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Die
Erfindung betrifft eine Wärmetauschervorrichtung zum Austausch
von Wärme mit Feststoffen oder Feststoffgemischen nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus
dem Stand der Technik ist bekannt, zur Temperierung von Gebäuden
eine so genannte Bauteilaktivierung vorzusehen. Hierbei werden wasser- oder
luftdurchflossene Rohrsysteme innerhalb von Betonbauteilen angeordnet,
wobei über die in den Rohren fließenden Medien
Wärme mit den Betonbauteilen ausgetauscht wird. Dieser
Austausch von Wärme kann sowohl zur Erwärmung
als auch zur Kühlung der Betonbauteile bzw. der an die
Betonbauteile angrenzenden Räume erfolgen. Derart mit einem
Rohrsystem versehene Betonbauteile führen somit im Sommer
Energie aus einem Gebäude heraus und im Winter Energie
in das Gebäude herein, um dieses zu kühlen respektive
aufzuwärmen.
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Da
konventionelle Betonbauteile üblicherweise eine große
Masse besitzen, wirken sie neben ihren übrigen Funktionen
gleichzeitig auch als Wärme- bzw. Kältespeicher
für den angrenzenden Raum.
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Aufgrund
der im Vergleich zu den eingebrachten Rohrsystemen um ein Vielfaches
größeren Abmaße der Betonbauteile ist
die exakte Platzierung der Rohrsysteme innerhalb der Betonbauteile
weiterhin von entscheidender Bedeutung. Sofern beispielweise ein
derartiges Rohrsystem zu weit im Inneren des Betonbauteils liegt,
reagiert das dadurch gebildete Wärme- bzw. Kühlungssystem
relativ träge und zeitverzögert. Eine Temperaturänderung
des in dem Rohrsystem fließenden Mediums würde
folglich nicht in der gewünschten Weise zu einer schnellen
Erwärmung oder Kühlung einer durch das Betonbauteil
gebildeten Außenwand führen.
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In
der
DE 102 53 867
A1 wird eine Wärmetauschervorrichtung und ein
Verfahren beschrieben, bei dem zur Temperierung von Feststoffen
oder Feststoffgemischen, wie zum Beispiel Beton oder Ortbeton, mittels
Positioniermitteln eine Kapillarrohrmatte im Inneren des Feststoffes
oder Feststoffgemisches positionierbar ist. Dabei sind Kapillarrohre
der Kapillarrohrmatte über zwei unterschiedlich gestaltete, längs
erstreckte Positioniermittel räumlich beabstandet zueinander
positioniert. Die Positioniermittel verlaufen quer zu der Längserstreckung
der einzelnen Kapillarrohre und jeweils parallel zueinander. Die
Kapillarrohre werden durch ein jedes Positioniermittel abgestützt
und sind hierfür in Einschnappöffnungen der Positioniermittel
eingesetzt. Über an den Positioniermitteln gesondert vorgesehene
Abstützbereiche sind die einzelnen Positioniermittel und
damit die gesamte Kapillarrohrmatte mit einem definierten Abstand
zu einer Außenwandung innerhalb eines Betonbauteils in
definierter Weise räumlich positionierbar.
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Die
in der
DE 102 53 867 beschriebene
Lösung hat jedoch den Nachteil, dass ein Positioniermittel
den parallelen Abstand der Kapillarrohre fixiert und zwar ein weiteres,
unterschiedlich ausgestaltetes Positioniermittel zur Aufnahme und
Weiterleitung von Lasten ausgebildet ist. Damit aber die Kapillarrohrmatte
in einer Ebene, also im Wesentlichen plan, gehalten werden und eine
Lastverteilung realisiert werden kann, muss ein weiteres Element,
eine sogenannte Bewehrung, zusätzlich zu den Positioniermitteln
angebracht werden.
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Weiter
nachteilig ist, dass die Positioniermittel nicht miteinander unmittelbar
in Verbindung stehen und erst mittels Hilfsmitteln, wie Kabelbindern,
in der gewünschten, bestimmungsgemäßen
Position und Lage zueinander gehalten werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mittels Positioniermitteln, über
die Kapillarrohrmatte der Wärmetauschervorrichtung räumlich positionierbar
ist, eine Kapillarrohrmatte einer Wärmetauschervorrichtung
zum Austausch von Wärme mit Feststoffen oder Feststoffgemischen
eben zu halten.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Wärmetauschervorrichtung gemäß dem
Anspruch 1 gelöst.
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Demnach
ist eine Wärmetauschervorrichtung zum Austausch von Wärme
mit Feststoffen oder Feststoffgemischen vorgesehen, die die Wärmetauschervorrichtung
in einem bestimmungsgemäßen Gebrauchszustand wenigstens
teilweise umschließen. Die Wärmetauschervorrichtung
umfasst dabei mindestens eine Kapillarrohrmatte mit mehreren Kapillarrohren
und mit wenigstens zwei Positioniermitteln, über das die
Kapillarrohrmatte im Feststoff oder Feststoffgemisch räumlich
positionierbar ist. Erfindungsgemäß sind wenigstens
ein erstes und ein zweites Positioniermittel vorgesehen, die in
einem Winkel zueinander angeordnet sind und von denen nur das erste
Positioniermittel mit einem Kapillarrohr der Kapillarrohrmatte verbunden
ist.
