium über eine Einstellmechanik geregelt, das heißt synchron, beispielsweise über eine Thermostatkapsel gesteuert, eine bestimmte Regelcharakteristik erhalten, die beispielsweise einen gegenüber herkömmlichen Ventileinrichtungen wesentlich verlängerten linearen Bereich aufweist.
Wird bei der Ausführungsform 100 gemäß den 12A bis 12C beispielsweise die Anschlusskammer 122 im Bereich vor der Ablauföffnung 116 verschlossen und wird eine weitere Ablauföffnung in dem Bereich 116b gemäß 12C vorgesehen, so kann wiederum prinzipiell die Ventileinrichtung 010 gemäß den 11A bis 11C realisiert werden.
Die voranstehenden Erörterungen haben gezeigt, dass die Ventileinrichtung 10 bzw. 100 gemäß der vorliegenden Erfindung äußerst variabel ausgebildet sein kann, um die gewünschten Charakteristiken bzw. Eigenschaften widerzuspiegeln. Die vorliegende Offenbarung wird folglich den Fachmann zu diversen äquivalenten Spielarten der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung anregen, die allesamt durch die vorliegende Erfindung erfasst sein sollen.
Die 13 zeigt zur Motivierung der vorliegenden Erfindung ein Diagramm, in dem eine Ventilkennlinie gegenüber einer Heizkörperkennlinie dargestellt ist. Dabei sollen die Ventilkennlinie die Regelcharakteristik und die Heizkörperkennlinie die Leistungscharakteristik des Ventils bzw. Heizkörpers widerspiegeln.
Bekanntermaßen weist ein herkömmlicher Heizkörper bei etwa 50% Durchflussmenge an Heizmedium bereits aufgrund der Eigenschaften des verwendeten Heizmediums, vorzugsweise Wasser, nahezu seine volle Heizleistung auf. In diesem Bereich jedoch weist das Ventil lediglich eine geringe Regelbandbreite auf, so dass insbesondere bei Heizkörpern mit geringer Leistung mit herkömmlichen Ventilen schwerlich eine angemessene Regelung zu erzielen ist. Die Ventileinrichtungen 010, 100 und deren Spielarten sind dazu in der Lage, einen Durchflussregelbereich zur Verfügung zu stellen, der gegenüber der dargestellten Ventilkennlinie, die die Regelcharakteristik herkömmlicher Ventile zeigt, wesentlich verbessert ist, da durch die zeitlich bzw. thermisch koordinierte Bewegung zweier Verschlusseinrichtungen bzw. Ventilteller jeweils aneinander anschließend vorteilhafte Regelbereiche zur Verfügung gestellt werden können, so dass die ungünstigen Wärmeabgabeeigenschaften bekannter Heizkörper besser berücksichtigt werden können.
Die 14 zeigt eine erfindungsgemäße Thermostatkapsel 200, die ein Gehäuse 250 aufweist, das ein Volumen 252 umschließt. Das Volumen 252 ist mit einem Medium gefüllt, das sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnt bzw. bei Kälte zusammenzieht. Hier üblicherweise verwendete Materialien sind Wachs, Paraffin oder dergleichen. Ein Ausgleichsabschnitt 254 erstreckt sich in das Gehäuse 250 hinein. Der Ausgleichsabschnitt 254 weist eine Öffnung 258 auf, durch die hindurch ein Betätigungselement, beispielsweise ein Ventilstößel oder dergleichen, hindurchragen kann, um gegenüber der Fläche 256 am gegenüberliegenden Ende des Abschnittes 254 anzuliegen. Im Falle steigender Temperaturen wird sich das Medium im Volumen 252 ausdehnen und der flexible Bereich des Abschnittes 254 wird entsprechend dieser thermisch bedingten Volumenerhöhung zusammengepresst, wodurch der Abschnitt 254 axial verkürzt wird und die Betätigungseinrichtung bzw. den Ventilstößel axial voranschiebt.
