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Die
Erfindung betrifft ein Flächenheiz-/-kühlsystem
mit einer Mehrzahl von Trägerplatten,
auf deren einer Plattenfläche
ein Leitungsrohr für
ein Wärmeträgermedium
gehalten ist, dessen Enden unmittelbar oder mittelbar mit einer
Quelle des Wärmeträgermediums
verbindbar sind.
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Ein
Flächenheiz-/-kühlsystem
der vorstehend genannten Art ist beispielsweise aus der deutschen
Patentschrift 1 679 329 bekannt. Das Leitungsrohr ist dabei in eine
vorgefertigte Platte einbetoniert. Mehrere Platten werden mit ihren
Kantenflächen
aneinanderstoßend
auf tragende Unterlagen verlegt, wobei die Leitungsrohre untereinander
bzw. mit einem Wärmeträgerkreislauf
verbunden werden. Die Leitungsrohre sind von einer Plattenflachseite her
zugänglich
und werden nach dem Verlegen der Platten mit Überbeton oder vorgefertigten
Deckelementen abgedeckt. Das Herstellen und Verlegen der Platten
ist relativ aufwendig. Die Wärmeabgabe
erfolgt nur durch Wärmestrahlung
oder den Kontakt der Raumluft mit den geheizten bzw. gekühlten Platten.
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Aus
der
DE 30 14 390 A1 ist
ein Flächenheizungssystem
bekannt, bestehend aus einer Grundplatte, auf der rohrförmige Heizelemente
angeordnet sind, und einer raumseitigen Abdeckung, wobei zwischen
Grundplatte und Abdeckung zusammenhängende, die Heizelemente zumindest
teilweise umgebende Hohlräume
vorhanden sind. Die Abdeckung hat wenigstens eine Lufteintrittsöffnung und
wenigstens eine Luftaustrittsöffnung.
Ferner ist ein Gebläse vorgesehen,
um eine Luftzirkulation durch die Hohlräume zu bewirken und damit die
Trägheit
herkömmlicher
Flächenheizungen
wesentlich herabzusetzen. Auch dieses Flächenheizungssystem erfordert
einen relativ hohen Aufwand beim Verlegen und ist unflexibel in
der Handhabung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flächenheizungssystem der eingangs
genannten Art anzugeben, das einfach zu installieren ist, keinerlei
vorbereitende Baumaßnahmen
erfordert und eine komfortable Raumklimatisierung ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Flächenheiz-/-kühlsystem eine Mehrzahl von
Leitungsmodulen und mindestens ein Gebläsemodul umfasst, dass jedes
Modul einen aus Holmen gebildeten flachen Grundrahmen hat, der auf
seiner einen Flachseite zur Befestigung an einer Gebäudefläche bestimmt
ist, dass der Grundrahmen jedes Leitungsmoduls auf seiner gebäudefernen Seite
mit einer Trägerplatte
derart verbindbar ist, dass das mit der Trägerplatte verbundene Leitungsrohr
innerhalb des Grundrahmens liegt, dass der Grundrahmen des Gebläsemoduls
eine Gebläseeinheit
enthält
und auf seiner gebäudefernen
Flachseite mit einer Deckplatte beplankt ist, dass jeder Grundrahmen
seitliche Luftdurchtrittsöffnungen
hat und dass in der Deck- bzw. Trägerplatte mindestens eines
Moduls eine Lufteintrittsöffnung
und in der Deck- bzw.
Trägerplatte
mindestens eines Moduls eine Luftaustrittsöffnung ausgebildet ist.
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Die
Module können
in Standardabmessungen vorgefertigt werden, beispielsweise in den
Abmessungen von üblichen
Fertigbauplatten wie Gipskarton- oder Gipsfaserplatten, welche als
Trägerplatte
und/oder Trägerplatte
benutzt werden können.
Mit Hilfe der Module können
dann Flächenheiz-/-kühlsysteme,
insbesondere Wandheizungssysteme rasch und einfach in der jeweils
erforderlichen Größe erstellt
werden, ohne dass irgendwelche zusätzlichen Baumaßnahmen
erforderlich wären.
