DE102010027429A1

DE102010027429A1 - Radiator

Info

Publication number: DE102010027429A1
Application number: DE102010027429A
Authority: DE
Original assignee: BORONTEC AG; Borontec AG 10785
Current assignee: BORONTEC AG; Borontec AG 10785
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2011-08-25
Also published as: WO2011006494A3; WO2011006494A2

Abstract

Ein Heizkörper der durch den Einsatz des wärmeleitenden Fluids, „Heatboron” eine effizienterere Übertragung der thermischen Energie ermöglicht. Um diese Innovation in die Praxis umzusetzen, wird ein aus verschiedenen Werkstoffen wie Gusseisen, Stahl, Kupfer, Aluminium oder Spezialkunststoffen bestehender Heizkörper konstruiert. Der Heizkörper wird mit zwei getrennten Kammern für verschiedene Füllmedien mit jeweils zwei Öffnungen hergestellt. Dabei ist darauf zu achten, dass zwischen den beiden Kammern eine Wärmeübertragung in der vertikalen und/oder horizontalen sichergestellt ist. Die äußere Kammer wird an seinen beiden Anschlüssen an das bestehende Heizungssystem angeschlossen. Die Anschlüsse der anderen Kammer werden mit einem Blindstopfen und einem Füllventil druckfest verschlossen und mit ”Heatboron” befüllt.