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Auf
diese Weise sind das Kapillarrohr bzw. die mehreren Kapillarrohre
durch das erste Positioniermittel in einer bestimmungsgemäßen
Relativlage in einer Raumrichtung gehalten, während über
das winklig zu dem ersten Positioniermittel angeordnete zweite Positioniermittel
die Kapillarrohrmatte mit den Kapillarrohren zusätzlich
in einer weiteren Raumrichtung ausgerichtet werden kann. Die Wärmetauschervorrichtung
gestattet damit die plane Ausrichtung und räumliche Positionierung
der Kapillarrohrmatte über Positioniermittel, ohne dass
hierfür zusätzliche Hilfsmittel vorgesehen werden
müssen.
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In
diesem Zusammenhang bedeutet dies, dass die Kapillarrohre der Kapillarrohrmatte über
die erfindungsgemäße Wärmetauschervorrichtung
sowohl längs als auch quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung
mittels der wenigstens zwei Positioniermittel in vordefinierbarer
Weise ausgerichtet sind.
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Unter
Kapillarrohren werden im Folgenden auch dünne Rohre verstanden,
die keine kapillarische Wirkung zeigen. So wird die Bezeichnung „Kapillarrohr” in
der Klimatechnik regelmäßig für jede
Art dünner Rohre verwendet.
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Um
die Ausrichtung der Kapillarrohre zusätzlich zu stabilisieren,
wird es als besonders vorteilhaft erachtet, wenn die erfindungsgemäße
Wärmetauschervorrichtung mehrere erste Positioniermittel und/oder
mehrere zweite Positioniermittel umfasst.
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Des
Weiteren sind die wenigstens zwei Positioniermittel bzw. die ersten
und zweiten Positioniermittel bevorzugt rechtwinklig zueinander
angeordnet.
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Wie
bereits eingangs erläutert, können die Positioniermittel
der erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung
nicht nur der gezielten Ausrichtung der Kapillarrohre dienen, sondern
auch spezifische Abstützbereiche aufweisen. Über
solche Abstützbereiche stützen sich die Positioniermittel
zur räumlichen Positionierung der Kapillarrohrmatte an
einer Fläche, insbesondere an einer Innenfläche
einer Schalung ab, die zur Formgebung des Feststoffgemisches bei
der Herstellung einer Baukomponente aus dem Feststoffgemisch verwendet
wird. Eine entsprechende Baukomponente kann beispielsweise ein Betonbauteil
sein, in das die Kapillarrohrmatte bzw. die erfindungsgemäße
Wärmetauschervorrichtung ganz oder teilweise bei dessen
Herstellung eingebracht wird.
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Über
die Kapillarrohre der Kapillarrohrmatte, die über eine
gemeinsame Zu- bzw. Ableitung, ein so genanntes Sammelrohr, mit
einem Kühl- oder Heizmedium versorgt werden, kann dann
Energie mit dem Betonbauteil ausgetauscht werden. Dabei ist ein Betonbauteil
ein Beispiel für eine aus Beton als einem Feststoffgemisch
hergestellte Baukomponente, in der die erfindungsgemäße
Wärmetauschervorrichtung bestimmungsgemäß angeordnet
wird.
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Damit
die Kapillarrohrmatte der erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung
auf einer ebenen Unterlage, z. B. der zuvor angesprochenen Innenfläche
einer Schalung, eben aufliegt, wird es als besonders vorteilhaft
erachtet, dass die Abstützbereiche der Positioniermittel
in einer Ebene liegen. Alternativ wäre es auch denkbar,
dass die Abstützbereiche einen Versatz zueinander aufweisen,
um die Kapillarrohrmatte auf einem unebenen Untergrund über
die Positioniermittel eben zu positionieren.
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Weiterhin
können die Positioniermittel derart ausgebildet sein, dass über
die Abstützbereiche der Positioniermittel ein Großteil
der Wärmetauschervorrichtung mit der Kapillarrohrmatte
von einer durch den Feststoff oder das Feststoffgemisch gebildeten Außenwandung
bzw. Außenfläche beabstandet werden kann und so
die Wärmetauschervorrichtung innerhalb des Feststoffs oder
des Feststoffgemisches bestimmungsgemäß positionierbar
ist. Mit anderen Worten, die Wärmetauschervorrichtung wird über
die Abstützbereiche der Positioniermittel in einem definierten
Abstand innerhalb eines durch den Feststoff oder das Feststoffgemisch
gebildeten Volumens gehalten.
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In
Anlehnung an das bereits obig ausgeführte Ausführungsbeispiel
können somit die Positioniermittel derart ausgebildet sein,
dass bei der Herstellung einer Komponente aus dem Feststoffgemisch mit
darin wenigstens teilweise von dem Feststoffgemisch zu umschließender
Wärmetauschervorrichtung die Abstützbereiche einen
Großteil der Wärmetauschervorrichtung von einer
Schalung beabstanden, in die die Wärmetauschervorrichtung
und anschließend das Feststoffgemisch zur Formgebung der
Komponente aus dem Feststoffgemisch eingebracht werden.