Die Module werden mit ihren Grundrahmen an der jeweiligen Gebäudefläche befestigt.
Die Leitungsrohre der Leitungsmodule werden miteinander und mit
der Quelle für
das Wärmeträgermedium
verbunden. Ferner werden die Luftdurchtrittsöffnungen der einzelnen Module
miteinander und mit dem Gebläsemodul
verbunden, so dass eine Luftzirkulation durch das Flächenheiz-/-kühlsystem
möglich
ist. Die industrielle Vorfertigung, das gängige Bauplattenmaß von beispielsweise
600 mm Breite und das geringe Gewicht ermöglichen eine einfache und schnelle
Installation auf der Baustelle. Die streich- und putzfertige Beplankung
der Module kann sofort nach der Montage weiterbehandelt werden (z.B.
gespachtelt, gestrichen, verputzt etc.). Die Heiz- und Kühlrohrregister
bildenden Leitungsrohre der einzelnen Leitungsmodule können schnell
mit Axial- oder Radialpressverbindern, ggf. auch mit Klemmverschraubungen,
an das Heiz- und Kühlsystem
des jeweiligen Gebäudes
angeschlossen und somit schon während
der Bauphase ohne wesentliche Bauzeitunterbrechungen in Betrieb
genommen werden.
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Vorzugsweise
ist der Grundrahmen gebäudeseitig
mit einer Wärmedämmfläche versehen,
um so die Leitungsmodule gegenüber
den Gebäudewänden oder – decken
thermisch zu isolieren.
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Vorzugsweise
bestehen die Rahmenholme aus Metallprofilen, die jeweils mindestens
einen zur Rahmenflachseite parallelen Schenkel und mindestens einen
zur Rahmenflachseite senkrechten Schenkel haben und beispielsweise
durch Schweißen
oder Nieten miteinander verbunden sein können. So können die Metallprofile einen
U-, C-, Z- oder L-förmigen
Querschnitt haben oder auch Kastenprofile mit einem rechteckigen
oder quadratischen Querschnitt sein. Diese Profile lassen sich einerseits
auf einfache Weise an einer Gebäudefläche befestigen und
andererseits bequem mit einer Träger-
oder Deckplatte verbinden. In den zur Flachseite senkrechten Schenkeln
können
die Luftdurchtrittsöffnungen
ausgebildet sein, wobei vorzugsweise zumindest ein Teil der Rahmenholme
jedes Grundrahmens eine Vielzahl von in Holmlängsrichtung nebeneinander liegenden
Luftdurchtrittsöffnungen
hat. Um die Herstellungskosten für
die Grundrahmen zu verringern, können
die Profile standardmäßig durchgehend
perforiert sein. Um dann beim Verlegen der Module eine Luftführung in
einer gewünschten
Weise zu erhalten, werden die nicht benötigten Öffnungen in den pertorierten
Metallprofilen beispielsweise mit einem luftdichten Klebeband abgeklebt,
mit dem auch die Fugen zwischen den Grundrahmen aneinanderliegender
Module abgedichtet werden können.
Dadurch erhält
man eine hohe Flexibilität
bei der Installation des erfindungsgemäßen Flächenheiz-/-kühlsystems.
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Die
Leitungsrohre, bei denen es sich beispielsweise um Kunststoffrohre,
Rohre aus Metall, z.B. Kupfer, oder Metallverbundrohre handeln kann, sind
an der jeweiligen Trägerplatte
vorzugsweise mit Hilfe von Wärmeleitblechen
kraftschlüssig
befestigt, die einerseits eine einfache Verbindung der Leitungsrohre
mit der jeweiligen Trägerplatte
und andererseits einen guten Wärmeübergang
zwischen den Leitungsrohren und der Trägerplatte ermöglichen.
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Um
beispielsweise in der Übergangszeit
einen einzelnen Raum rasch erwärmen
zu können,
ist es zweckmäßig, wenn
in dem Gebläsemodul
ein elektrisches Heizregister angeordnet ist. Damit kann das Klima
in einem einzelnen Raum bequem den Bedürfnissen der Bewohner angepasst
werden, ohne dass hierzu die Warmwasserheizung für das gesamte Gebäude in Betrieb
genommen werden müsste.