Diese übliche Funktion herkömmlicher Thermostatkapseln wird dadurch modifiziert, dass der zusammenzupressende Bereich 254 im vorliegenden Fall in Axialrichtung konisch zulaufend ausgebildet ist, so dass eine zunächst geringe Volumenänderung dazu führt, dass die Stelleinrichtung bzw. der Ventilstößel zunächst über eine große Strecke vorangetrieben wird. Bei weiteren Volumenerhöhungen verringert sich die Vortriebsbewegung für die Stelleinrichtung bzw. den Ventilstößel proportional zu dem sich konisch erweiternden Querschnitt des Abschnitts 254.
Auf diese Weise lässt sich ein nichtlineares thermisches Ansprechen der erfindungsgemäßen Thermostatkapsel erzielen.
Die in 14 dargestellte Thermostatkapsel 200 ist als variierte Thermostatkapsel 300 in 15 dargestellt. Hier ist der Abschnitt 354 entgegengesetzt trapez- bzw. kegelförmig ausgebildet, wobei er jedoch bei einer entsprechenden geometrischen Ausbildung im Prinzip die gleiche nichtlineare Regelcharakteristik hat wie die Ausführungsform gemäß 14.
Bezüglich der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung ist es anhand der vorliegenden Offenbarung verständlich, dass entweder die Zuläufe oder die Abläufe gemäß der Erfindung ausgebildet sein können, da, je nachdem, an welchem Ende eines Heizkörpers die betreffende Ventileinrichtung angeschlossen wird, entweder der Heizkörper einen Zulauf und zwei Abläufe oder zwei Zuläufe und einen Ablauf bzw. zwei Zuläufe und zwei Abläufe aufweisen kann. Insofern die erfindungsgemäße Ventileinrichtung lediglich einen Zu- und einen Ablauf am Gehäuse aufweist, kann natürlich eine entsprechende Ventileinrichtung sowohl an einem Zulauf eines Heizkörpers als auch an einem Ablauf eines Heizkörpers angeordnet werden, so dass die Funktion der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung entsprechend anzupassen ist.
Da diese konstruktiven Maßnahmen zur Anpassung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung im Rahmen des Fachwissens des Fachmanns liegen, braucht hierzu in der vorliegenden Offenbarung nichts Zusätzliches ausgeführt zu werden.
Die 16 bis 32 zeigen bevorzugte Anwendungen der Erfindung für sogenannte Heizwände, die aus vertikalen oder horizontalen flachen Heizrohren bestehen, die über horizontale oder vertikale Sammelrohre oder Kanäle miteinander fluidleitend in Verbindung stehen.
16 zeigt eine erfindungsgemäße zweireihige vertikale Heizwand, mit so genanntem gleichseitigen Anschluss, bei der sich der Vorlaufanschluss (VL) in einem oberen Eckbereich der vorderen Heizplatte (1) und der Rücklaufanschluss (RL) an einem unteren Eckbereich der hinteren Heizplatte (1') befindet. Das durch den Vorlaufanschluss einströmende Warmwasser wird geeignet über die vordere Heizplatte verteilt, bevor es über einen Verbindungsabschnitt, vorzugsweise einem Rohr aus Metall oder Kunststoff, in die hintere Heizplatte (1') geleitet wird. Die Wasserführung im oberen Bereich wird aus der 17 deutlich und die im unteren Bereich aus der 18. Die Verbindungsrohre sind so ausgebildet, dass das Heizmedium nur im oberen rechten Bereich in die hintere Heizplatte gelangen kann. Dazu werden Mittel nach den oben beschriebenen Varianten der Erfindung verwendet, die für den Fachmann in einfacher Weise auch auf Heizwände applizierbar sind. Die 19 zeigt eine vertikale Heizwand bei der die Heizplatten mit Hilfe von T-Stücken in den oberen und unteren Eckbereichen miteinander verbunden sind. Die Regelung der Strömung des Heizmediums erfolgt wie aus den 20 und 21 deutlich wird über die T-Stücke, wobei diese so verschlossen oder fluidleitend ausgebildet sind, dass immer die vordere Heizplatte seriell vor der hinteren Heizplatte vom Heizmedium durchströmbar ist.
