DE102016114024B4

DE102016114024B4 - Thermocouple

Info

Publication number: DE102016114024B4
Application number: DE102016114024.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Petau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2036-07-30
Also published as: DE102016114024A1; DE202016008418U1

Abstract

Thermoelement (1), bestehend aus einer formstabilen Platte (2) mit mehreren, darin eingebrachten Nuten (3), in die jeweils schlauch- oder rohrartige Leitungen (4) eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufes eingesetzt sind, wobei die Breite des Öffnungsquerschnittes (5) der Nuten (3) kleiner ist, als die Breite der Nuten am Nutgrund (6) und der Querschnitt der Leitungen (4) größer als der Öffnungsquerschnitt (5) der Nuten (3) und kleiner als die Breite der Nuten (3) am Nutgrund (6) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (4) derart in die Nuten (3) eingesetzt sind, dass ein Überstand (8) zu der Oberfläche (7) der Platte (2) gegeben ist.Thermocouple (1), consisting of a dimensionally stable plate (2) with several grooves (3), into which hose or tube-like lines (4) of a heating and / or cooling circuit are inserted, the width of the opening cross-section ( 5) the grooves (3) are smaller than the width of the grooves on the groove base (6) and the cross section of the lines (4) is larger than the opening cross section (5) of the grooves (3) and smaller than the width of the grooves (3) on the groove base (6), characterized in that the lines (4) are inserted into the grooves (3) in such a way that there is an overhang (8) to the surface (7) of the plate (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermoelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a thermocouple according to the preamble of patent claim 1.

Aus der JP 2003074885 A ist bereits ein ein Thermoelement bekannt, in dessen Platte Nuten mit einem trapezförmigen Querschnitt eingebracht sind, deren Breite des Öffnungsquerschnittes kleiner ist, als die Breite der Nuten am Nutgrund. Dies hat zur Folge, dass der Querschnitt der in die Nuten eingesetzten Leitungen eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufes größer als der Öffnungsquerschnitt der Nuten und kleiner als die Breite der Nuten am Nutgrund ist. Bei der gemäß der Druckschrift zum Einsatz kommenden Platte handelt es sich um eine elastisch verformbare Platte, die, wie dies insbesondere aus den Darstellungen in den 3 und 4 hervorgeht, gekrümmt wird, sodass sich der Öffnungsquerschnitt der Nuten erweitert. Im Anschluss an diesen Vorgang kann die Leitung in die Nut eingesetzt und die Platte danach wieder in ihre ursprüngliche, annähernd ebene Ausgangsposition zurückgeführt werden. Dabei schließt sich die Nut wieder und weist ihren ursprünglichen, trapezförmigen Querschnitt auf. Zur Verformung der Platte wird diese auf eine zusätzlich erforderliche, bogenförmige Auflage aufgelegt und unter Kraftaufwand gebogen, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt erfordert. Oberhalb der Leitung verbleibt nach deren Einsetzen in die Nut ein Freiraum, sodass hier der Wärmeübergang auf die darüber angeordneten Deckschichten verschlechtert ist. Folgerichtig erwärmt die Leitung bei einer Lösung nach der JP 2003074885 A nicht die Umgebung beziehungsweise die Deckschicht, sondern die Platte und diese wiederum die Deckschicht beziehungsweise die Umgebung.From the JP 2003074885 A a thermocouple is already known, in the plate of which grooves with a trapezoidal cross section are introduced, the width of the opening cross section of which is smaller than the width of the grooves at the bottom of the groove. The consequence of this is that the cross section of the lines of a heating and / or cooling circuit inserted into the grooves is larger than the opening cross section of the grooves and smaller than the width of the grooves on the groove base. The plate used in accordance with the publication is an elastically deformable plate which, as can be seen in particular from the illustrations in FIGS 3rd and 4th emerges, is curved, so that the opening cross section of the grooves widens. Following this process, the line can be inserted into the groove and the plate can then be returned to its original, approximately flat starting position. The groove closes again and has its original, trapezoidal cross-section. To deform the plate, it is placed on an additionally required, arched support and bent with force, which requires an additional step. After the cable is inserted into the groove, there is a free space above it, so that the heat transfer to the cover layers arranged above it deteriorates. Consequently, the line warms up with a solution after JP 2003074885 A not the surroundings or the cover layer, but the plate and this in turn the cover layer or the surroundings.

