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Die
Erfindung betrifft einen zwei- oder mehrreihigen Heizkörper,
insbesondere Flachheizkörper, gemäß dem
Oberbegriff der 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 52.
Die Erfindung betrifft weiter einen Heizkörper nach Anspruch
55 mit einer Anschlussgarnitur zur strömungsmäßigen
Anbindung von Abschnitten eines Heizkörpers an dem Vor-
und Rücklauf einer zentralisierten Heizanlage, etwa einer
Zentralheizungsanlage bzw. einer auf Fernwärme basierenden
Heizungsanlage mit zwei Heizabschnitten, bevorzugt Heizplatten,
wobei die Garnitur einen Garniturvorlauf sowie einen Garniturrücklauf
umfasst, die am unteren Bereich der Garnitur bzw. des Heizkörpers
angeordnet sind.
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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.
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Heizungssysteme
und damit auch Heizkörper sind üblicherweise auf
die minimal auftretenden Außentemperaturen einer Heizperiode
(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.
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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.
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Mit
Mit steigendem Bewusstsein bezüglich des Heizungsenergieverbrauchs
wurden die Anforderungen an die Wärmeisolationseigenschaften
so verschärft, dass die Heizkörper selbst an vergleichsweise
kalten Tagen nur noch im Teillastbereich, d. h. mit niedriger Vorlauftemperatur,
betrieben werden.
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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.
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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.
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Die
DE 40 41 191 C2 betrifft
den Anschluss an einen mehrlagigen Plattenheizkörper aus
einem zwischen zwei Heizplatten angeordneten T-förmigen Anschlussstück.
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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.
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Im
Stand der Technik sind auch Anschlussgarnituren für Heizkörper
bzw. Heizkörper mit entsprechenden Anschlussgarnituren
bekannt, bei denen die wenigstens zwei Heizabschnitte des Heizkörpers
unten seitlich oder unten mittig angeschlossen werden. Diese Art
der strömungsmäßigen Anschlussweise führt
dazu, dass das Heizmedium den Heizabschnitten des Heizkörpers,
vorzugsweise Heizplatten etwa mit Heizregistern, parallel zugeführt wird,
während es prinzipiell zu bevorzugen wäre, wenn
der vordere Heizabschnitt bzw. die vordere Heizplatte des Heizkörpers
zuerst von oben her angeströmt werden würde, da
dann die überwiegende Heizleistung von der vorderen Heizplatte
ausginge, wobei auch der Strahlungsanteil der vorderen Heizplatte
für das Raumklima und das Wohlbefinden in dem Raum, in
dem der betreffende Heizkörper angeordnet ist, von großer
Bedeutung ist.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
der Ansprüche 1, 20, 39, bzw. 53 gelöst.
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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.
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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.
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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 sind 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 niedrige Vorlauftemperatur erforderlich.
Somit hilft ein erfindungsgemäßer Heizkörper gerade
im Teillastbereich, der einen Großteil des Heizbetriebes
ausmacht, Heizkosten zu sparen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorteilhaft
ist, dass auch der einreihige Heizkörper aufgrund des unterschiedlichen
Verhältnisses zwischen Konvektions- und Strahlungsanteil
im Teil- und Volllastbetrieb einen nichtlinearen Heizkörperexponenten
besitzt, der sich gerade bei niedrigen Heizleistungen vorteilhaft
verkleinert, was zu einer Heizkostenersparnis führt, wie
zuvor beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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 zurück gebogenen
Seitenabschnitten sind dagegen bevorzugt jeweils Konvektionsprofile
angebracht, die sich dort bevorzugt über die gesamte Oberfläche
des Heizkörpers erstrecken.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bevorzugt
soll weiter ein Heizkörper mit einer Anschlussgarnitur
geschaffen werden, bei dem die undifferenzierte Anströmung
der Heizabschnitte des Heizkörpers wenigstens überwiegend
beseitigt worden ist.