Die 22 bis 32 zeigen verschiedene Ausführungen horizontaler Heizwände, d. h. die Heizrohre sind horizontal angeordnet und in Kompaktbauweise seitlich durch Sammelkanäle miteinander verbunden. Die Regelung der Strömung des Heizmediums erfolgt wie aus den 23 und 24 deutlich wird über Leitbleche in den seitlichen Bereichen, die so ausgebildet sind, dass immer die vordere Heizplatte vor der hinteren Heizplatte seriell durchströmt wird.
Die 25 bis 32 zeigen weitere Ausführungen von horizontalen Heizwänden, wobei die Regelung der Strömung des Heizmediums analog den oben beschriebenen Ausführungen für vertikale Heizwände erfolgt, d. h. über entsprechend ausgebildete Verbindungsrohre oder T-Stücke. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf eine weitere Beschreibung verzichtet und explizit auf die obigen Ausführungen verwiesen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19614330 C1 [0008]
- DE 4041191 C2 [0009]
- DE 29602171 U1 [0015]
- DE 2428511 A1 [0016]

Claims

Wenigstens einreihiger, bevorzugt zwei- oder mehrreihiger Heizkörper, insbesondere Flachheizkörper, mit – Vorlaufanschluss (VL), – Rücklaufanschluss (RL), – einem ersten, durchströmten und vorzugsweise dem zu beheizenden Raum zugewandten Abschnitt (1) und – wenigstens einem weiteren durchströmten und vorzugsweise dahinter angeordneten Abschnitt (1'), dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt vor den übrigen Abschnitten im Wesentlichen gleichmäßig durchströmt wird, wobei nur am unteren Endbereich des ersten Abschnitts (1) mindestens ein Anschluss zu dem mindestens einen weiteren Abschnitt (1') vorgesehen ist.
Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (1) so ausgelegt ist, dass diesem zumindest bei niedriger Heizleistung mehr Wärme zugeführt werden kann als den übrigen Abschnitten des Heizkörpers.
Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte plattenförmig ausgebildet und vorzugsweise aus profilierten Platten oder flächigen Rohren die durch Sammelkanäle miteinander verbunden sind, insbesondere aus Stahlblech, geformt sind.
Heizkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten so profiliert sind, dass die Abschnitte (1, 1') eine Anzahl von Strömungskanälen einschließen.
Heizkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlänge der Strömungskanäle im ersten Abschnitt (1) größer ist als in den übrigen Abschnitten.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand der Strömungskanäle des ersten Abschnittes (1) kleiner ist als in den übrigen Abschnitten.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass die Abschnitte durch einen oder mehrere flexible Verbindungsrohrabschnitte verbunden sind, vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufanschluss (VL) und der Rücklaufanschluss (RL) jeweils an einer vertikalen Längskante des Heizkörpers angeordnet ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufanschluss (VL) und der Rücklaufanschluss (RL) jeweils mittig in horizontaler Erstreckung des Heizkörpers angeordnet ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (1) oberhalb bzw. unterhalb des zweiten Abschnittes (1') angeordnet ist, wobei bevorzugt beide Abschnitte in einen Heizkörper bzw. einer Heizplatte ausgebildet sind.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Abschnitte (1, 1') mit Konvektionsprofilen (2) versehen sind, die vorzugsweise ein Rechteck- oder Wellenprofil aufweisen.
Heizkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (1) kein Konvektionsprofil aufweist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine verstellbare Abdeckjalousie (7) zur Veränderung des Anströmquerschnitts der Konvektionsprofile (2).
Heizkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckjalousie (7) temperaturabhängig so verstellbar ist, dass bei niedriger Vorlauftemperatur im ersten Abschnitt (1) die Abdeckjalousie (7) die Konvektionsprofile (2) im Wesentlichen abdeckt.
Heizkörper nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch einen Thermosensor (6), der an dem ersten Abschnitt (1) angeordnet ist.
Heizkörper nach Anspruch 13 bis 15, gekennzeichnet durch ein temperaturabhängiges Ausgleichvolumen (3) zum Verstellen der Abdeckjalousie (7).
Heizkörper nach Anspruch 13 bis 15, gekennzeichnet durch ein Memory- oder Bimetall zum Verstellen der Abdeckjalousie (7).