Description

Die innovation ist ein Heizkörper, der durch den Einsatz des wärmeleitenden Fluids, „Heatboron” eine effizienterere Übertragung der thermischen Energie ermöglicht.
Bei konventionellen Warmwasserheizungen erfolgt die Wärmeabgabe in den zu beheizenden Räumen durch vielfältige Formvarianten von Heizkörpern, die aus verschiedensten Werkstoffen wie Gusseisen, Stahl, Kupfer, Aluminium oder Spezialkunststoff bestehen. Diese Heizkörper werden mit Hilfe einer Umwälzpumpe komplett mit Warmwasser durchflossen. Die Heizflächen geben Ihre Wärme sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion ab. Die Anteile beider Wärmeübertragungsformen sind je nach Bauform und Oberflächentemperatur des Heizkörpers unterschiedlich. Bei herkömmlichen Heizkörpern beträgt der Strahlungsanteil je nach Typ und Ausführung etwa 20% bis 55%.
Nachteilig ist bei wasserdurchflossenen Heizkörper, dass die Oberflächentemperatur ungleichmäßig warm wird und bei Teillast sogar nur eine relativ geringe Heizfläche für den Wärmeaustausch zur Verfügung steht. Außerdem ist der Wasserinhalt solcher Heizkörpern sehr groß, weshalb bei großen Anlagen für die Wasserumwälzung energieintensive Pumpen betrieben werden müssen. Aufgrund der großen Wassermenge im Heizsystem sind die Heizungsanlagen in ihrer Reaktionszeit relativ langsam und die Investition für Rohrleitungen, Armaturen und Ausdehnungsgefäße hoch. Ein weiterer Nachteil ist, dass durch Lufteinschlüsse in den Heizflächen häufig die Wärmeabgabe stark beeinträchtigt, sogar gänzlich unterbunden wird. Deshalb müssen alle Heizkörper regelmäßig entlüftet werden.
Ein weiterer Nachteil bei Heizkörpern, die alternativ mit einem elektrischen Heizstab erwärmt werden, ist die lange Aufheizzeit, die aufgrund fehlender Zirkulation und geringer Wärmeleitfähigkeit des Füllmediums bis zu einer Stunde dauert.
Das Ziel dieser Erfindung ist es, einen Heizkörper zu bauen, der durch den Einsatz des wärmeleitenden Fluids, „Heatboron” eine effizienterere Übertragung der thermischen Energie ermöglicht.
Um diese Innovation in die Praxis umzusetzen, wird ein aus verschiedenen Werkstoffen wie Gusseisen, Stahl, Kupfer, Aluminium oder Spezialkunststoffen bestehender Heizkörper konstruiert. Der Heizkörper wird mit zwei getrennten Kammern für verschiedene Füllmedien mit jeweils zwei Öffnungen hergestellt. Dabei ist darauf zu achten, dass zwischen den beiden Kammern eine Wärmeübertragung in der vertikalen und/oder horizontalen Richtung sichergestellt ist.
Die äußere Kammer wird mit ihren beiden Anschlüssen an das bestehende Heizungssystem angeschlossen. Die Anschlüsse der anderen Kammer werden mit einem Blindstopfen und einem Füllventil druckfest verschlossen, durch das später das wärmeleitende Fluid ”Heatboron” eingefüllt wird.
Alternativ zur Warmwasserbeheizung kann an Stelle des Blindstopfens auch ein Heizstab zur elektrischen Beheizung eingesetz werden. Der Vorteil dabei ist, dass die gesamte Heizfläche in sehr kurzer Zeit homogen erwärmt wird.
Die Vorteile der mit ”Heatboron” gefüllten Heizkörper gegenüber der komplett mit Wasser durchflossenen Heizkörper sind eine wesentlich höhere Oberflächentemperatur bei gleicher Vorlauftemperatur, (dadurch eine höhere Heizleistung), eine geringere Umlaufwassermenge und dadurch eine schnelle Reaktionszeit der Heizanlage, kleinere Pumpen, sowie geringerer Energieverbrauch und Herstellungkosten.
Nachdem das wärmeleitende Fluid ”Heatboron” in den Heizkörper eingefüllt wurde, kann das System in Betrieb genommen werden. ”Heatboron” überträgt die thermische Energie vom Heizmedium durch seine hohe Wärmeleitfähigkeit schnell und effizient. Die Wärme wird homogen auf die gesamte Heizfläche verteilt. Folgende Substanzen bilden das ”Heatboron”:
1–20 Gew.-% aus
CA₂B₆O₁₁·5H₂O oder NA₂B₄O₇ oder Na₂B₄O₇·10H₂O oder Na₂B₄O₇·5H₂O oder CaBSiO₄(OH) oder Ca₂B₆O₁₁·13H₂O oder Ca₄B₁₀O₁₉·7H₂O oder NaCaB₅O₉·5H₂O oder NaCaB₅O₉·8H₂O oder Mg₃B₇O₁₃Cl oder CaMgB₆O₈(OH)₆·3H₂O oder MgBO₃(OH) oder M_x/n[(AlO₂)_x(SlO₂)_y]_zH₂O
plus 80–99 Gew.-% aus CO₂ oder CHClF₂
oder CHF₃ oder CH₂F₂ oder C₂F₆ oder C₂H₂F₄ oder C₂H₃F₂Cl oder C₂H₃F₃ oder C₅H₁₂ oder C₂H₄ oder C₃H₆ oder C₂H₆ oder C₃F₈ oder C₃HF₇ oder C₃H₂F₆ oder C₃H₃F₅ oder C₄H₁₀ oder C₂HF₅ oder C₃H₈ oder C₂H₄F₂ oder (44% C₂HF₅ + 4% C₂H₂F₄ + 52% C₂H₃F₃) oder (23% CH₂F₂ + 25% C₂HF₅ + 52% C₂H₂F₄) oder (15% CH₂F₂ + 15% C₂HF₅ + 70% C₂H₂F₄) oder (7% C₂HF₅ + 46% C₂H₃F₃ + 47% CHF₂Cl) oder (60% CHF₂Cl + 25% C₂HF₄Cl + 15% C₂H₃F₂Cl) oder (50% CH₂F₂ + 50% C₂HF₅) oder (50% C₂HF₅ + 50% C₂H₃F₃) oder (46% CHF₃ + 54% C₂F₆) oder (65,1% C₂HF₅ + 35,1% C₂H₂F₄ 3,4% C₄H₁₀) oder (88% C₂H₂F₄ + 9% C₃F₈ + 3% C₄H₁₀) oder (78,5% C₂H₂F₄ + 19,5% C₂HF₅ + 1,4% C₄H₁₀ + 0,6% C₅H₁₂) oder (46,6% C₂HF₅ + 50% C₂H₂F₄ + 3,4% C₄H₁₀) oder (85,1% C₂HF₅ + 11,5% C₂H₂F₄ + 3,4% C₄H₁₀) oder (86% C₂HF₅ + 9% C₃F₈ + 5% C₃H₈)
sowie deren Derivate oder Homologa, oder andere Gase, die dem selben zweck dienen können.
Das thermodynamische Null-Gesetz, das im Jahr 1931 von Ralph H. Fowler aufgestellt wurde, beschreibt mit einer schlichten Aussage folgenden Zustand: wenn sich zwei Gegenstände mit unterschiedlichen Temperaturen im Hinblick auf die Wärme berühren, wird der warme Gegenstand kühler und der kühle Gegenstand wird wärmer. Die Basis hiervon ist, dass beim Wärmetransfer zwischen zwei Gegenständen, die zwei verschiedene Temperaturen haben, die Temperatur von dem warmen zum kühlen Gegenstand fließt, dabei ist es möglich, dass manche Gegenstände kühl und manche warm wahrgenommen werden. Auch wenn Minus 30 Grad als kalt wahrgenommen werden kann, ist es trotzdem warmer als Minus 50 Grad. Der Grundsatz, weshalb der Wärmefluss nicht vom Kalten zum Warmen geschieht, ist folgender: die Wärme ist ein Faktor, der auf die Atome der Materie, besser gesagt, auf die kinetische Energie der Elektronen einwirkt. Die Elektronen weisen immer eine Bewegung auf. Sie wollen immer die überflüssige kinetische Energie übertragen und wieder in ihr grundsätzliches Energieniveau zurückkehren. Die Wärme wird mit der Bewegung der Elektronen übertragen. Aus diesem Grund vollzieht sich der Wärmetransfer immer vom warmen Gegenstand zum kühlen Gegenstand hin.
Der Heizköper kann bei allen bestehenden oder neu zu errichtenden Heizanlagen eingesetzt werden. Die Dimension ist beliebig gestaltbar.