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Vorteilhafterweise
sind dabei die Abstützbereich bzw. die sie bildenden Abstützflächen
zur Abstützung des Positioniermittels an der Innenfläche der
Schalung um ein Vielfaches kleiner ausgeführt, als die
gesamte, der Schalung zugewandte Fläche der Wärmetauschervorrichtung
bzw. des jeweiligen dem Abstützbereich zugeordneten Positioniermittels. Ein
solches Positioniermittel stützt sich dann an der Schalung über
kleinflächige Kontakte in Form der Abstützbereiche
ab. Dies ist von Vorteil, da ein auf der Schalung aufstehender Abstützbereich
nach Fertigstellung einer Baukomponente und Entfernen der Schalung
an einer Außenwand(ung) bzw. Außenfläche
der Baukomponente aus dem Feststoffgemisch sichtbar wird. Bei einer
kleinen Kontaktfläche des Abstützbereichs auf
der Schalung fallen die sichtbaren Bereiche dementsprechend auch
nur klein aus und können leicht an die umgebende Außenwandung
der Baukomponente angepasst werden.
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Eine
solche Anpassung kann beispielsweise dadurch vorgenommen werden,
indem die Abstützbereiche in der Farbe des Feststoffgemischs
ausgeführt sind und/oder die Außenfläche
der fertig gestellten Baukomponente leicht bzw. dünn überspachtelt wird.
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In
einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Wärmetauschervorrichtung sind ein Kapillarrohr oder mehrere
Kapillarrohre mit einem Abschnitt in das erste Positioniermittel
eingeschnappt. Auf diese Weise ist das erste Positioniermittel schnell
und werkzeuglos mit den Kapillarrohren der Kapillarrohrmatte bzw.
die Kapillarrohre mit dem ersten Positioniermittel verbindbar.
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Des
Weiteren kann vorgesehen sein, dass durch das erste Positioniermittel
die Kapillarrohre quer zu ihrer Längserstreckung in einem
definierten Abstand zueinander gehalten sind. Hierfür weist
das erste Positioniermittel beispielsweise Einschnappöffnungen
auf, die in regelmäßigen Abständen zueinander
an dem Positioniermittel ausgeformt sind und in die je ein Abschnitt
eines Kapillarrohres eingeschnappt werden kann, so dass dieser Abschnitt formschlüssig
in der Einschnappöffnung aufgenommen wird.
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Ebenso
kann vorgesehen sein, dass das zweite Positioniermittel mit dem
ersten Positioniermittel verbunden ist, insbesondere in das erste
Positioniermittel formschlüssig eingeschnappt ist. Auch hier
wird in dem letzt genannten Fall eine besonders einfach zu realisierende
Bauteilverbindung zwischen den beiden winklig zueinander orientierten
Positioniermitteln erreicht.
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Zur
Reduzierung der Fertigungskosten wird es als besonders vorteilhaft
empfunden, wenn die Einschnappöffnungen des ersten Positioniermittels derart
ausgeführt sind, dass entweder ein Abschnitt des Kapillarrohres
der Kapillarrohrmatte oder ein Raststeg des zweiten Positioniermittels
in die Einschnappöffnung eingeschnappt werden können. Dementsprechend
kann eine solche Einschnappöffnung des ersten Positioniermittels
sowohl der direkten Verbindung mit einem Kapillarrohr als auch der direkten
Verbindung mit dem zweiten Positioniermittel dienen.
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In
einem als besonders vorteilhaft erachten Ausführungsbeispiel
ist ein längserstrecktes zweites Positioniermittel vorgesehen,
das in seinem Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildet
ist. Während das erste Positioniermittel beispielsweise quer
zur Längserstreckung parallel zueinander orientierter Kapillarrohre
verläuft, erstreckt sich somit ein Kapillarrohr wenigstens
abschnittsweise entlang des zweiten Positioniermittels und wird
von drei Seiten durch dieses berandet. Im Einklang mit der erfindungsgemäßen
Ausgestaltung der Wärmetauschervorrichtung bildet damit
das zweite Positioniermittel einer Ummantelung eines Abschnitts
wenigstens eines Kapillarrohres, wobei das Positioniermittel nicht an
dem Kapillarrohr anliegt.
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In
einer darauf basierenden Weiterbildung kann selbstverständlich
vorgesehen sein, dass ein im Querschnitt U-förmiges zweiten
Positioniermittel auch mehrere Kapillarrohre und/oder mehrere parallel
zueinander verlaufende Abschnitte eines Kapillarrohres berandet.
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Ebenso
ist eine Ausgestaltung möglich, bei der die Kapillarrohe
nicht parallel zu einem der beiden winklig zueinander angeordneten
Positioniermittel verlaufen, sondern zwar in einer von den beiden Positioniermitteln
definierten Ebene aber schräg zu den Positioniermitteln.