Ein anderes Thermoelement ist beispielsweise aus der DE 100 19 315 A1 bekannt und besteht aus einer formstabilen Platte mit mehreren darin eingebrachten Nuten, in die jeweils schlauch- oder rohrartige Leitungen eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufes eingesetzt sind. Das somit zur Kühlung, als auch zur Beheizung eines Gebäudes verwendbare Thermoelement wird an einem Untergrund befestigt, bei dem es sich beispielsweise um eine Wand, einen Boden oder auch um eine Decke des Gebäudes handeln kann. Nach dem Offenbarungsgehalt der Druckschrift werden die Leitungen zu Kapillarrohrmatten zusammengefasst. Darüber hinaus verfügt das Thermoelement über eine rückseitige Isolierschicht und eine frontseitige Deckschicht. Die Nuten zur Aufnahme der Leitungen weisen einen U-förmigen Querschnitt auf, so dass sie der Geometrie der kreisrunden Leitungen weitgehend angepasst sind. Zur Fixierung der Leitungen in den Nuten kommt gemäß dieser Lösung eine Wärmeleitpaste zum Einsatz, wobei die als Isolierschicht ausgeführte Platte zur Einbringung der Nuten und damit zur Aufnahme der Leitungen aus einem harten Werkstoff besteht und folglich formstabil ausgeführt ist.
Als nachteilig hat sich bei einem derartigen Thermoelement allerdings herausgestellt, dass die zum Einsatz kommende Wärmeleitpaste zur Fixierung der Leitungen in den Nuten einen erhöhten Materialeinsatz und Fertigungsaufwand mit sich bringt. Zudem wird durch die Wärmeleitpaste ein zusätzlicher Wärmeübergang geschaffen, der den Wirkungsgrad des Thermoelements reduziert. Auch wenn die Reduzierung des Wirkungsgrades nur in geringfügigem Maße gegeben ist, hat diese auf die Gesamtenergiebilanz eines derartigen Thermoelements einen Einfluss, so dass der damit verbundene Energieverlust vermieden werden sollte.Another thermocouple is from, for example DE 100 19 315 A1 known and consists of a dimensionally stable plate with a plurality of grooves made therein, in each of which hose or tube-like lines of a heating and / or cooling circuit are inserted. The thermocouple that can thus be used for cooling as well as for heating a building is attached to a substrate, which can be, for example, a wall, a floor or a ceiling of the building. According to the disclosure content of the document, the lines are combined to form capillary tube mats. In addition, the thermocouple has a back insulation layer and a front cover layer. The grooves for receiving the lines have a U-shaped cross section, so that they are largely adapted to the geometry of the circular lines. According to this solution, a heat-conducting paste is used to fix the lines in the grooves, the plate designed as an insulating layer for introducing the grooves and thus for receiving the lines being made of a hard material and consequently being dimensionally stable.
A disadvantage of such a thermocouple has been found, however, that the thermal paste used to fix the lines in the grooves entails an increased use of materials and manufacturing costs. In addition, the thermal paste creates an additional heat transfer that reduces the efficiency of the thermocouple. Even if there is only a slight reduction in efficiency, this has an influence on the overall energy balance of such a thermocouple, so that the associated energy loss should be avoided.

Die DE 10 2013 208 284 A1 beschreibt darüber hinaus ein Thermoelement, bei dem es sich um eine Wärmedämmplatte handelt, die mehrteilig ausgeführt ist und auf ihrer Frontseite eine erste Ausnehmung zur Aufnahme einer ersten Leitung mit einem ersten Querschnitt aufweist, wobei darüber hinaus ein erstes Füllelement vorhanden ist, welches in die erste Ausnehmung eingesetzt wird und das eine zweite Ausnehmung zur Aufnahme einer weiteren Leitung mit einem zweiten Querschnitt aufweist.
Allgemein ausgedrückt handelt es sich hierbei also um ein Stecksystem, bei dem mehrere Füllelemente ineinander gesetzt werden, die letztlich jedoch dazu dienen, mindestens eine Leitung aufzunehmen. Hierfür werden elastisch verformbare Stege beschrieben, zwischen denen Nuten ausgebildet sind, die die jeweilige Leitung formschlüssig aufnehmen. Die Nuten weisen also einen zu der einzusetzenden Leitung „komplementären Querschnitt“ auf, was anders ausgedrückt bedeutet, dass die in die Nut eingesetzte Leitung vollflächig an der Oberfläche der Nut anliegt. Bei den zum Einsatz kommenden Leitungen handelt es sich vorwiegend um die eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufes. Dabei stellt sich insbesondere bei der Verwendung der Leitungen als Heizelemente die Wirkung ein, dass sich die Leitungen infolge ihrer Erwärmung ausdehnen und damit an Querschnitt zunehmen. Bei einer Lösung nach der DE 10 2013 208 284 A1 würde dies bedeuten, dass durch den unmittelbaren Berührungskontakt zwischen Nutinnenoberfläche und Leitung ein Spannungszustand entsteht, der über das Thermoelement abgebaut werden muss. Dies kann im Extremfall dazu führen, dass das Thermoelement zerstört wird.The DE 10 2013 208 284 A1 also describes a thermocouple, which is a thermal insulation panel that is made in several parts and has a first recess on its front side for receiving a first line with a first cross-section, a first filler element also being present, which is in the first Recess is used and which has a second recess for receiving another line with a second cross section.
Generally speaking, this is a plug-in system in which several filling elements are placed one inside the other, but which ultimately serve to accommodate at least one line. For this purpose, elastically deformable webs are described, between which grooves are formed which receive the respective line in a form-fitting manner. The grooves therefore have a “cross section” that is complementary to the line to be used, which means, in other words, that the line inserted into the channel lies completely over the surface of the channel. The lines used are predominantly those of a heating and / or cooling circuit. When using the lines as heating elements, the effect arises that the lines expand due to their heating and thus increase in cross-section. With a solution after DE 10 2013 208 284 A1 this would mean that the direct contact between the inner surface of the groove and the line creates a voltage state that must be reduced via the thermocouple. In extreme cases, this can lead to the thermocouple being destroyed.

Eine ähnliche Lösung geht auch aus der DE 28 19 385 A1 hervor. Hier ist ebenfalls eine formschlüssige Aufnahme der Leitungen in einer Nut vorgesehen, sodass damit die gleichen Nachteile gegeben sind, wie sie zuvor im Zusammenhang mit der Erörterung des Offenbarungsgehaltes der DE 10 2013 208 284 A1 beschrieben wurden. Zur Erzielung einer Klemmwirkung der Leitung innerhalb der Nut werden bei einer Lösung nach der DE 28 19 385 A1 nachträglich Klemmwülste am Öffnungsquerschnitt der Nut ausgeformt oder angebracht. Dies stellt jedoch einen zusätzlichen Fertigungsaufwand dar, der die Herstellung eines derartigen Thermoelements unnötig aufwendig macht und damit die Herstellungskosten erhöht.A similar solution also comes from the DE 28 19 385 A1 forth. Here, too, a form-fitting reception of the lines in a groove is provided, so that the same disadvantages are given as previously mentioned in connection with the discussion of the disclosure content of the DE 10 2013 208 284 A1 have been described. To achieve a clamping effect of the line are within the groove in a solution after the DE 28 19 385 A1 subsequently formed or attached clamping beads on the opening cross-section of the groove. However, this represents an additional manufacturing effort, which makes the production of such a thermocouple unnecessarily complex and thus increases the manufacturing costs.