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine Isolationsschicht, vorzugsweise aus ein- oder mehrlagigem Aluminium, zwischen dem ersten Abschnitt und zumindest dem dahinter angeordneten Abschnitt, bevorzugt auf dem ersten Abschnitt.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass dieser wandseitig mit einem Strahlungsschirm, vorzugsweise aus mehrlagigem Aluminium, versehen ist.
Einreihiger Heizkörper, insbesondere Flachheizkörper, mit – Vorlaufanschluss (VL), – Rücklaufanschluss (RL) und – einem plattenförmig ausgebildeten und durchströmten Heizkörper, gekennzeichnet durch wenigstens zwei unterschiedlich ausgelegten Abschnitten (8, 9), wobei der erste Abschnitt (8) in Strömungsrichtung vor den übrigen Abschnitten angeordnet ist und diesem zumindest bei niedriger Heizleistung mehr Wärme zugeführt werden kann als den übrigen Abschnitten.
Heizkörper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Oberfläche des Heizkörpers Konvektionsprofile (2) angebracht sind, die in Draufsicht vorzugsweise ein Rechteck- oder Wellenprofil aufweisen.
Heizkörper nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtoberfläche der Konvektionsprofile des ersten Abschnittes (8) kleiner ist als die der übrigen Abschnitte.
Heizkörper nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (8) keine Konvektionsprofile aufweist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper aus profiliertem Plattenmaterial, vorzugsweise Stahlblech, unter Ausbildung von mehreren Strömungskanälen oder aus flächigen Rohren, die durch Sammelkanäle miteinander verbunden sind, geformt ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand der Strömungskanäle des ersten Abschnitts (8) kleiner ist als derjenige der übrigen Abschnitte.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper so profiliert ist, dass zumindest der erste Abschnitt (8) eine Anzahl Strömungskanäle umfasst, die sich in horizontaler Richtung und mäanderförmig auf- oder absteigend erstrecken.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der zweite Abschnitt (9) so profiliert ist, dass er eine Anzahl von sich in vertikaler Richtung erstreckender Strömungskanäle umfasst.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (8) von den übrigen Abschnitten durch mindestens einen Trennsteg (10) getrennt ist.
Heizkörper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsteg (10) von nur einem Verbindungskanal (11) durchbrochen wird.
Heizkörper nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (11) an einer vertikalen Längskante des Heizkörpers angeordnet ist.
Heizkörper nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsteg (10) von mehreren Verbindungskanälen (11) durchbrochen wird.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufanschluss (VL) an einer vertikalen Längskante des Heizkörpers angeordnet ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufanschluss (VL) mittig in horizontaler Erstreckung des Heizkörpers angeordnet ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper an wenigstens einer Längskante nach hinten umgebogen ist, um so eine hintere, vorzugsweise einer Wand zugewandte Heizkörperfläche auszubilden, die sich im wesentlichen parallel zur vorderen Heizkörperfläche erstreckt, wobei der Vorlauf an der vorderen, vorzugsweise dem zu beheizenden Raum zugewandten Heizkörperfläche angeordnet ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf (RL) rohrartig ausgebildet ist und sich hinter dem Heizkörper über einen wesentlichen Teil dessen Länge erstreckt.
Heizkörper nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrartige Rücklauf (14) mit einer Anzahl kreis- oder rechteckförmiger Konvektionskörper (15) versehen ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 33, mit zwei Abschnitten, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (8) mittig zwischen den übrigen Abschnitten (9) angeordnet ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 20 bis 37, der wandseitig mit einem Strahlungsschirm (12), vorzugsweise aus mehrlagigem Aluminium, versehen ist.
Ein- oder mehrreihiger Elektroheizkörper, vorzugsweise Flachheizkörper, mit mindestens zwei unterschiedlich ausgelegten Abschnitten (8, 9), die jeweils mit einer Anzahl von Heizelementen (R₁ ... R_n, r₁ ... r_m) versehen sind, und einer Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung so ausgelegt ist, dass der elektrische Widerstand der Abschnitte jeweils unabhängig voneinander einstellbar ist und dem ersten Abschnitt zumindest bei niedriger Heizleistung mehr Wärme zugeführt wird als den übrigen Abschnitten.