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Vorteilhafterweise
weist das zweite Positioniermittel eine Kontaktfläche auf,
die derart ausgebildet ist, dass sie im Wesentlichen senkrecht zu
der Kontaktfläche wirkende Kräfte aufnimmt, so
dass diese nicht auf Kapillarrohre der Kapillarrohrmatte wirken.
Eine solche Kontaktfläche des zweiten Positioniermittels
kann sich folglich oberhalb der Kapillarrohre erstrecken, wenn die
erfindungsgemäße Wärmetauschervorrichtung
auf ihrer Unterseite über die Abstützbereiche
des ersten und des zweiten Positioniermittels auf einer Fläche, zum
Beispiel einer Innenfläche einer Schalung, abgestützt
ist. Gerade beim Einsatz der erfindungsgemäßen
Wärmetauschervorrichtung als Teil eines Bauteil aktivierten
Deckensystems können somit Arbeiter auf der Kontaktfläche
laufen und die dabei auftretenden Kräfte werden direkt
von der Kontaktfläche über das zweite oder beide
Positioniermittel in die Schalung eingeleitet, ohne das versagenskritische
Belastungen auf die Kapillarrohre wirken.
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Über
die zueinander winkelige Anordnung der ersten und zweiten Positioniermittel
ist es zudem möglich, dass die Kapillarrohrmatte ohne ein
zweites Positioniermittel zunächst zusammen mit daran angebrachten
ersten Positioniermitteln aufrollbar ist und in einem ausgerollten
Zustand mit Anbringung des zweiten Positioniermittels oder der mehreren zweiten
Positioniermittel in einer Ebene gehalten ist. Hierbei wären
folglich die ersten Positioniermittel derart parallel zueinander
beabstandet und mit flexiblen Kapillarrohren verbunden, so dass
eine Aufrollen der Kapillarrohre bzw. der zugehörigen Kapillarrohrmatte parallel
zu den längserstreckten ersten Positioniermitteln möglich
ist. In einem ausgerollten Zustand wird dann die Kapillarrohrmatte
in der gewünschten Ausrichtung quer zu den ersten Positioniermitteln über
ein in die ersten Positioniermittel einschnappendes zweites Positioniermittel
oder mehrere solcher zweiter Positioniermittel fixiert.
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Des
Weiteren kann eine erfindungsgemäße Wärmetauschervorrichtung
sich dadurch auszeichnen, dass wenigstens ein mit den Kapillarrohren
der Kapillarrohrmatte verbundenes Sammelrohr über ein weiteres,
drittes Positioniermittel im Feststoff oder Feststoffgemisch bestimmungsgemäß räumlich
positionierbar ist. Ein solches Sammelrohr, das der Zuführung
bzw. Ableitung eines entsprechenden Kühl- oder Heizmediums
dient, ist auf diese Weise ebenfalls separat von den Kapillarrohren
in einer vordefinierten Weise, zum Beispiel in einem Betonbauteil positionierbar
und gegebenenfalls ausrichtbar. Hierbei wird zwischen positionierbar,
d. h. in einem definierten Abstand anordbar, und ausrichtbar, d.
h. in einer über das dritte Positioniermittel vorgegebenen Relativlage
innerhalb des Betonbauteils anordbar, unterschieden.
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Ergänzend
kann die Wärmetauschervorrichtung wenigstens zwei mit Kapillarrohren
der Kapillarrohrmatte verbundene Sammelrohre aufweisen, wobei jeweils
ein Ende eines Kapillarrohres mit dem einen Sammelrohr und ein anderes
Ende des Kapillarrohres mit dem anderen Sammelrohr verbunden ist. Auf
diese Weise fließen Teilströme eines Heiz- oder Kühlmediums
von einem Sammelrohr über das eine Kapillarrohr oder über
eine Mehrzahl von Kapillarrohren in das andere Sammelrohr.
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Zur
einfachen definierten Ausrichtung dieser beiden Sammelrohre ist
in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Wärmetauschervorrichtung
derart ausgebildet ist, dass das eine Sammelrohr auf den mit dem
anderen Sammelrohr verbundenen Abschnitten der Kapillarrohre aufliegt.
So kann eines der Sammelrohre über ein drittes Positioniermittel
bestimmungsgemäß räumlich innerhalb des Feststoffs
oder Feststoffgemisches positioniert sein, während das
andere Sammelrohr benachbart zu diesem in definierter Weise über
die mit dem anderen Sammelrohr verbundenen Abschnitte der Kapillarrohre
abgestützt und so positioniert ist.
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Um
eine nahezu vollständige Umschließung mit Feststoffgemisch,
insbesondere von Beton oder Ortbeton, auch der Positioniermittel
zu gestatten, weisen das erste, das zweite und/oder ein drittes
Positioniermittel für ein Sammelrohr Durchflussöffnungen
für den Durchfluss des (flüssigen) Feststoffgemisches
auf.
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Alternativ
oder ergänzend können an den Positioniermitteln Öffnungen
für Befestigungsmittel, insbesondere für Schrauben,
Bolzen oder Nieten, vorgesehen sein, um beispielsweise weitere in
dem Inneren eines Betonbauteils anzubringende Komponenten an der
erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung
zu befestigen.