Schließlich wird noch auf die DE 203 03 768 U1 verwiesen, die allgemein eine Innenwandverkleidung betrifft, bei der eine Dämmschicht vorhanden ist, in die ein Leitungskanal integriert ist. Der Leitungskanal ist hierbei als ein Leerrohr ausgeführt und dient der Aufnahme von Leitungen, insbesondere von Elektroleitungen.Finally, the DE 203 03 768 U1 referenced, which relates generally to an inner wall covering, in which an insulation layer is present, in which a conduit is integrated. The conduit is designed as an empty pipe and is used to hold cables, especially electrical cables.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermoelement für einen Heiz- und/oder Kühlkreislauf bereitzustellen, dessen Herstellung insgesamt vereinfacht und dessen Wirkungsgrad im Vergleich mit bekannten Lösungen verbessert ist.The invention has for its object to provide a thermocouple for a heating and / or cooling circuit, the manufacture of which is simplified overall and whose efficiency is improved in comparison with known solutions.

Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich anschließenden Unteransprüche.The invention solves this problem with the features of claim 1.
Further embodiments of the invention are the subject of the subsequent subclaims.

Ein Thermoelement, bestehend aus einer formstabilen Platte mit mehreren, darin eingebrachten Nuten, in die jeweils schlauch- oder rohrartige Leitungen eines Heiz- und/oder Kühlkreislaufes eingesetzt sind, wobei die Breite des Öffnungsquerschnittes der Nuten kleiner ist, als die Breite der Nuten am Nutgrund und der Querschnitt der Leitungen größer als der Öffnungsquerschnitt der Nuten und kleiner als die Breite der Nuten am Nutgrund ist, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Leitungen derart in die Nuten eingesetzt sind, dass ein Überstand zu der Oberfläche der Platte gegeben ist.A thermocouple consisting of a dimensionally stable plate with a plurality of grooves made therein, into each of which hose or tube-like lines of a heating and / or cooling circuit are inserted, the width of the opening cross section of the grooves being smaller than the width of the grooves on the groove base and the cross section of the lines is larger than the opening cross section of the grooves and smaller than the width of the grooves at the groove base, was developed according to the invention in such a way that the lines are inserted into the grooves in such a way that there is an overhang to the surface of the plate.

Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung ist in der Gestaltung der Nuten zu sehen, die, mit einfachen Worten ausgedrückt, einen schwalbenschwanzartigen Querschnitt aufweisen. Durch diese spezielle Ausführung können die schlauch- oder rohrartigen Leitungen in die Nuten eingedrückt werden, was den fertigungstechnischen Aufwand zur Herstellung eines derartigen Thermoelements wesentlich vereinfacht und damit auch die Herstellungskosten reduziert. Die Leitungen werden dabei ohne zusätzliche Hilfsmittel oder Verbundwerkstoffe unmittelbar in der Nut fixiert. Hinsichtlich der Formstabilität der Platte ist anzumerken, dass die Leitungen bei einer formstabilen Platte elastisch ausgeführt sein können, was ihre Montage zusätzlich vereinfacht. Umgekehrt müssen die Leitungen steifer ausgelegt werden, wenn die Platte eine gewisse Elastizität aufweist. In Abhängigkeit von der Temperatur des durch die Leitungen fließenden Mediums ist das Thermoelement als Heizung oder zur Kühlung verwendbar, wobei die Anbringung an Wänden, Decken oder auf Böden möglich ist. Dabei ist der Einsatz nicht nur auf die Ausstattung von Gebäuden begrenzt. Das Thermoelement lässt sich in beliebiger Baugröße ausführen und damit vielfältig verwenden. Nur beispielhaft sei an dieser Stelle eine Nutzung in Wohnmobilen oder Campingwohnwagen erwähnt. Von Bedeutung ist erfindungsgemäß insbesondere, dass der Querschnitt der Leitungen größer als der Öffnungsquerschnitt der Nuten und kleiner als die Breite der Nuten am Nutgrund ist. Die Montage der Leitungen ist folglich nur mit einem gewissen Kraftaufwand möglich, der aufgebracht werden muss, um die Leitungen in die Nuten einzudrücken. Nach Überwindung des verengten Öffnungsquerschnittes der Nut „schnappt“ oder „klickt“ die Leitung in die Nut ein, so dass man im Sinne der Erfindung auch von einer „Schnappverbindung“ sprechen kann. Durch diese Maßnahme wird eine sehr einfache, Zeit sparende, lösbare und dennoch sicher fixierte Verbindung zwischen den Leitungen und der die Leitungen in den Nuten aufnehmenden Platte des Thermoelements erreicht, die zudem toleranzausgleichend wirkt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, die Leitungen derart in die Nuten einzusetzen, dass ein Überstand zu der Oberfläche der Platte gegeben ist. Durch den Überstand wird ein verbesserter Wärmeübergang von den Leitungen an die Umgebung erreicht, beziehungsweise bei Verwendung des Thermoelements als Kühlaggregat eine verbesserte Kühlung. Dies resultiert aus dem Umstand, dass durch den Überstand eine vergrößerte, freie Oberfläche der Leitungen vorhanden ist.The peculiarity of the present invention can be seen in the design of the grooves, which, in simple terms, have a dovetail-like cross section. This special design allows the hose-like or tube-like lines to be pressed into the grooves, which considerably simplifies the manufacturing outlay for producing such a thermocouple and thus also reduces the production costs. The cables are fixed directly in the groove without additional aids or composite materials. With regard to the dimensional stability of the plate, it should be noted that the lines can be designed to be elastic in the case of a dimensionally stable plate, which further simplifies their assembly. Conversely, the lines must be made stiffer if the plate has a certain elasticity. Depending on the temperature of the medium flowing through the lines, the thermocouple can be used as heating or cooling, and it can be attached to walls, ceilings or floors. The use is not only limited to the equipment of buildings. The thermocouple can be made in any size and can therefore be used in a variety of ways. Use in motorhomes or camping caravans is only mentioned here as an example. It is particularly important according to the invention that the cross section of the lines is larger than the opening cross section of the grooves and smaller than the width of the grooves at the bottom of the groove. The assembly of the lines is therefore only possible with a certain amount of force, which must be applied to press the lines into the grooves. After overcoming the narrowed opening cross section of the groove, the line “snaps” or “clicks” into the groove, so that one can speak of a “snap connection” in the sense of the invention. This measure achieves a very simple, time-saving, detachable and nevertheless securely fixed connection between the lines and the plate of the thermocouple receiving the lines in the grooves, which also acts to compensate for tolerances. Another advantage of the invention is to insert the lines into the grooves in such a way that there is a protrusion to the surface of the plate. The protrusion results in an improved heat transfer from the lines to the environment, or, when the thermocouple is used as a cooling unit, an improved cooling. This results from the fact that the protrusion provides an enlarged, free surface for the lines.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Leitungen ohne zusätzliche Hilfsmittel oder Verbundwerkstoffe unmittelbar in den Nuten der formstabilen Platte fixiert aufgenommen sind.According to a first embodiment of the invention, it is also proposed that the lines are accommodated directly in the grooves of the dimensionally stable plate without additional aids or composite materials.

Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Überstand der Leitungen 1/3 bis 1/4 Ihres Querschnitts beträgt. Im erfindungsgemäßen Sinne ist bevorzugt, dass eine erhebliche Vielzahl einzelner Leitungen in einem Thermoelement installiert sind, deren Querschnitt möglichst gering ausgeführt ist, so dass die Leitungen sehr dünn sind. Derartige Leitungen mit einem geringen Querschnitt werden auch als Kapillarleitungen bezeichnet. Beispielsweise kann bei einer Nuttiefe von 3-4 mm der Überstand der Leitungen jeweils 1-2 mm, vorzugsweise 1,5 mm betragen.
Natürlich sind auch breitere Nuten mit dem entsprechend angepassten Fluidleitungsabmessungen verwendbar. Nur beispielhaft seien an dieser Stelle Nutbreiten von 15 mm oder 20 mm erwähnt.According to a special embodiment of the invention it is provided that the protrusion of the lines 1/3 to 1/4 Of your cross section. In the sense of the invention it is preferred that a considerable number of individual lines are installed in a thermocouple, the cross section of which is as small as possible, so that the lines are very thin. Such lines with a small cross-section are also referred to as capillary lines. For example, with a groove depth of 3-4 mm, the protrusion of the lines can be 1-2 mm, preferably 1.5 mm.
Of course, wider grooves with the correspondingly adapted fluid line dimensions can also be used. Groove widths of 15 mm or 20 mm should only be mentioned here as an example.

Auch für ein Thermoelement nach der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die als Kapillarleitungen ausgeführten Leitungen einen Leitungsverbund im Sinne einer Kapillarschlauchmatte oder Kapillarrohrmatte bilden. Eine derartige Kapillarschlauchmatte oder Kapillarrohrmatte lässt sich als Baueinheit fertigen und auf einfache Weise in die Platte des Thermoelements einsetzen. Neben diesem Umstand ist auch von maßgeblicher Bedeutung, dass der Austausch, beziehungsweise das Recyclen der Kapillarschlauchmatte, beziehungsweise der Kapillarrohrmatte problemlos möglich ist, wenn das Thermoelement zu einem gegebenen Zeitpunkt entsorgt, ausgetauscht oder ersetzt werden soll.It is also advantageous for a thermocouple according to the invention if the lines designed as capillary lines form a line combination in the sense of a capillary tube mat or capillary tube mat. Such a capillary tube mat or capillary tube mat can be manufactured as a structural unit and inserted in a simple manner into the plate of the thermocouple. In addition to this fact, it is also of crucial importance that the replacement or recycling of the capillary tube mat or the capillary tube mat is possible without any problems if the thermocouple is to be disposed of, exchanged or replaced at a given time.

Wie zuvor bereits angedeutet wurde, kann auf die Oberfläche der Platte eine Beschichtung aufgebracht werden, bei der es sich beispielsweise um eine Deck- oder Putzschicht handeln kann. Die Deckschicht wird bevorzugt dann verwendet, wenn es auf gestalterische Aspekte ankommt. So könnte die Deckschicht zum Beispiel auch als Glasschicht ausgeführt sein. Üblicherweise deckt eine Putzschicht die Oberfläche des Thermoelements ab, wenn dieses als Heizung oder zur Kühlung in Gebäuden verwendet wird. Neben den genannten Beispielen lassen sich folglich auch Tapeten oder andere Beschichtungen, wie Farbe, auf die Oberfläche der Platte des Thermoelements aufbringen. Eine derartige Beschichtung ist sinnvoller Weise jedoch nur auf der dem Untergrund abgewandten Oberfläche der Platte vorzusehen.As previously indicated, a coating can be applied to the surface of the plate, which can be, for example, a top or plaster layer. The cover layer is preferably used when it comes to design aspects. For example, the cover layer could also be designed as a glass layer. A plaster layer usually covers the surface of the thermocouple when it is used as heating or cooling in buildings. In addition to the examples mentioned, wallpapers or other coatings, such as paint, can consequently also be applied to the surface of the plate of the thermocouple. Such a coating is useful, however, only to be provided on the surface of the plate facing away from the substrate.