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Die
gemäß der vorliegenden Ausführung der Erfindung
zu erzielenden Vorteile beruhen dabei darauf, dass eine Anschlussgarnitur
ausgehend von dem Garniturvorlauf eine Steigleitung aufweist, die das
Heizträgermedium in einen der Heizabschnitte bzw. eine
der Heizplatten einleitet. Ferner weist die erfindungsgemäße
Anschlussgarnitur eine Zusatzsteigleitung auf, die den einen, bevorzugt
vorderen Heizabschnitt an dem anderen, bevorzugt hinteren Heizabschnitt
anschließt, wobei insbesondere ferner eine Ableitung vorgesehen
ist, die den anderen Heizabschnitt an den Garniturrücklauf
anbindet, so dass die Heizabschnitte, bevorzugt Heizplatten, seriell
an die Heizanlage anschließbar sind.
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Bevorzugt
lässt sich an dem oberen Endbereich der Steigleitung ein
Anschlussbereich für ein Ventil, ein Thermostatventil oder
dergleichen vorsehen, über das die Strömung des
Heizmediums durch den Heizkörper mit Merkmalen gemäß der
Erfindung in der dargestellten seriellen Anschlussweise der Heizabschnitte
bzw. Heizplatten vorgenommen werden kann.
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Es
ist auch möglich, die erfindungsgemäße Anschlussgarnitur
entgegengesetzt zu durchströmen, so dass zunächst
vom Vorlauf aus ein Heizkörperabschnitt bzw. eine Heizplatte
durchströmt wird, anschließend das Heizmedium über
die Zusatzsteigleitung in die eine Heizplatte gelangt, die hier
bevorzugt die hintere Heizplatte sein sollte, um von dieser Heizplatte über
die Steigleitung aus dem Heizkörper hinausgeleitet zu werden.
Die erfindungsgemäße Variante, bei der die vordere
Heizplatte von oben mit Heizmedium versorgt wird, dürfte
jedoch zu bevorzugen sein, da hier das Heizmedium besser über
die Heizplatte hinweg verteilt wird.
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Bevorzugt
sind der Garniturvor- und der Garniturrücklauf an einer
Grund- bzw. Montageplatte befestigt. Diese kann sowohl für
den Boden als auch die Wandmontage ausgebildet sein. Auch eine alternative
Ausbildung ist möglich. In dem Fall der Bodenmontage kann
die Grund- bzw. Montageplatte mit einem Anschluss, beispielsweise
einem Schuh oder dergleichen, für ein Bodenstativ versehen
sein. In dem Fall der Wandmontage kann ein Winkelabschnitt vorgesehen
sein, der, insoweit der Vor- und der Rücklauf durch den
vorderen Heizabschnitt verdeckt angeordnet sind, auch den hinteren
Heizabschnitt an seinem unteren Ende umlaufen kann.
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Um
die Montage der erfindungsgemäßen Anschlussgarnitur
einfacher und reproduzierbar vornehmen zu können, beispielsweise
durch Widerstandsverschweißung, durch Löten oder
dergleichen, kann die erfindungsgemäße Anschlussgarnitur
mit einem Anbindungsabschnitt versehen sein, in den die Steigleitung
einmündet, wobei der Anbindungsabschnitt an dem einen,
bevorzugt vorderen Heizabschnitt, befestigt ist. Durch diese sukzessive
Anschlussweise bei der die Steigleitung an den Anbindungsabschnitt
angeschweißt, in diesen hart eingelötet oder dergleichen
ist, kann die erfindungsgemäße Anschlussgarnitur
derart eingebaut werden, dass die Steigleitung und die Zusatzsteigleitung
in Längsrichtung des Heizkörpers bzw. dessen Heizplatten
zueinander versetzt angeordnet werden können, so dass eine
Platz sparende Einbaumöglichkeit in den Heizkörper
mit Merkmalen nach der Erfindung möglich ist. Ferner braucht
die Steigleitung nicht unnötig über mehrere Raumachsen
gebogen werden, obwohl dies prinzipiell auch möglich ist.
Zudem ergibt der Anbindungsabschnitt weitere Möglichkeiten
zur Anordnung von Funktionseinrichtungen, wie etwa einem Entlüftungsventil,
einen Regel- oder Thermostatventil oder dergleichen. Die Steigleitung
wird bevorzugt über ein Knie an den Anbindungsabschnitt
angeschlossen, so dass in der Einbaulage der Bereich unter dem Anbindungsabschnitt
freigehalten ist. Natürlich kann umgekehrt die Steigleitung
auch vertikal von unten unmittelbar in den Anbindungsabschnitt einmünden,
wobei dann jedoch bevorzugt, um die Komplexität der Einzelteile
der erfindungsgemäßen Anschlussgarnitur möglichst
gering zu halten, die Zusatzsteigleitung entsprechend mit einem
Versatz bzw. einem Knie montiert werden sollte.