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Obwohl
die erfindungsgemäße Wärmetauschervorrichtung
in vielfältiger Weise in Feststoffen oder Feststoffgemischen
einsetzbar ist, wird sie besonders bevorzugt in einem Deckensystem
eingesetzt.
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Um
eine besonders einfach zu verlegende, widerstandsfähige
und dennoch kostengünstige Wärmetauschervorrichtung
mit einer Kapillarrohrmatte zu schaffen, ist diese vornehmlich aus
Kunststoff gefertigt, wobei die Kapillarrohre an das eine Sammelrohr
oder die Sammelrohre angeschweißt sind.
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Eventuelle
Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen
Wärmetauschervorrichtung sind auch durch die Unteransprüche
gegeben.
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Durch
die Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele
werden weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung deutlich werden.
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Es
zeigen:
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1A–1B zwei
unterschiedlichen Ansichten eines Ausführungsbeispieles
einer erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung;
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Wärmetauschervorrichtung in perspektivischer Seitenansicht.
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In
den 1A und 1B wird
in zwei unterschiedlichen Ansichten ein erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung
mit einer Kapillarrohrmatte 1 dargestellt. Während
die 1A eine perspektivische Draufsicht darstellt,
zeigt die 1B eine Ansicht von der Unterseite
der Wärmetauschervorrichtung.
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Die
gezeigte Wärmetauschervorrichtung besteht aus einer Kapillarrohrmatte 1 mit
mehreren flexiblen Kapillarrohren 4, die jeweils mit einem
ersten Sammelrohr 6 und einem zweiten Sammelrohr 7 der Wärmetauschervorrichtung
verbunden sind. Durch die Kapillarohre 4 kann in einem
bestimmungsgemäßen Gebrauchszustand innerhalb
eines Feststoffs oder Feststoffgemisches, wie Beton oder Ortbeton, ein
Energie bzw. Wärme abführendes oder zuführendes
Fluid geführt werden, um Energie bzw. Wärme zwischen
dem Fluid und dem Feststoff oder Feststoffgemisch auszutauschen.
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Die
Sammelrohre 6 und 7 verlaufen im Wesentlichen
parallel und nur in geringen Abstand zueinander versetzt. So verläuft
ein einzelnes Kapillarrohr 4 der Kapillarrohrmatte 1 von
dem außen liegenden ersten Sammelrohr 6 quer zu
dessen Längserstreckung über zwei zueinander parallele
und über eine Schlaufe 10 miteinander verbundene
Abschnitte zu dem zweiten Sammelrohr 7. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die beiden zueinander parallel liegenden Abschnitte eines einzelnen
Kapillarrohrs 4 über mehrere sich quer zu dem
Kapillarrohr 4 (und damit parallel zu den Sammelrohren 6 und 7)
erstreckende erste Positioniermittel 2 in einem Abstand d/2
zueinander festgelegt. Hierzu sind die beiden zueinander parallelen
Abschnitte des einzelnen Kapillarrohrs 4 jeweils in Einschnappöffnungen 20 der
ersten Positioniermittel 2 eingesteckt und formschlüssig darin
eingeclipst bzw. eingeschnappt.
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Ein
entlang der Längserstreckungsrichtung des ersten Sammelrohres 6 nachfolgendes
Kapillarrohr 4 ist jeweils in einem Abstand d zu einem
benachbarten Kapillarohr 4 an dem ersten Sammelrohr 6 an
einer Befestigungsstelle 60 bzw. an dem zweiten Sammelrohr 7 über
eine Befestigungsstelle 70 festgelegt. Dabei markiert die
Befestigungsstelle 60 bzw. 70 jeweils eine Stelle
des ersten Sammelrohres 6 bzw. des zweiten Sammelrohres 7,
an dem ein Ende eines Kapillarrohres 4 an das jeweilige
Sammelrohr 6 bzw. 7 angeschweißt ist.
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Über
die direkte Verbindung der einzelnen Kapillarrohre 4 mit
den ersten Positioniermitteln 2 wird der Abstand d der
von dem ersten Sammelrohr 6 ausgehenden Abschnitte der
Kapillarohre 4 sowie der an dem zweiten Sammelrohr 7 mündenden
Abschnitte der Kapillarrohre 4 im Wesentlichen entlang ihrer
gesamten Erstreckung aufrechterhalten. Vorliegend ist ausschließlich
im Bereich der Schlaufe 10 jeweils ein größerer
Abstand der beiden Abschnitte eines Kapillarrohrs 4 vorgesehen,
um eine übermäßige Belastung des Kapillarrohrs 4 durch
eine eventuelle Knickstelle im Bereich der Schlaufe 10 zu
vermeiden.
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Damit
die Kapillarrohre 4 der Kapillarrohrmatte 1 nicht
nur über die ersten Positioniermittel 2 entlang
einer Raumrichtung x quer zu ihrer Längserstreckung in
definierter Weise gehalten sind sondern auch parallel hierzu, sind
zusätzliche zweite Positioniermittel 3 vorgesehen.