Zur Verbesserung der Formstabilität, beziehungsweise der Haltbarkeit und der Vermeidung von Rissbildungen durch die infolge der Temperierung sich ausbildenden Spannungen in der Deck- oder Putzschicht, ist es darüber hinaus vorteilhaft, in die Deck- oder Putzschicht eine Stabilisierungsschicht einzubringen, die beispielsweise aus einem Gewebe bestehen kann.In order to improve the dimensional stability, or the durability and the avoidance of cracks due to the tension in the top or plaster layer due to the tempering, it is also advantageous to incorporate a stabilizing layer in the top or plaster layer, which consists, for example, of a fabric can.

Als Werkstoff für die Platte des Thermoelements haben sich insbesondere mineralische Materialien, Holzwerkstoffe, Linoleum, Holzfasern oder Verbundwerkstoffe bewährt, wobei andere Werkstoffe ebenfalls verwendbar sind. Maßgeblich ist hierbei lediglich, dass die Platte eine hinreichende Formstabilität aufweist, die sowohl die Einbringung der Nuten, als auch die Montage der Leitungen ermöglicht.In particular, mineral materials, wood materials, linoleum, wood fibers or composite materials have proven to be suitable as the material for the plate of the thermocouple, although other materials can also be used. The only decisive factor here is that the plate has sufficient dimensional stability, which enables both the introduction of the grooves and the assembly of the lines.

Die Anbringung des erfindungsgemäßen Thermoelements innerhalb oder außerhalb von Gebäuden stellt bevorzugte Verwendungen dar, wobei zur Vermeidung von Feuchtigkeitsschäden die Platte des Thermoelements zumindest einseitig eine als Dampfbremse wirkende Beschichtung aufweisen sollte.
Wenn an dieser Stelle die Anbringung des Thermoelements an der Außenseite eines Gebäudes erwähnt wird, so kann dies beispielsweise genutzt werden, um Kälte oder Wärme von dem Gebäude abzuschirmen. Mit dieser Lösung reduziert sich der innerhalb des Gebäudes erforderliche Aufwand für eine Heizung beziehungsweise Kühlung zusätzlich. Gegebenenfalls kann damit sogar ganz auf eine Innenraumheizung beziehungsweise Innenraumkühlung verzichtet werden. Natürlich kann die Platte auch beidseitig auf ihren Oberflächen je eine Dampfbremse aufweisen, bei der es sich in an sich bekannter Weise zum Beispiel um eine Folie oder eine Papierschicht handelt.The application of the thermocouple according to the invention inside or outside of buildings represents preferred uses, with the plate of the thermocouple at least on one side having a coating acting as a vapor barrier to avoid moisture damage.
If the attachment of the thermocouple to the outside of a building is mentioned at this point, this can be used, for example, to shield cold or heat from the building. With this solution, the effort required for heating or cooling within the building is also reduced. If necessary, it is even possible to do entirely without interior heating or interior cooling. Of course, the plate can also have a vapor barrier on both sides of its surface, which is, for example, a film or a layer of paper in a manner known per se.

Die besondere Ausführung des erfindungsgemäßen Thermoelements mit Nuten zum Einschnappen oder Einrasten von Leitungen, vorzugsweise von Heizleitungen oder Kühlleitungen gestattet eine weitere, sehr sinnvolle Verwendungsmöglichkeit der Nuten. So können beispielsweise anstelle der Fluidleitungen oder ergänzend zu den vorhandenen Fluidleitungen des Thermoelements auch andere Leitungen oder leitungsartige Bauelemente in die Nuten eingesetzt werden. Nur beispielhaft sei in diesem Zusammenhang allgemein auf die Möglichkeit der Verlegung oder Elektroleitungen in den Nuten hingewiesen. Ein anderer Lösungsvorschlag geht dahin, dass in die Nuten LED-Lichtleisten eingesetzt werden. Die Gestaltungsmöglichkeiten sind hierbei sehr vielfältig. Letztlich geht es jedoch darum, das Thermoelement bevorzugt ergänzend mit derartigen zusätzlichen Installationen zu versehen.The special design of the thermocouple according to the invention with grooves for snapping or snapping lines, preferably heating lines or cooling lines, permits a further, very useful use of the grooves. For example, instead of the fluid lines or in addition to the existing fluid lines of the thermocouple, other lines or line-like components can also be inserted into the grooves. In this context, the possibility of laying or electrical lines in the grooves should be mentioned only as an example. Another solution suggests that LED light strips are used in the grooves. The design options are very diverse. Ultimately, however, it is a matter of preferably providing the thermocouple with additional installations of this type.