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Um
die Luft nicht nur in einem Raum umzuwälzen, sondern eine echte Lüftung des
Raumes zu ermöglichen,
kann die Gebläseeinheit
ein erstes Gebläse
zum Ansaugen von Zuluft durch eine Zuluftöffnung und zum Abgeben der
Zuluft an den Raum bzw. zum Fördern
der Zuluft zu einem benachbarten Leitungsmodul sowie ein zweites
Gebläse
zum Ansaugen der Abluft durch eine Abluftöffnung und zum Fördern der
Abluft aus dem Raum haben. Um dabei einen Verlust an Heiz- oder
Kühlenergie
zu verringern, ist es zweckmäßig, wenn
die Gebläseeinheit
einen Wärmetauscher
hat, dessen Wärmetauscherflächen auf
der einen Seite von der Zuluft und auf der anderen Seite von der
Abluft beaufschlagt werden. Zur Verbesserung des Raumklimas kann
dabei im Strömungsweg
der Zuluft und Abluft jeweils ein Filter angeordnet sein.
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Die
Vorzüge
des erfindungsgemäßen Systems
zeigen sich insbesondere auch bei der Kühlwirkung. Da die Rohrregister
vom kalten Medium durchströmt
werden, wird eine sanfte Kühlung
ohne Zugerscheinungen ermöglicht.
Die Kühlwirkung
wird durch angenehme Strahlung und nicht durch Konvektion, welche
der größte Nachteil
einer klassischen Klimaanlage mit Zuluft ist, erreicht. Somit können Unbehaglichkeit,
Lärm und
oftmals auch schlechte Gerüche
sowie die Gefahr von Erkältungskrankheiten durch
unangenehme Umluft und/oder Zugluft verhindert werden. Die die Module
durchströmende
Frischluft wird erst in den Modulen abgekühlt, bevor sie, kaum spürbar in
den Raum eintritt. Durch die Wirkung der angenehmen sanften Luftströmung und
den hohen Strahlungsanteil wird ein gleichmäßiges Raumtemperaturprofil
sowie eine hohe Behaglichkeit bei gleichzeitig geringer Luftbewegung
erreicht. Die raumbezogene Zuluftmenge kann dabei über die
Anzahl der Luftaustrittsöffnungen
gesteuert werden.
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Es
können
eigene Abluftmodule vorgesehen sein, die beispielsweise in den Funktionsräumen wie Bad,
Küche oder
WC des Gebäudes
angeordnet sein können.
Mit dem erfindungsgemäßen Flächenheiz-/-kühlsystem
kann aber auch jeder Raum einzeln so ausgestattet werden, dass das
Raumklima individuell regelbar ist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die
Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es
zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht
auf ein erfindungsgemäßes modulares
Flächenheiz-/-kühlsystem,
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2 eine Draufsicht auf einen
Grundrahmen,
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3 eine teilweise geschnittene
perspektivische Draufsicht auf ein Leitungsmodul gemäß einer ersten
Ausführungsform,
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4 eine teilweise geschnittene
perspektivische Ansicht eines Leitungsmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung,
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5 einen Schnitt durch das
Leitungsmodul gemäß 3 entlang der Linie V-V
in 3,
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6 einen Querschnitt durch
ein Ausführungsbeispiel
eines Wärmeleitblechs
allein,
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7 eine schematische halbperspektivische
Draufsicht auf ein Gebläsemodul,
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8 eine schematische Darstellung
einer Gebläseeinheit
eines Gebläsemoduls
und
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9 bis 12 jeweils eine teilweise schematische
Draufsicht auf ein Leitungsmodul zur Erläuterung der Luftführung in
demselben.
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1 zeigt ein allgemein mit 10 bezeichnetes
Flächenheiz-/-kühlsystem,
das aus einer Anzahl von rechteckigen Modulen aufgebaut ist, und
zwar aus vier Leitungsmodulen 12 und einem Gebläsemodul 14.