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Diese
zweiten Positioniermittel 3 sind senkrecht zu den ersten
Positioniermitteln 2 angeordnet und verbinden diese miteinander.
Dabei liegen die zweiten Positioniermittel 3 nicht direkt
an den Kapillarrohren 4 an, stehen also mit den Kapillarrohren nicht
unmittelbar in Verbindung. Über die zweiten Positioniermittel 3 wird
so eine definierte Ausrichtung der ersten Positioniermittel 2 und
den damit unmittelbar verbundenen Kapillarrohren 4 entlang
einer zu der Raumrichtung x senkrechten Raumrichtung y realisiert,
ohne dass die zweiten Positioniermittel 3 direkt auf die
Kapillarrohre 4 einwirken.
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In
einer hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung
können die Positioniermittel 2 und 3 auch
in einem anderen Winkel als 90 Grad zueinander orientiert sein.
So kann auch bei einer alternativen winkligen Anordnung zueinander
durch die Positioniermittel 2 und 3 eine ebene
Ausrichtung der Kapillarrohrmatte 1 erreicht werden.
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Damit über
die zweiten Positioniermittel 3 die Ausrichtung der ersten
Positioniermittel 2 dauerhaft gewährleistet ist
und sich damit die Kapillarrohrmatte 1 nahezu vollständig
in der xy-Ebene erstreckt, sind auch die zweiten Positioniermittel 3 in
die ersten Positioniermittel 2 eingeschnappt. Hierfür
weisen die zweiten Positioniermittel jeweils in regelmäßigen
Abständen Raststege 30 auf, die in die Einschnappöffnungen 20 einrasten
bzw. formschlüssig eingreifen.
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Die
Raststege 30 stehen im Wesentlichen senkrecht und beidseitig
an einer Unterseite des längserstreckten Positioniermittels 3 und
damit senkrecht unterhalb einer Kontaktfläche 31 hervor,
die eine Oberseite des Positioniermittels 3 bildet. Entlang
der Längserstreckung eines zweiten Positioniermittels 3 sind
wechselweise zu den Raststegen 30 weitere Stege 9 an
dem zweiten Positioniermittel 3 vorgesehen. Folglich wechseln
sich entlang der Längserstreckungsrichtung eines zweiten
Positioniermittels 3 in zwei zueinander symmetrischer Reihen
Raststege 30 und Stege 9 ab. Durch die beiden senkrecht
von der Kontaktfläche 31 abstehenden Reihen von
Stegen 9 und 30 weist ein zweites Positioniermittel 3 im
Querschnitt im Wesentlichen eine U-Form auf bzw. ist ähnlich
zu einem U-Profil ausgebildet, bei der bzw. dem die Kontaktfläche 31 den
Fuß und die beiden Reihen der Stege 9 und 30 die
Schenkel des ”U” bilden.
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Neben
der Schaffung einer im Wesentlichen planen Erstreckung der Kapillarrohrmatte 1 dienen die
Positioniermittel 2 und 3 weiterhin einer definierten
räumlichen Positionierung der gezeigten Wärmetauschervorrichtung.
So weisen die Stege 9 des zweiten Positioniermittels 3 an
ihrer Unterseite Abstützbereiche 90 in der Form
von Auflageflächen auf. Ebenso sind an der Unterseite der
ersten Positioniermittel 2 in regelmäßigen
Abständen schmale, vorstehende Stege 8 angeformt,
die einen Abstützbereich 80 in Form einer Kontaktfläche
definieren. Dies ist insbesondere anhand der 1B sehr
gut ersichtlich.
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So
können insbesondere bei der Herstellung eines Betonbauteils,
als einem Beispiel für eine Baukomponente aus einem Feststoffgemisch,
in dem die erfindungsgemäße Wärmetauschervorrichtung
angeordnet werden kann, mehrere oder eine der gezeigten Wärmetauschervorrichtungen
in eine Schalung eingesetzt werden, ohne dass die Kapillarrohre 4 eine
Innenfläche dieser Schalung berühren. Vielmehr
halten die Positioniermittel 2 und 3 die Kapillarrohre 4 der
Kapillarrohrmatte 1 in einem definierten Abstand zu der
Innenfläche der Schalung, indem die Positioniermittel 2 und 3 ausschließlich über
ihre schmalen Abstützbereiche 80 und 90 auf
der Innenfläche der Schalung aufliegen. Die parallel zueinander
verlaufenden Abschnitte der Kapillarrohre 4 werden so in
einer zu der Innenfläche der Schalung parallelen Ebene
gehalten. Wird nun der flüssige Beton oder Ortbeton in
die Schalung eingegossen, umschließt er die Kapillarrohrmatte 1 und
damit die gezeigte erfindungsgemäße Wärmetauschervorrichtung
nahezu vollständig. Der Großteil der gezeigten Wärmetauschervorrichtung,
der entsprechend der Länge bzw. Höhe der Stege 8 und 9 der
ersten und zweiten Positioniermittel 2 und 3 von
der Innenfläche der Schalung beabstandet ist, ist so in
einem bestimmungsgemäßen Gebrauchszustand innerhalb
des durch den erstarrenden Beton gebildeten Bauteils räumlich
positioniert. Damit der flüssige Beton die gezeigte Wärmetauschervorrichtung
möglichst ungehindert umfließt bzw. durchfließt
sind weiterhin Öffnungen an dem ersten Positioniermittel 2 und
an dem zweiten Positioniermittel 3 vorgesehen, durch die hindurch
der flüssige Beton fließen kann.