Die schlauch- oder rohrartigen Fluidleitungen werden erfindungsgemäß bevorzugt aus Polypropylen (PP), Polybuthen beziehungsweise Polybutylen (PB) oder Kupfer (Cu) hergestellt, wobei diese Materialien nicht als einschränkend zu betrachten, sondern lediglich beispielhaft erwähnt sind und sich einfach verarbeiten lassen sowie eine gewisse Flexibilität bei der Verlegung aufweisen.The hose-like or pipe-like fluid lines are preferably made according to the invention from polypropylene (PP), polybutene or polybutylene (PB) or copper (Cu), these materials not being to be regarded as restrictive, but only being mentioned as examples and being easy to process and a certain amount Have flexibility when laying.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen deutlich wird, lässt sich das erfindungsgemäße Thermoelement als vorgefertigte Baueinheit zur werkzeuglosen Schnellmontage ausführen. So können beispielsweise die Platte und die Leitungen als Kapillarrohrmatte oder Kapillarschlauchmatte vorab gefertigt und getrennt voneinander an eine Baustelle geliefert werden. Die Installation erfolgt dann derart, dass zunächst die Platte an dem Untergrund befestigt wird und anschließend die Leitungen in die vorhandenen Nuten eingedrückt werden. Die Anschlüsse für den Zulauf und den Rücklauf des Thermoelements lassen sich durch einfache, beispielsweise aus Kunststoffen hergestellte Schraubverbindungen fertigen. Somit ist die gesamte Montage des Thermoelements mit einem geringen Zeitaufwand problemlos möglich. Alternativ hierzu kann das gesamte Thermoelement selbstverständlich auch vorgefertigt und komplett vor Ort an dem Untergrund befestigt werden.As is clear from the above, the thermocouple according to the invention can be designed as a prefabricated structural unit for quick assembly without tools. For example, the plate and the lines can be manufactured in advance as a capillary tube mat or capillary tube mat and delivered separately to a construction site. The installation is then carried out in such a way that the plate is first attached to the substrate and then the lines are pressed into the existing grooves. The connections for the inlet and the return of the thermocouple can be made by simple screw connections, for example made of plastics. This means that the entire assembly of the thermocouple can be carried out with little time and effort. Alternatively, the entire thermocouple can of course also be prefabricated and completely attached to the substrate on site.

Eine sehr vorteilhafte Verwendung des Thermoelements nach der Erfindung besteht darin, dass dieses einen Bestandteil einer Solarthermieanlage bildet. Die von der Sonne herrührende Wärmeenergie wird dabei in einem Speicher gesammelt und über den Zulauf dem Thermoelement zugeführt, so dass die vorhandene Wärme hierüber an die Umgebung abgegeben werden kann, wenn das Thermoelement als Heizung zum Einsatz kommt. Vom Rücklauf des Thermoelements fließt das abgekühlte Medium zurück in den Speicher, bei dem es sich in der Regel um einen Kessel handelt und wird von hier aus wieder dem Solarthermieelement zugeführt, wo erneut die Erwärmung der Flüssigkeit erfolgt. Ein ganz wesentlicher Vorteil des damit gebildeten Systems zur Heizung besteht darin, dass überwiegend die Schwerkraftwirkung ausreichend ist, den Strömungskreislauf in Bewegung zu halten. Anders ausgedrückt kann weitgehend auf Pumpen höherer Leistung verzichtet werden, was eine zusätzliche Energieeinsparung und Kostenreduzierung bedeutet. A very advantageous use of the thermocouple according to the invention is that it forms part of a solar thermal system. The thermal energy originating from the sun is collected in a memory and fed to the thermocouple via the inlet, so that the existing heat can be released to the environment when the thermocouple is used as a heater. From the return of the thermocouple, the cooled medium flows back into the storage tank, which is usually a boiler, and from there is fed back to the solar thermal element, where the liquid is heated again. A very important advantage of the heating system thus formed is that the force of gravity is predominantly sufficient to keep the flow circuit in motion. In other words, pumps with higher output can largely be dispensed with, which means additional energy savings and cost reduction.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung.
Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
Es zeigt:

1: den Schnitt durch ein Thermoelement,
2: einen einfachen Aufbau einer ersten Variante eines Thermoelements,
3: einen einfachen Aufbau einer weiteren Variante eines Thermoelements

und

4: ein Prinzipschaltbild für die Verwendung eines Thermoelements im Rahmen einer Solarthermieanlage zur Beheizung eines Gebäudes.

The invention is explained below with reference to the accompanying drawings. The exemplary embodiments shown do not represent any restriction to the variants shown, but merely serve to explain a principle of the invention.
The same or similar components are always designated with the same reference numbers. In order to be able to illustrate the mode of operation according to the invention, only very simplified schematic diagrams are shown in the figures, in which the components that are not essential to the invention have been omitted. However, this does not mean that such components are not present in a solution according to the invention.
It shows:

1 : the section through a thermocouple,
2nd : a simple construction of a first variant of a thermocouple,
3rd : a simple construction of another variant of a thermocouple

and

4th : a block diagram for the use of a thermocouple in the context of a solar thermal system for heating a building.