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Besondere
Vorteile können sich darüber hinaus ergeben, wenn
die Zusatzsteigleitung über eine Zusatzanbindung am unteren
Endbereich des einen, bevorzugt vorderen Heizabschnittes bzw. Heizplatte angeschlossen
ist. Dabei sollte der Anbindungsabschnitt bevorzugt wenigstens in
etwa die gleichen Abmessungen aufweisen, wie die Zusatzanbindung,
so dass durch die Anschluss- bzw. Ventilgarnitur gemäß der
Erfindung in ihrer Montagelage am Heizkörper eine parallele
Anordnung der Heizabschnitte bzw. Heizplatten zueinander und eine
mechanisch stabile Fixierung ohne weitere mechanische Bestandteile möglich
wird.
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Bevorzugt
weist der Anbindungsabschnitt, der bevorzugt am oberen Bereich des
Heizkörpers angesetzt wird, einen Zwischenverschluss auf,
wobei die Steigleitung auf der dem einen, bevorzugt vorderen Heizabschnitt
zugewandten Seite angeschlossen ist. Demgegenüber ist die
Zusatzsteigleitung auf der anderen Seite des Anbindungsabschnittes
im Verhältnis zu dem Zwischenverschluss angeschlossen, so
dass die Zusatzsteigleitung dem anderen, bevorzugt hinteren Heizabschnitt
zugeordnet ist. Die hierdurch ermöglichte Art des Anschlusses
ist mechanisch stabil und vergleichsweise einfach herzustellen und
zu montieren, da diese Art von Anschlussgarnitur leicht vorgefertigt
werden kann und in einer Widerstandsschweißanlage, die
auch automatisiert sein kann, leicht befestigt werden kann.
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Des
weiteren lässt sich die Anschlussgarnitur mit Merkmalen
nach der Erfindung dadurch ganz wesentlich aufwerten, dass die Zusatzanbindung
bevorzugt am unteren Ende des Heizkörpers einen Zusatzzwischenverschluss
umfasst, der an den einen, bevorzugt vorderen Heizabschnitt an der
diesem zugewandten Seite angeschlossen ist. Dabei wird der untere
Endabschnitt des anderen, bevorzugt hinteren Heizabschnittes an
die Zusatzanbindung auf der diesem anderen, bevorzugt hinteren Heizabschnitt
zugeordneten Seite angeschlossen. Die Zusatzsteigleitung kann dann
an die Zusatzanbindung auf der dem einen, bevorzugt vorderen Heizabschnitt
zugeordneten Seite angeschlossen werden. Hierdurch ist es möglich,
mit einer maximierten Anzahl an geraden Verbindungsleitungen auszukommen,
wobei dennoch eine leicht reproduzierbare Geometrie und damit eine
regelmäßig reproduzierbare Montage der Anschluss-
bzw. Ventilgarnitur gemäß der Erfindung ermöglicht
wird.