Claims

Ein Heizkörper, der sich durch eine effizientere Übertragung der thermischen Energie durch die Verwendung des wärmeleitenden Fluids „Heatboron” auszeichnet, wobei durch die günstigen thermodynamischen Eigenschaften die Wärmeübertragung verbessert, und der Energiebedarf reduziert wird, bestehend aus Metall oder Kunststoff mit zwei getrennten Kammern für verschiedene Füllmedien mit jeweils zwei Öffnungen, wobei darauf zu achten ist, dass zwischen den beiden Kammern eine Wärmeübertragung in der vertikalen und/oder horizontalen Richtung sichergestellt ist, und die äußere Kammer mit ihren beiden Anschlüssen an das bestehende Heizungssystem angeschlossen wird, und die Anschlüsse der anderen Kammer mit einem Blindstopfen und einem Füllventil druckfest verschlossen, wird, nachdem das wärmeleitende Fluid ”Heatboron” eingefüllt wurde, folgende Substanzen bilden das „Heatboron”: 1–20 Gew.-% aus CA₂B₆O₁₁·5H₂O oder NA₂B₄O₇ oder Na₂B₄O₇·10H₂O oder Na₂B₄O₇·5H₂O oder CaBSiO₄(OH) oder Ca₂B₆O₁₁·13H₂O oder Ca₄B₁₀O₁₉·7H₂O oder NaCaB₅O₉·5H₂O oder NaCaB₅O₉·8H₂O oder Mg₃B₇O₁₃Cl oder CaMgB₆O₈(OH)₆·3H₂O oder MgBO₃(OH) oder M_x/n[(AlO₂)_x(SlO₂)_y]_zH₂O plus 80–99 Gew.-% aus CO₂ oder CHClF₂ oder CHF₃ oder CH₂F₂ oder C₂F₆ oder C₂H₂F₄ oder C₂H₃F₂Cl oder C₂H₃F₃ oder C₅H₁₂ oder C₂H₄ oder C₃H₆ oder C₂H₆ oder C₃F₈ oder C₃HF₇ oder C₃H₂F₆ oder C₃H₃F₅ oder C₄H₁₀ oder C₂HF₅ oder C₃H₈ oder C₂H₄F₂ oder (44% C₂HF₅ + 4% C₂H₂F₄ + 52% C₂H₃F₃) oder (23% CH₂F₂ + 25% C₂HF₅ + 52% C₂H₂F₄) oder (15% CH₂F₂ + 15% C₂HF₅ + 70% C₂H₂F₄) oder (7% C₂HF₅ + 46% C₂H₃F₃ + 47% CHF₂Cl) oder (60% CHF₂Cl + 25% C₂HF₄Cl + 15% C₂H₃F₂Cl) oder (50% CH₂F₂ + 50% C₂HF₅) oder (50% C₂HF₅ + 50% C₂H₃F₃) oder (46% CHF₃ + 54% C₂F₆) oder (65,1% C₂HF₅ + 35,1% C₂H₂F₄ 3,4% C₄H₁₀) oder (88% C₂H₂F₄ + 9% C₃F₈ + 3% C₄H₁₀) oder (78,5% C₂H₂F₄ + 19,5% C₂HF₅ + 1,4% C₄H₁₀ + 0,6% C₅H₁₂) oder (46,6% C₂HF₅ + 50% C₂H₂F₄ + 3,4% C₄H₁₀) oder (85,1% C₂HF₅ + 11,5% C₂H₂F₄ + 3,4% C₄H₁₀) oder (86% C₂HF₅ + 9% C₃F₈ + 5% C₃H₈) sowie deren Derivate oder Homologa, oder andere Gase, die demselben Zweck dienen können.
Entsprechend Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass statt der Warmwasserbeheizung ein elektrischer Heizstab zur Beheizung an die Stelle des Blindstopfens eingesetz wird.
Entsprechend Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dass der Heizkörper mit der Warmwasser- und Heizstabbeheizung in Kombination eingesetz wird.
Entsprechend Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet das statt dem Mischverhältnis von 1–20 Gew.-% zu 80–99 Gew.-%, das Mischverhältnis von 1–67 Gew.-% zu 33–99 Gew.-% angewandt wird.
Entsprechend Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet das die Substanzen die für den Bestandteil 1–20 Gew.-% aufgelistet sind, innerhalb des Prozentsatzes untereinander Kombiniert werden.
Entsprechend Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet das die Substanzen die für den Bestandteil 80–99 Gew.-% aufgelistet sind, innerhalb des Prozentsatzes untereinander Kombiniert werden.
Entsprechend Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet das ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung als Anlage Dargestellt ist.