Heizkörper nach Anspruch 39, einreihig und mit insgesamt zwei Abschnitten, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (8) über dem zweiten Abschnitt (9) angeordnet ist.
Heizkörper nach Anspruch 39, mehrreihig, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (8) vorzugsweise dem zu beheizenden Raum zugewandt und vor den übrigen Abschnitten (9) angeordnet ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Gesamtwiderstand des ersten Abschnittes kleiner ist als der jeweilige Gesamtwiderstand der übrigen Abschnitte.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (8) mit einem selbstregelnden bzw. selbstlimitierenden Widerstand versehen ist, vorzugsweise mit in Elastomer eingebetteten Ferriten.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte aus profiliertem Plattenmaterial, vorzugsweise aus Stahlblech, unter Ausbildung mehrerer Strömungskanäle (21, 23) oder aus flächigen Rohren, die durch Sammelkanäle miteinander verbunden sind, geformt sind.
Heizkörper nach Anspruch 44, der zumindest einen von einem Strömungsmittel, vorzugsweise Wasser oder Paraffin, durchströmten Hohlraum ausbildet.
Heizkörper nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente direkt in den oder die Strömungshohlräume (21) eingelassen sind.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 39 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente in Metallbuchsen und diese in die Strömungshohlräume (21) eingelassen sind.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Abstandseinrichtung (19) zwischen den Halbschalen bzw. Platten (20a, 20b) einer Heizplatte (1, 1') angeordnet ist.
Heizkörper nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Abstandseinrichtungen (19) wenigstens einen Strömungskanal (19b) aufweist, der eine gerichtete Einleitung eines Heizmediums in einer vorbestimmten Weise bewirkt.
Heizkörper nach Anspruch 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandseinrichtung (19) Mittel (19b, 19c) umfasst, um beim Einsetzen der Abstandseinrichtung zwischen die Halbschalen bzw. Platten der Heizplatte, die eine Leitung (VL) umfassen, in eine vorbestimmte Ausrichtung zu gelangen.
Heizkörper nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsmittel (19b) den wenigstens einen Strömungskanal (19b) umfassen bzw. daraus bestehen.
Heizkörper nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsmittel (19b) eine Außenkontur aufweisen, die zu einer Kontur (21, 22a, 22b) zwischen den Halbschalen bzw. Platten wenigstens angenähert passt, um die Orientierung zu unterstützen bzw. zu bewirken.
Verfahren zur Herstellung eines Heizkörpers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 52, wobei – wenigstens zwei Halbschalen bzw. Platten, insbesondere ein oder mehrere Plattenpaare, aus plastisch verformbarem Material vorgesehen werden, – wenigstens eine dieser paarweise zusammensetzbaren Platten mit einer Leitungsstruktur zur Leitung eines Heizmediums versehen wird, – die Platten zusammengefügt werden, wobei an vorgegebenen Stellen zwischen den Platten Abstandseinrichtungen mit wenigstens einem Strömungskanal eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandseinrichtungen mit einer vorgegebenen Orientierung zur Erzeugung einer gerichteten Einleitung des Heizmediums in den Heizkörper eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandseinrichtungen mit Ausrichtungsmitteln versehen werden, um deren Orientierung zu bewirken.
Verfahren zur Herstellung eines Heizkörpers, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 52, wobei wenigstens eine aus flächigen Rohren zusammengesetzte Heizplatte mit einer Leitungsstruktur zur Leitung eines Heizmediums versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsstruktur zur Erzeugung einer gerichteten Einleitung des Heizmediums in die einzelnen Abschnitte der einen oder mehreren Heizplatten dient.