Die 1 zeigt beispielhaft einen Schnitt durch ein Thermoelement 1, das eine Platte 2 aus einem Holzfaserwerkstoff aufweist. Das Thermoelement 1 ist an einem Untergrund 9 befestigt, bei dem es sich beispielsweise um die Wand eines Wohnhauses handelt. Auf der untergrundseitigen Oberfläche des Thermoelements 1 weist dieses ferner eine als Dampfbremse 13 ausgeführte Beschichtung aus einer Folie auf, um die Entstehung von Feuchtigkeit zu verhindern. Auf der dem Untergrund 9 gegenüberliegenden Seite des Thermoelements 1 sind in die Platte 2 mit gleichmäßigen Abständen zueinander mehrere Nuten 3 eingebracht, die im vorliegenden Fall durch ein Fräsverfahren hergestellt sind und eine im Querschnitt schwalbenschwanzartige Geometrie aufweisen. Dies bedeutet, dass jede der Nuten 3 einen Öffnungsquerschnitt 5 aufweist, der kleiner ist, als die Breite der Nuten 3 an ihrem der Öffnung gegenüber liegenden Nutgrund 6. Durch diese spezielle Gestaltung der Nuten 3 ist es möglich, schlauch- oder rohrartige Leitungen 4 im Sinne einer Schnappverbindung in die Nuten einzupressen, so dass die Leitungen 4 ohne zusätzliche Hilfsmittel oder Bindemittel lösbar in den Nuten 3 fixiert sind. Die Leitungen 4 dienen im vorliegenden Fall dem Transport eines Fluids, bei dem es sich um Wasser handelt. Eine weitere Besonderheit der dargestellten Lösung in 1 besteht darüber hinaus darin, dass die Leitungen 4 derart in die Nuten 3 eingesetzt sind, dass sie in Bezug zur Oberfläche 7 der Platte 2 einen geringfügigen Überstand 8 aufweisen. Durch diese Maßnahme wird ein verbesserter Wärmeübergang erreicht und folglich die Heizleistung des Thermoelements 1 bei Verwendung desselben als Heizung verbessert. Auf die Oberfläche 7 der Platte 2 des Thermoelements 1 sind eine Beschichtung 12 in Form einer Dampfbremse und eine Putzschicht 10 aufgebracht. In die Putzschicht 10 ist zu ihrer Stabilisierung ferner eine aus einem Gewebe bestehende Stabilisierungsschicht 11 eingebettet.
Das dargestellte Thermoelement kann selbstverständlich sowohl für Heizzwecke, als auch zur Kühlung eingesetzt werden. Der Unterschied besteht lediglich in der Auswahl des durch die Leitungen 4 geführten Fluids.The 1 shows an example of a section through a thermocouple 1 that is a plate 2nd made of a wood fiber material. The thermocouple 1 is on a surface 9 attached, which is, for example, the wall of a residential building. On the underground surface of the thermocouple 1 this also has a vapor barrier 13 applied coating from a film to prevent the formation of moisture. On the underground 9 opposite side of the thermocouple 1 are in the plate 2nd several grooves at equal distances from each other 3rd introduced, which are produced in the present case by a milling process and have a dovetail-like geometry in cross section. This means that each of the grooves 3rd an opening cross section 5 which is smaller than the width of the grooves 3rd at their groove base opposite the opening 6 . This special design of the grooves 3rd it is possible to use hose or tube-like lines 4th in the sense of a snap connection in the grooves so that the lines 4th detachable in the grooves without additional aids or binders 3rd are fixed. The lines 4th are used in the present case to transport a fluid that is water. Another special feature of the solution presented in 1 is also that the lines 4th so in the grooves 3rd are used in relation to the surface 7 the plate 2nd a slight excess 8th exhibit. This measure results in an improved heat transfer and consequently the heating power of the thermocouple 1 improved when using it as a heater. On the surface 7 the plate 2nd of the thermocouple 1 are a coating 12th in the form of a vapor barrier and a layer of plaster 10 upset. In the plaster layer 10 is also a stabilization layer consisting of a fabric to stabilize it 11 embedded.
The thermocouple shown can of course be used both for heating purposes and for cooling. The only difference is the selection of the through the lines 4th guided fluid.

Aus der 2 geht in vereinfachter Weise eine Darstellung eines Thermoelements 1 hervor, welches im vorliegenden Fall keine Putzschicht 10 aufweist, so dass die in die Nuten 3 eingesetzten Leitungen 4 erkennbar sind. Die Leitungen 4 werden hierbei durch Schläuche gebildet und weisen eine Elastizität auf, die das Einsetzen in die Nuten 3 der Platte 2 erleichtert. Sie werden wellenförmig in den Nuten 3 der Oberfläche 7 der Platte 2 verlegt und weisen daher geradlinige Abschnitte und Bögen 15 auf. In Richtung des Pfeils A wird bei Verwendung des Thermoelements 1 als Heizung über den Zulauf 17 warmes Wasser zugeführt, welches seine Temperatur über die schlauchartigen Leitungen 4 an die Umgebung abgibt und damit die Heizwirkung des Thermoelements 1 entfaltet. Anschließend wird das abgekühlte Wasser in Richtung des Pfeils B, über den Rücklauf 18 in den Heizkreislauf zurückgeführt und erneut erwärmt.From the 2nd is a representation of a thermocouple in a simplified manner 1 which, in the present case, has no plaster layer 10 has so that in the grooves 3rd cables used 4th are recognizable. The lines 4th are formed here by hoses and have an elasticity that the insertion into the grooves 3rd the plate 2nd facilitated. They become wavy in the grooves 3rd the surface 7 the plate 2nd laid and therefore have straight sections and arches 15 on. In the direction of the arrow A when using the thermocouple 1 as heating via the inlet 17th warm water supplied, which its temperature via the hose-like lines 4th releases to the environment and thus the heating effect of the thermocouple 1 unfolded. Then the cooled water in the direction of the arrow B , about the return 18th returned to the heating circuit and reheated.

Die 3 veranschaulicht eine weitere Version eines Thermoelements 1, wie es in ähnlicher Form bereits im Zusammenhang mit der 2 beschrieben wurde. Auch hierbei ist keine Putzschicht 10 dargestellt, so dass die in die Nuten 3 eingesetzten, rohrartigen Leitungen 4 erkennbar sind. Die Leitungen 4 bestehen vorliegend aus Polypropylen (PP). In Richtung des Pfeils A wird bei Verwendung des Thermoelements 1 als Kühleinrichtung über den Zulauf 17 ein Kühlmittel zugeführt. Nach dem Durchfließen des Thermoelements 1 wird das Kühlmittel in Richtung des Pfeils B, über den Rücklauf 18, in den Kühlkreislauf zurückgeführt. In dem System der rohrartigen Leitungen 4 ist an einem hoch gelegenen Punkt ferner ein das System abdichtender Verschluss 16 vorhanden, der zu Entlüftungszwecken, oder um das System mit Kältemittel aufzufüllen, entfernt werden kann.The 3rd illustrates another version of a thermocouple 1 , as it is already related to the 2nd has been described. Here too there is no plaster layer 10 shown so that in the grooves 3rd used, tubular lines 4th are recognizable. The lines 4th are made of polypropylene (PP). In the direction of the arrow A when using the thermocouple 1 as a cooling device via the inlet 17th a coolant is supplied. After flowing through the thermocouple 1 the coolant is in the direction of the arrow B , about the return 18th , returned to the cooling circuit. In the system of pipe-like lines 4th is also a closure sealing the system at a high point 16 which can be removed for ventilation purposes or to fill the system with refrigerant.