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Jedes
dieser Module 12 und 14 umfasst einen allgemein
mit 16 bezeichneten Grundrahmen, der aus zwei zueinander
parallelen Längsholmen 18 und
zwei Querholmen 20 aufgebaut ist (2). Die Holme 18 und 20 bestehen
in der Regel aus Metallprofilen, die zum Beispiel einen U-, C-,
Z- oder L-förmigen
Querschnitt haben können
oder als Kastenprofile mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt
ausgebildet sind, wie dies in 5 dargestellt ist.
Jedes der die Holme bildenden Profile hat mindestens einen parallel
zur Rahmenflachseite gerichteten Schenkel 22 und einen
senkrecht zur Rahmenflachseite gerichteten Schenkel 24.
Die Längsholme 18 und
die Querholme 20 sind beispielsweise miteinander vernietet.
Die Länge
der Längsholme 18 ist beispielsweise
auf eine durchschnittliche Raumhöhe für Wohnhäuser ausgerichtet
und die Breite des Grundrahmens 16 beträgt beispielsweise 600 mm und
entspricht damit der Breite üblicher
Fertigbauplatten. Die Längsholme 18 sind über den
unteren Querholm 20 hinaus verlängert. Durch Kürzung dieses Überstandes
kann die Länge
des jeweiligen Moduls an die Raumhöhe angepasst werden.
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Der
Grundrahmen hat auf seiner gebäudeseitigen
Flachseite eine Wärmedämmschicht 26.
Auf seiner der Gebäudefläche fernen
Seite ist der Grundrah men 16 im Falle des Gebläsemoduls 14 mit
einer Deckplatte 28 und im Falle des Leitungsmoduls 12 mit
einer Trägerplatte 30 beplankt.
Diese Trägerplatte kann
beispielsweise eine Gipskarton- oder Gipsfaserplatte sein.
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Die
Trägerplatte 30 trägt auf ihrer
dem Grundrahmen 16 zugewandten Seite parallel zueinander
gerichtete Wärmeleitbleche 32,
die in den 5 und 6 im Querschnitt zu erkennen
sind und zur kraftschlüssigen
Halterung eines mäanderförmig verlegten
Leitungsrohres 34 dienen, das von einem Wärmeträgermedium
durchströmt
werden kann. Die Anschlussenden des Leitungsrohres 34 ragen
nach unten aus dem von den Längsholmen 18 und
den Querholmen 26 umschlossenen Rahmeninnenraum 36 heraus
und können
mit den Anschlussenden benachbarter Leitungsmodule über Verbindungsstücke 38 verbunden
werden (1). In diesem
Falle werden die äußersten
Anschlussenden 40 und 42 der Anordnung von Leitungsmodulen 12 direkt
mit einer Quelle für
das Wärmeträgermedium
verbunden, beispielsweise einem Heizkessel oder einem Kühlgerät. Natürlich können auch
die Anschlussenden jedes einzelnen Leitungsmoduls 12 direkt
mit einer Sammelleitung für
den Zulauf bzw. den Ablauf des Wärmeträgermediums
verbunden werden.
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Der
Grundrahmen 16 des Gebläsemoduls 14 enthält eine
Gebläseeinheit 44,
die in 1 gestrichelt
angedeutet ist und im einfachsten Falle aus einem in 1 schematisch angedeuteten
Gebläse 46,
beispielsweise einem Radial- oder
Tangentialgebläse
besteht, das Raumluft durch eine am oberen Ende oder seitlich im
Rahmen des Gebläsemoduls 14 vorgesehene
Einlassöffnung 48 ansaugt
und durch eine am unteren Ende des Gebläsemoduls 14 seitlich
angeordnete Austrittsöffnung 50 abgibt.
Bei den in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen
der Leitungsmodule 12 haben die Längsholme derselben nahe ihren
oberen bzw. unteren Enden Luftdurchtrittsöffnungen 52, wobei
die Luftdurchtrittsöffnungen 52 der
nebeneinanderliegenden Leitungsmodule 12 miteinander fluchten.