Heizkörper, insbesondere Plattenheizkörper, vorzugsweise für Zentralheizungssysteme, mit den folgenden Merkmalen: einem überwiegend für Strahlung eingerichteten Heizabschnitt, einem überwiegend für Konvektion eingerichteten Heizabschnitt, einem Zu- und einem Rücklauf, einer Ventil- bzw. Thermostateinrichtung, die Ventil- bzw. Thermostateinrichtung weist einen ersten Durchströmungsbeeinflussungsabschnitt auf, der dem Strahlungsheizabschnitt zugeordnet ist, und eine weitere Ventil- bzw. Thermostateinrichtung ist vorgesehen, die einen zweiten Durchströmungsbeeinflussungsabschnitt aufweist, der dem Konvektionsheizabschnitt zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungs- und der Konvektionsheizabschnitt beide durch eine Ventileinrichtung steuerbar sind, wobei die Ventileinrichtung mit einem Gehäuse, mit mindestens zwei Vor- bzw. Zuläufen (014, 114) oder mindestens zwei Rück- bzw. Abläufen (016a, 016b; 116, 116a, 116b), mit einer Verschlusseinrichtung (018a, 018b, 024a, 024b; 118a, 118b, 124a, 124b), die jedem der zwei Vor- bzw. Zuläufe oder jedem der zwei Rück- bzw. Abläufe zugeordnet ist, versehen ist dadurch gekennzeichnet, dass jedem der zwei Zuläufe (014) oder jedem der zwei Abläufe (016a, 016b) jeweils eine Verschlusseinrichtung (018a, 024a) zugeordnet ist, wobei wenigstens eine der Verschlusseinrichtungen (018a, 024a; 118a, 124a) bereichsweise unabhängig von der anderen bewegbar ist.
Heizkörper nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtungen (018a, 024a; 118a, 124a) vorzugsweise axial fluchtend insbesondere hintereinander angeordnet sind und unterschiedlich zum Ansprechen bringbar sind, insbesondere bei verschiedenen Temperaturen.
Heizkörper nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (018a) durch axiale Bewegung nacheinander die zwei Zuläufe (014) oder die zwei Abläufe (016a, 016b; 116a, 116b) freigibt bzw. verschließt.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 56 oder 57, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Verschlusseinrichtung, insbesondere Ventilteller, gegenüber dem anderen Ventilteller mittels einer Federeinrichtung (026; 126) vorbelastet ist, so dass der vorbelastete Ventilteller bei der Verstellung des nicht vorbelasteten Ventiltellers über eine vorzugsweise einstellbare Verstellstrecke unbeeinflusst in seiner wenigstens im Wesentlichen geschlossenen Stellung verharrt, um bevorzugt mittels einer Mitnahmeeinrichtung mitgenommen zu werden, wenn die Verstellstrecke aufgebraucht ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 56 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verschlusseinrichtung bzw. jedem Ventilteller eine separate Verstellmechanik zugeordnet ist.
Heizkörper nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Verschlusseinrichtung (118a) in der anderen Verschlusseinrichtung (124a) angeordnet ist, wobei die andere Verschlusseinrichtung einen Durchgang (114a, 120, 116a) hat, der bevorzugt einen axialen Abschnitt und einen radialen Abschnitt aufweist, wobei die eine Verschlusseinrichtung (118a) auf den Strömungsquerschnitt des Durchgangs einwirkt.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 56 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Verschlusseinrichtung (018a; 118a) vor der einen Verschlusseinrichtung (024a; 124a) anspricht.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 56 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilstößel (028; 128) auf den einen Verschlussmechanismus einwirkt, wobei der andere Verschlussmechanismus (024a; 124a) mit einer Federeinrichtung vorbelastet ist, so dass bei einer Bewegung des Ventilstößels (028; 128) zunächst der eine Verschlussmechanismus (018a; 118a) anspricht und vorzugsweise der andere Verschlussmechanismus (024a; 124a) erst anspricht, wenn eine Mitnahmeeinrichtung (030; 130) an der einen Verschlusseinrichtung (018a; 118a) bzw. dem Ventilstößel (028; 128) den anderen Verschlussmechanismus (024a; 124a) mitnimmt.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 61 oder 62 oder 63, insoweit diese auf den Anspruch 60 zurück bezogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise radiale Durchgang (114a, 120, 116a) in der anderen Verschlusseinrichtung und der Zu- bzw. der Ablauf im Gehäuse (112) ineinander einmünden, so dass, wenn der andere Verschluss (124a) und der eine Verschluss (118a) beide geöffnet sind, sich ein vergrößerter Strömungsquerschnitt ergibt.