In der 4 ist beispielhaft eine Verwendung des Thermoelements 1 im Rahmen einer Solarthermieanlage 14 dargestellt. Diese besteht zunächst aus einem Solarthermieelement 19, dessen grundsätzlicher Aufbau bekannt ist. Das Solarthermieelement 19 ist über eine Pumpe 21 strömungsleitend mit einem als Speicher dienenden Kessel 20 verbunden, so dass in Richtung des Pfeils D dass in dem Solarthermieelement 19 erwärmte Wasser W in den Kessel 20 geleitet wird, wo es über eine geeignete Fluidleitung in Richtung des Pfeils E über den Zulauf 17 bis in das Thermoelement 1 fließt. Die Wärmeenergie des erhitzten Wassers wird im Anschluss daran über das Thermoelement 1 an die Umgebung abgegeben, so dass dadurch die angestrebte Heizwirkung erreicht wird. Durch die Abgabe der Wärmeenergie kühlt sich das Wasser ab und wird in Richtung des Pfeils F über den Rücklauf 18 des Thermoelements 1 in den Kessel 20 zurückgeführt, von wo aus das kalte Wasser K in Richtung des Pfeils C in das Solarthermieelement 19 zurückgeführt wird. Nun kann der geschilderte Prozess erneut beginnen. Zwischen der Warmwasserzone W und der Kaltwasserzone K befindet sich in dem Kessel 20 eine Mischwasserzone M mittlerer Temperatur. Die gesamte, in der 3 dargestellte Solarthermieanlage 14 wird im vorliegenden Fall über eine elektronische Steuerung 22 geregelt, deren Signale als Funksignale 23 (beispielsweise Bluetooth oder WLAN) an die einzelnen zu steuernden Elemente der Solarthermieanlage 14 übertragen werden. Die elektronische Steuerung 22 weist in sinnvoller Weise ein Display als Anzeigeeinrichtung und einer Tastatur zur Eingabe von Daten auf, wobei bei Verwendung eines berührungsempfindlichen Displays (touchscreen) die Tastatur und die Anzeigeeinrichtung eine Einheit bilden.In the 4th is an example of a use of the thermocouple 1 as part of a solar thermal system 14 shown. This initially consists of a solar thermal element 19th , whose basic structure is known. The solar thermal element 19th is about a pump 21st flow-guiding with a boiler serving as storage 20 connected so that in the direction of the arrow D that in the solar thermal element 19th heated water W in the cauldron 20 where it is directed via a suitable fluid line in the direction of the arrow E about the inflow 17th down to the thermocouple 1 flows. The thermal energy of the heated water is then via the thermocouple 1 released to the environment so that the desired heating effect is achieved. By releasing the thermal energy, the water cools down and turns in the direction of the arrow F about the return 18th of the thermocouple 1 in the cauldron 20 returned from where the cold water K in the direction of the arrow C. into the solar thermal element 19th is returned. Now the process described can begin again. Between the hot water zone W and the cold water zone K is in the boiler 20 a mixed water zone M medium temperature. The whole in which 3rd shown solar thermal system 14 is in the present case via an electronic control 22 regulated, whose signals as radio signals 23 (for example Bluetooth or WLAN) to the individual elements of the solar thermal system to be controlled 14 be transmitted. The electronic control 22 expediently has a display as a display device and a keyboard for entering data, the keyboard and the display device forming a unit when using a touch-sensitive display (touchscreen).

Claims

Thermocouple (1), consisting of a dimensionally stable plate (2) with several grooves (3), into which hose or tube-like lines (4) of a heating and / or cooling circuit are inserted, the width of the opening cross-section ( 5) the grooves (3) are smaller than the width of the grooves on the groove base (6) and the cross section of the lines (4) is larger than the opening cross section (5) of the grooves (3) and smaller than the width of the grooves (3) on the groove base (6), characterized in that the lines (4) are inserted into the grooves (3) in such a way that there is a projection (8) to the surface (7) of the plate (2).

Thermocouple after Claim 1 , characterized in that the lines (4) are accommodated directly in the grooves (3) of the dimensionally stable plate (2) without additional aids or composite materials.

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the lines (4) are inserted directly into the grooves (3) to form a snap connection.

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the projection (8) of the lines (4) is 1/3 to 1/4 of their cross section.

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the lines (4) designed as capillary lines form a line composite in the sense of a capillary tube mat or capillary tube mat.

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the thermocouple (1) attached to a base (9) has a cover or plaster layer (10) on the surface (7) of its plate (2) facing away from the base (9) .

Thermocouple after Claim 6 , characterized in that a stabilizing layer (11) is introduced into the top or plaster layer (10).

Thermocouple after Claim 7 , characterized in that the stabilizing layer (11) is a fabric.

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the plate (2) of the thermocouple (1) consists of a mineral material, wood, linoleum, wood fibers or a composite material.

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the plate (2) of the thermocouple (1) has at least on one side a coating (12, 13) which acts as a vapor barrier.

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the lines (4) are fluid lines, heating lines or electrical lines.

Thermocouple after Claim 11 , characterized in that the hose-like or tube-like fluid lines (4) consist of polypropylene (PP), polybutene, polybutylene (PB) or copper (Cu).

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the thermocouple (1) is designed as a prefabricated structural unit for quick assembly without tools.

Thermocouple according to one of the preceding claims, characterized in that the thermocouple (1) is part of a solar thermal system (14).