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Besondere
Vorzüge ergeben sich dadurch, dass bei Verwendung der Zusatzanbindung
mit Zusatzzwischenverschluss dieser eine im Einbauzustand der Zusatzanbindung
im parallel zur Zylinderachse der Zusatzanbindung verlaufenden Schnitt schräg
verlaufende Platte ist, so dass die Zusatzsteigleitung nahe dem
anderen, bevorzugt hinteren Heizabschnitt anschließbar
ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Zusatzsteigleitung
strömungstechnisch kompetent seitlich bzw. nach hinten
versetzt in die Anschlussgarnitur einzubinden, während
die Steigleitung im Wesentlichen mittig positioniert ist, wobei sich
wiederum die Möglichkeit ergibt, dass am Mündungsbereich
der Steigleitung am oberen Anbindungsabschnitt in Fortsetzung der
Steigleitung beispielsweise ein Ventil, ein Thermostatventil oder
dergleichen angeordnet werden kann. Insoweit hier ein Thermostatventil
vorgesehen wird, wäre die seitliche Befestigung der erfindungsgemäßen
Anschlussgarnitur zu bevorzugen, da ansonsten der Thermostat durch
die Wärmeabstrahlung des Heizkörpers selbst von
der Raumtemperatur, die prinzipiell zu regeln wäre, abgelenkt
werden könnte. Für den Fall, dass eine mittige
Anordnung der erfindungsgemäßen Anschlussgarnitur
am Heizkörper vorgenommen werden soll, wäre der
Temperaturfühler bzw. Thermostatkopf beispielsweise am
unteren Abschnitt, bevorzugt seitlich am Heizkörper vorzusehen,
damit die Strömung an Heizmedium durch den Heizkörper
in Bezug auf die Raumtemperatur geregelt werden kann. Natürlich
kann anstelle eines Thermostatventils auch ein herkömmliches
Ventil verwendet werden, so dass die Montage mittig am Heizkörper
keine Probleme aufwirft. Insoweit die Regelung des Durchsatzes an
Heizmedium im Rücklauf ausreichend ist, kann prinzipiell
die in Bezug auf die Zusatzanbindung beschriebene Ausgestaltung
des Zusatzzwischenverschlusses in schräger Form auch oben
erfolgen, wobei dann die Zusatzsteigleitung im Wesentlichen mittig
angeordnet werden kann, um mit dem Anschlussabschnitt für
das Ventil bzw. Thermostatventil versehen werden kann.
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Festzuhalten
ist ferner, dass der vorzusehende Abschnitt für ein Ventil,
ein Thermostatventil oder dergleichen auf verschiedenste Art und
Weise ausgerichtet sein kann. So ist es möglich, insoweit die
Anschlussgarnitur mit Merkmalen gemäß der Erfindung
seitlich am Heizkörper befestigt wird, diesen derart anzuordnen,
dass das Ventil seitlich von dem Ende des Heizkörpers absteht.
Natürlich ist es insbesondere bei der mittigen Montage,
aber auch bei einer versetzt mittigen Montage oder einer versetzt seitlichen
Montage am Heizkörper den Anschlussabschnitt für
das Ventil bzw. Thermostatventil nach oben hin auszurichten, so
dass dann später hier angeordnetes Ventil bzw. Thermostatventil
am Heizkörper von oben zu erreichen ist, bzw. über
das obere Ende des Heizkörpers hervorsteht. Es ist auch
möglich, zusätzlich noch einen Anbindungsabschnitt
für ein Entlüftungsventil oder dergleichen zu
sehen.
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Prinzipiell
ist es nicht erforderlich, dass der Zwischenverschluss in dem Anbindungsabschnitt bzw.
der Zusatzzwischenverschluss in der Zusatzanbindung vollkommen dicht
ist. Selbst größere Leckagen wären hier
zu verkraften, da das Heizmedium bei dem geringen Druck des Heizmediums
in der Regel den Weg des geringsten Widerstandes und damit den gewollten
Weg nehmen wird. Natürlich ist es zu bevorzugen, wenn die
entsprechenden Zwischenverschlüsse wenigstens im Wesentlichen
wasserdicht oder aber auch vollständig wasserdicht sind,
um das Heizmedium vollständig auf die vorgegebenen Wege zu
bringen.
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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:
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1 einen
erfindungsgemäßen zweireihigen Flachheizkörper
in perspektivischer Vorderansicht,
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2 einen
erfindungsgemäßen zweireihigen Heizkörper
mit mittigen Vorlauf- und Rücklaufanschlüssen,
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3 einen
zweireihigen Heizkörper in Querschnittsansicht bei dem
die Konvektionsbleche mittels eines Ausdehnungsvolumens und einer
Abdeckjalousie abgedeckt werden können,
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4 eine
Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen einreihigen
Heizkörpers,
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5 einen
erfindungsgemäßen einreihigen Heizkörper
mit nach hinten zurück gebogenen Seitenabschnitten und
mittigen Anschlussabschnitten,
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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,
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8 schematisch
die Beschaltung eines erfindungsgemäßen Elektro-Flachheizkörpers,
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9 den
Einbau eines erfindungsgemäßen Heizkörpers
in eine Vorwandinstallation in einer Querschnittsansicht,
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10 eine
Ausführungsform, bei der der Konvektionsabschnitt neben
den Strahlungsabschnitt angeordnet ist,
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11 einen
Heizkörper mit einer Anschlussgarnitur Merkmalen in einer
teils querschnittlichen Seitenansicht sowie einer Seitenansicht,
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12 die
Anschlussgarnitur des Heizkörpers gemäß 11 in
einer um 90° zu der Ansicht gemäß 1 gedrehten
Ansicht.