Heizkörper nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, dass deren Zu- bzw. Abläufe (114, 116b, 116, 116a, 114a, 120) aufeinander abgestimmte Strömungsquerschnitte aufweisen, so dass, wenn sämtliche Zu- und Abläufe geöffnet sind, der Querschnitt der Zuläufe im Wesentlichen dem Querschnitt der Abläufe bzw. umgekehrt entspricht.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 56 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Zu- bzw. Abläufe in eine Zuleitung bzw. eine Ableitung einmünden.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 56 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass an einen Ventilstößel eine Thermostateinrichtung anschließt, die eine Thermostatkapsel, insbesondere Wachs- bzw. Paraffinkapsel, umfasst.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 56 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass Verschlusseinrichtungen wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Ventilteller sind, wobei bevorzugt über einen vorgebbaren Hubbereich erst der eine Ventilteller einen Strömungsquerschnitt freigibt, und anschließend der andere Ventilteller bewegt wird, um den Strömungsquerschnitt zusätzlich freizugeben.
Heizkörper nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stange bzw. ein Ventilstößel (028; 128) zunächst den ersten Ventilteller mitnimmt und den zweiten Ventilteller versetzt mitnimmt.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 68 oder 69, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Ventilteller gegenüber dem anderen etwa durch eine Federeinrichtung (026; 126) vorbelastet ist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 68 bis 70, dadurch gekennzeichnet, dass den Ventiltellern zugeordnete Ventilsitze in einer Ebene sind, bzw. die Ventilteller im geschlossenen Zustand des Ventils in einer Ebene sind.
Heizkörper nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventil- bzw. Thermostateinrichtung (010; 100) sowohl den ersten Durchströmungsbeeinflussungsabschnitt als auch den zweiten Durchströmungsbeeinflussungsabschnitt aufweist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 56 oder 72, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventil- bzw. Thermostateinrichtungen (010; 100) bei unterschiedlichen Raumtemperaturen zum Ansprechen bringbar sind.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 72 bis 73, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Heizabschnitt einen Zulauf und einen Rücklauf aufweist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 72 bis 74, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ventil- bzw. Thermostateinrichtungen (010; 100) ein gemeinsames Gehäuse aufweisen, wobei dieses eine Zulauföffnung und für jeden der beiden Heizabschnitte jeweils eine Rücklauföffnung oder eine Rücklauföffnung und für jeden der beiden Heizabschnitte eine Zulauföffnung aufweist.
Heizkörper nach einem der Ansprüche 72 bis 75, dadurch gekennzeichnet, dass der Konvektionsheizabschnitt und/oder der Strahlungsheizabschnitt in Teilabschnitte unterteilbar sind, die manuell und/oder automatisch zu- bzw. wegschaltbar sind, beispielsweise mittels Handventilen, Thermostatventilen oder dergleichen.
Thermostatkapsel, insbesondere Wachs- bzw. Paraffinkapsel, mit einem Gehäuse, mit einem in dem Gehäuse befindlichen Volumen an einem einer Wärmeausdehnung unterworfenen Medium, insbesondere Paraffin bzw. Wachs, mit einem die thermische Ausdehnung bzw. Schrumpfung ausgleichenden Abschnitt, der vorzugsweise in sich beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (254; 354) in radialer bzw. axialer Erstreckung so ausgebildet ist, dass sich der Abschnitt bei einer Volumenänderung des Volumens (252; 352) in seiner Axialrichtung in seiner Erstreckung nichtlinear ändert.
Thermostatkapsel nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt in Axialrichtung bzw. in Volumenausgleichsrichtung geometrisch derart ausgebildet ist, dass eine lineare Volumenänderung zu einer nichtlinearen Längenänderung in Axialrichtung des Abschnitts führt.
Thermostatkapsel nach einem der Ansprüche 77 oder 78, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt konisch schlankerwerdend ausgebildet ist.
Thermostatkapsel nach einem der Ansprüche 77 oder 78, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt konisch mit in axialer Richtung zunehmendem Umfang ausgebildet ist.
Thermostatkapsel nach einem der Ansprüche 77 oder 78, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (254; 354) wenigstens einen Bereich hat, der konisch schlanker werdend oder konisch zunehmend ausgebildet ist.