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Damit
auch das erste Sammelrohr 6 in einer definierten Position
und relativ zu den Kapillarrohren 4 ausgerichtet innerhalb
einer derartigen Schalung sowie einer herzustellenden Baukomponente
positionierbar ist, liegt das erste Sammelrohr 6 auf einem weiteren
dritten Positioniermittel 5 auf.
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Dieses
dritte Positioniermittel 5 weist von einer Oberseite des
dritten Positioniermittels 5 vorstehende Halterungsstege 52 auf,
die versetzt zueinander und quer zu der Längserstreckung
des ersten Sammelrohres 6 an dem dritten Positioniermittel 5 angeformt
sind. Über sie wird eine definierte Ausrichtung des auf
der Oberseite des dritten Positioniermittels aufliegenden ersten
Sammelrohrs 6 quer zu seiner Längserstreckung
realisiert. Alternativ könnte hierbei natürlich
auch vorgesehen sein, dass das erste Sammelrohr 6 in das
dritte Positioniermittel 5 eingesteckt bzw. eingeclipst
ist.
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Um
auch das erste Sammelrohr 6 in einem gewünschten
Abstand zu einer Innenfläche einer Schalung sowie demzufolge
zu einer durch das Feststoffgemisch bzw. den Feststoff gebildeten
Außenwand zu positionieren, hat auch das dritte Positioniermittel
an seiner Unterseite vorstehende und angeformte Stützstege 51,
die jeweils mit an ihrer Unterseite gebildeten Kontaktflächen
als Abstützbereich 50 an der Schalung aufliegen.
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Das
zweite Sammelrohr 7, an das die Kapillarrohre 4 je
mit einem Ende an Befestigungsstellen 70 des zweiten Sammelrohres 7 angeschweißt
sind, liegt weiterhin auf den von dem ersten Sammelrohr 6 ausgehenden
Abschnitten der Kapillarrohre 4 auf. Es wird somit von
diesen tragfähigen Abschnitten der einzelnen Kapillarohre 4 ebenso
in einem definierten Abstand zu den aufliegenden Abstützbereichen 80, 90 der
Wärmetauschervorrichtung gehalten. Auf diese Weise ist
die gesamte erfindungsgemäße Wärmetauschervorrichtung
der 1A und 1B in
einer definierten Weise innerhalb eines Feststoffs oder Feststoffgemisch
räumlich positionierbar und dabei sogar derart, dass die
Kapillarrohre 4 sowohl entlang als auch quer zu ihrer Längserstreckung
festgelegt sind. Bedingt durch die miteinander in Eingriff stehenden
Positioniermittel 2, 3 verlaufen die einzelnen
Abschnitte der Kapillarohre 4 von einem der Sammelrohre 6, 7 bis
zur jeweiligen Schlaufe 10 in einem vorgegebenen Abstand
d/2 parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene.
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Bei
in einer Schalung eingesetzter bzw. an einer Innenfläche
der Schalung aufliegender Wärmetauschervorrichtung ist über
die ebene Kontaktfläche 31 eines jeden zweiten
Positioniermittels 3 zudem gewährleistet, dass
an dem zweiten Positioniermittel 3 auftretende Belastungen
direkt in die Schalung eingeleitet werden und nicht auf die in dem
zweiten Positioniermittel 3 aufgenommenen Abschnitte der
Kapillarrohre 4 wirken. Die Kontaktfläche 31,
wie auch die Raststege 30 und Stege 9 der zweiten
Positioniermittel 3, liegen nicht an den Kapillarrohren 4 an, sondern
beranden aufgrund der Ausführungsform der zweiten Positioniermittel 3 und
deren Verbindung mit den zweiten Positioniermittel einen zugeordneten Abschnitt
eines Kapillarrohres 4 von drei Seiten berührungslos.
So können beispielsweise Arbeiter bei der Herstellung eines
Betonbauteils auf die Kontaktflächen 31 der zweiten
Positioniermittel 3 treten.
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Weiterhin
ist es mit der in der 1A und 1B gezeigten
Ausführungsform möglich, die Wärmetauschervorrichtung
zum Transport um eine zur Raumrichtung x parallele Achse aufzurollen, wenn
die Kapillarrohre 4 zunächst nur mit den ersten Positioniermittelns 2 verbunden
sind. Die Kapillarrohre 4 sind dementsprechend bereits
parallel zueinander über die ersten Positioniermittel 2 ausgerichtet, aber
noch nicht längs zu ihrer Längserstreckung festgelegt.