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13 eine
2-lagige vertikale Heizwand in Explosionsdarstellung,
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14 eine
Teilansicht einer vertikalen Heizwand mit horizontalem Schnitt durch
die Heizmediumführung im oberen Bereich,
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15 den
unteren Bereich einer Heizwand nach 14 in
horizontaler Schnittdarstellung,
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16 eine
weitere Variante einer 2-lagigen vertikale Heizwand in Explosionsdarstellung,
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17 eine
Teilansicht einer vertikalen Heizwand nach 16 mit
horizontalem Schnitt durch die Heizmediumführung im oberen
Bereich,
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18 den
unteren Bereich einer Heizwand nach 17 in
horizontaler Schnittdarstellung,
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19 eine
2-lagiger horizontale Heizwand in Explosionsdarstellung,
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20 eine
Teilansicht einer horizontalen Heizwand in vertikaler Schnittdarstellung
im Bereich der linken Trennwand,
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21 eine
Teilansicht einer horizontalen Heizwand in vertikaler Schnittdarstellung
rechts im Bereich der Leitbleche,
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22 eine
weitere Variante einer 2-lagigen horizontalen Heizwand in Explosionsdarstellung,
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23 eine
Teilansicht einer horizontalen Heizwand nach 22 mit
horizontalem Schnitt durch die Heizmediumführung im oberen
Bereich,
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24 den
unteren Bereich einer Heizwand nach 23 in
horizontaler Schnittdarstellung,
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25 eine
vertikale Schnittdarstellung einer Heizwand nach 23 im
rechten Seitenbereich,
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26 eine
weitere Variante einer 2-lagigen horizontalen Heizwand in Explosionsdarstellung,
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27 eine
Teilansicht einer horizontalen Heizwand nach 26 mit
horizontalem Schnitt durch die Heizmediumführung im oberen
Bereich,
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28 den
unteren Bereich einer Heizwand nach 27 in
horizontaler Schnittdarstellung,
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29 eine
vertikale Schnittdarstellung einer Heizwand nach 27 im
rechten Seitenbereich.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 herab fallende
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 herab fallenden Kaltluft kalte Füße haben
wird.
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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).
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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.
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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.
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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).
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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.
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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
Bimetailfedern verwendet werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Damit
die Stützeinlage ihre bestimmungsgemäße
Lage einnimmt, weist diese bevorzugt eine asymmetrische Form auf.
Bei dem in der 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 beispielweise
mit Hilfe eines Roboters oder unter leichtem Rütteln einer
Halbschale erleichtert.
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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 mit 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.
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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.
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Hierzu
sind die jeweiligen Abschnitte erfindungsgemäß jeweils
mit einer Anzahl von elektrischen Heizelementen (R1 ...
Rn, r1 ... rm) 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In 11 wird
ein Heizkörper HK wiedergegeben, der zwei Heizabschnitte,
nachfolgend Heizplatten 1, 1' genannt, aufweist.
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Die
Heizplatten sind über eine Anschluss- bzw. Ventilgarnitur 100 an
ein Heizungssystem, beispielsweise eine Zentralheizung eines Einfamilienhauses
oder eines Wohnblocks, angeschlossen. Dabei wird von dem Zentralheizungssystem
(nicht gezeigt) ein Heizmedium über den Garniturzulauf 120 (siehe 12)
und eine Steigleitung 102 einem Anbindungsabschnitt 106 zugeführt.
Der Anbindungsabschnitt 106 ist an die eine, hier die vordere,
Heizplatte 1 am oberen Bereich des Heizkörpers
angeschlossen. Das Heizmedium wird hier in die Heizplatte 1 eingeleitet
und beispielsweise über ein Heizregister durch die Heizplatte 1 hindurchgeleitet,
um unten über eine Zusatzanbindung 108 einer Zusatzsteigleitung 104 zugeleitet
zu werden. Die Zusatzsteigleitung 104 ist an ihrem oberen
Ende wiederum an den Anbindungsabschnitt 106 angeschlossen. Dabei
sorgt ein Zwischenverschluss 110 dafür, dass das
aus der vorderen Heizplatte 1 stammende Heizmedium im Wesentlichen,
insbesondere ausschließlich, der anderen, bevorzugt hinteren
Heizplatte 1' zugeleitet wird. Das Heizmedium durchfließt
dann die hintere Heizplatte 1' und wird durch die Zusatzanbindung 108 über
einen Leitungsabschnitt 116 dem Garniturrücklauf 118 zugeführt,
wobei der Leitungsabschnitt 116 über einen Zusatzzwischenverschluss 112 geteilt
wird, so dass das Heizmedium aus der anderen, bevorzugt hinteren
Heizplatte 1' nicht mit dem Heizmedium vermengt werden
kann, das der Zusatzsteigleitung 104 zugeführt
werden soll. Um die Zusatzsteigleitung 104 möglichst
versetzt zu der Steigleitung 102 anordnen zu können,
ist der Zusatzzwischenverschluss 112 schräg ausgebildet.
Natürlich wäre es auch möglich, hier
eine separate Leitung in die Zusatzanbindung 108 einzuschweißen,
zwei separate, an ihren Enden gegenseitig blind verschlossene Leitungen
oder dergleichen vorzusehen, über die die hier beschriebene
Funktion der Zusatzanbindung 108 entsprechend erfüllt
werden kann. Entsprechendes gilt auch für den Anbindungsabschnitt 106. Eine
Grund- bzw. Montageplatte 122 sorgt am unteren Ende der
Garnitur 100 bzw. des Heizkörpers HK für
mechanische Stabilität und die Möglichkeit, hier eine
Montagevorrichtung anzuordnen.
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Der
Anbindungsabschnitt 106 wird, wie bereits angedeutet, durch
den Zwischenverschluss 110 in zwei Abschnitte unterteilt,
zum einen dem der Steigleitung 102 zugeordneten Bereich
und einem Bereich 114, an dem die Zusatzsteigleitung 104 angeschlossen
ist.
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Der
Anbindungsabschnitt 106 weist einen Anschlussbereich 128 auf,
an dem auf der einen Seite die Steigleitung über ein Knie 103 (siehe 12) angeschlossen
werden kann. Demgegenüber liegt ein Anschlussbereich 124 für
ein Ventil, ein Thermostatventil, ein Entlüftungsventil
oder dergleichen. Natürlich ist es möglich, den
Anschlussbereich 124 so anzuordnen, dass er sich nach oben,
also axialparallel zu der Zusatzsteigleitung 104 erstreckt,
wobei dann das Ventil entsprechend ausgelegt werden muss, um den
Zulauf an Heizmedium in den Heizkörper regulieren zu können.
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Natürlich
ist es auch möglich, den Heizkörper gemäß 11 bzw.
die Garnitur gemäß 12 entgegengesetzt
zu durchströmen, so dass der Vorlauf 120 der Rücklauf
und der Rücklauf 120 der Vorlauf wäre.
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Die 13 bis 29 zeigen
bevorzugte Anwendungen der Erfindung für so genannte Heizwände,
die aus vertikalen oder horizontalen flachen Heizrohren bestehen,
die über horizontale oder vertikale Sammelrohre oder Kanäle
miteinander fluidleitend in Verbindung stehen.
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13 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 14 deutlich
und die im unteren Bereich aus der 15. 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 16 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 17 und 18 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.
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Die 19 bis 29 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 20 und 21 deutlich
wird über Leitbleche in den seitlichen Bereichen, die so
ausgebildet sind, dass immer die vordere Heizplatte vor der hinteren
Heizplatte seriell durchströmt wird.
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Die 22 bis 29 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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19614330
C1 [0007]
- - DE 4041191 C2 [0008]