Nach dem Ausrollen werden dann die zweiten Positioniermittel 3 eingesetzt,
so dass deren Raststege 30 in die Einschnappöffnungen 20 der
ersten Positioniermittel 2 einrasten und die Kapillarrohrmatte 1 eben
halten. So ist die gezeigte erfindungsgemäße Wärmetauschervorrichtung
einerseits in vorteilhafter Weise gerollt auf die Baustelle oder
in ein Betonwerk anlieferbar und gleichzeitig in einfacher Weise
in der bestimmungsgemäßen Gebrauchsposition positionierbar.
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Weiterhin
können frei bleibende Einschnappöffnungen 20 der
ersten Positioniermittel 2, das heißt solche Einschnappöffnungen 20,
die nicht durch Raststege 30 des zweiten Positioniermittels 3 bzw. Abschnitte
der Kapillarrohre 4 belegt sind, zur Befestigung von weiteren
Leitungen z. B. Springleitungen, Installations- oder Leerrohren,
innerhalb des herzustellenden Feststoffs oder des Feststoffgemisch
genutzt werden.
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Ergänzend
können auch die zweiten Positioniermittel 3 mit
einer derartigen Breite quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung
ausgeführt sein, dass ihre Kontaktfläche 31 sowohl
einen der zueinander parallel verlaufenden Abschnitte eines Kapillarrohrs 4 oder
mehrere dieser parallel verlaufenden Abschnitte als auch die eingesetzten
weiteren Leitungen überdeckt. Die Kontaktfläche
wäre also in einem solchen Fall um ein Vielfaches breiter
als in den 1A und 1B und
würde mehrere an einem ersten Positioniermittel 2 angeordnete
Einschnappöffnungen 20 überdecken. So
können auch hier beispielsweise Bauarbeiter zu Montagezwecken
oder zum Betonieren über die Kontaktfläche 31 auf
einer zu betonierenden Decke laufen, die die gezeigte Wärmetauschervorrichtung
als Teil eines Deckensystems aufweist, ohne dass die in dieser Decke
bereits verlegten Leitungen und Kapillarrohre 4 beschädigt werden.
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In
der perspektivischen Draufsicht der 2 wird ein
weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Wärmetauschervorrichtung gezeigt. Hierin ist eine Kapillarrohrmatte 1* dargestellt,
bei der die Positioniermittel 2 und 3 identisch
zu dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B ausgebildet sind.
Unterschiedlich ist jedoch der Verlauf der Kapillarrohre 4 sowie
deren Anbindung an zwei Sammelrohre 6*, 6*.
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So
sind die Kapillarrohre 4 hier jeweils nicht einzeln über
eine Schlaufe 10 von einem ersten Sammelrohr 6 zu
einem zweiten Sammelrohr 7 geführt, sondern verbinden
die beiden Sammelrohre 6*, 6* jeweils direkt miteinander.
Dementsprechend erstrecken sich die beiden Sammelrohre 6*, 6* auf
unterschiedlichen Seiten der Kapillarrohrmatte 1* parallel zueinander.
Die Dichte der entlang der Raumrichtung y verlaufenden Kapillarrohre 4 bzw.
Kapillarrohrabschnitte ist aber zu dem Ausführungsbeispiel
der 1A und 1B identisch,
da in dem Ausführungsbeispiel der 2 die Kapillarrohre 4 jeweils
in einem Abstand d/2 zueinander an die Sammelrohre 6*, 6* angebunden
sind.
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Wesentlicher
Aspekt ist auch hier die Verwendung der beiden zueinander rechtwinklig
orientieren Positioniermittel 2 und 3, die eine
definierte Ausrichtung der Kapillarrohre 4 sowohl entlang
als auch quer zu ihrer Längserstreckungsrichtung (Raumrichtung
y) gewährleisten.
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Die
beiden miteinander verbundenen Positioniermittel 2 und 3 stellen
folglich ohne zusätzliche Hilfsmittel, z. B. wie Kabelbinder,
sicher, dass sich nicht nur die Kapillarrohre 4 und die
Positioniermittel 2 und 3 selbst in einer definierten
ebenen Ausrichtung zueinander befinden und zueinander räumlich positioniert
sind, sondern dass auch die gesamte Kapillarrohrmatte 1 bzw. 1* innerhalb
des Feststoffs oder des Feststoffgemisches bestimmungsgemäß positionierbar
ist. Eine gegenüber dem Stand der Technik optimierte Verwendung
der erfindungsgemäßen Wärmetauschervorrichtung
insbesondere bei Ortbeton, Filigrandecken oder als Erdkollektor
ist damit gegeben.
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- 1,
1*
- Kapillarrohrmatte
- 2
- (erstes)
Positioniermittel
- 3
- (zweites)
Positioniermittel
- 5
- (drittes)
Positioniermittel
- 4
- Kapillarrohr
- 80
- Abstützbereich
- 90
- Abstützbereich
- 6,
6*
- Sammelrohr
- 7
- Sammelrohr
- 20
- Einschnappöffnungen
- 10
- Schlaufe
- 8
- Steg
- 9
- Steg
- 30
- Raststeg
- 31
- Kontaktfläche
- 52
- Halterungssteg
- 50
- Abstützbereich
- 60
- Befestigungsstelle
- 70
- Befestigungsstelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10253867
A1 [0005]
- - DE 10253867 [0006]