Die nicht benötigten
Luftdurchtrittsöffnungen
werden durch ein luftdichtes Klebeband abgedeckt. Auf diese Weise kann
eine Luftführung
erreicht werden, wie sie in der 1 dargestellt
ist. Die von dem Gebläse 46 des Gebläsemoduls 14 abgegebene
Luft tritt in das in der 1 rechts
anschließende
Leitungsmodul an dessen unteren Ende ein, strömt zwischen den Abschnitten
des Leitungsrohres 34 nach oben und verlässt dieses
Leitungsmodul an dessen oberem Ende in Richtung auf das in 1 rechts anschließende nächste Leitungsmodul 12,
in dem die Luft nach unten strömt.
Auf diese Weise wird die Luft in Richtung der angegebenen Pfeile
mäanderförmig durch
die aneinander anschließenden
Leitungsmodule 12 geleitet, bis sie das letzte Leitungsmodul 12 durch
einen an dem unteren Ende desselben vorgesehenen Austrittsschlitz 54 verlässt. Dieser
Strömungsweg
der Luft lässt
sich dadurch erzwingen, dass die nicht benötigten Luftdurchtrittsöffnungen 52 mit
luftdichten Klebebändern
abgeklebt werden. Dies bietet die Möglichkeit, den Luftweg je nach
Bedarf flexibel zu gestalten. Die die Leitungsmodule 12 durchströmende Luft
wird je nach Temperatur des Wärmeträgermediums,
welches die Leitungsrohre 34 durchströmt, aufgewärmt oder abgekühlt, um
so die Raumtemperatur zu erhöhen
oder zu verringern. Dieser Effekt tritt zu der Wirkung der Wärmestrahlung,
die von den Trägerplatten 30 und
der Deckplatte 28 abgegeben wird.
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7 zeigt ein Ausführungsbeispiel
eines Gebläsemoduls,
das selbst ein Heizregister oder Kühlregister 56 enthält. Dabei
kann es sich auch um ein elektrisches Heizregister handeln. Auf
diese Weise kann das Gebläsemodul 14 selbst
zum Heizen oder Kühlen
verwendet werden, auch wenn die das Wärmeträgermedium liefernde zentrale
Heizung oder Kühlanlage
nicht in Betrieb ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn
nur ein einzelner Raum temperiert werden soll, oder in Übergangszeiten
mit starken Schwankungen der Tagestemperatur.
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Bei
dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel
des Flächenheiz-/-kühlsystems wurde die Raumluft
lediglich umgewälzt.
In modernen Gebäuden
wird der hygienisch notwendige Luftaustausch über natürliche Lüftung zum Bei spiel durch Fugen von
Fenstern und Türen
nicht erreicht. Dies ist mit der Tatsache zu begründen, dass
Gebäude
mit Niedrigenergiestandard hochwärmegedämmt sind
und über eine
dichte Gebäudehülle verfügen. Zur
Erhaltung der Gesundheit ist es aber für den Menschen unerlässlich,
dass er stets von frischer, sauberer Luft umgeben ist. Durch unkontrolliertes
Lüften über gekippte
oder geöffnete
Fenster ist das gesunde Raumklima jedoch nicht zu erreichen und
auch mit erheblichen Energieverlusten verbunden.
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Um
diesem Problem Rechnung zu tragen, hat die Gebläseeinheit 44 gemäß 8 zwei Gebläse. Ein
erstes Gebläse
oder Abluftgebläse 58 saugt die
Raumluft durch die Lufteintrittsöffnung 48 in
das Gebläsemodul 14,
durch einen Filter 60 und einen Kreuzwärmetauscher 62, um
sie einer Abluftleitung zuzuführen
oder direkt durch eine in der Gebäudewand vorgesehene Abluftöffnung nach
außen
abzugeben. Ein zweites Gebläse
oder Zuluftgebläse,
das in der 8 gestrichelt
dargestellt und hinter einem Luftgitter 64 verborgen ist,
saugt Frischluft durch einen Filter 66 und den Kreuzwärmetauscher 62 an, um
die Zuluft entweder durch die Abgabeöffnung 50 an ein benachbartes
Leitungsmodul 12 oder durch das Abdeckgitter 64 direkt
an den Raum abzugeben. Der Kreuzwärmetauscher 62 umfasst
eine Vielzahl von Wärmetauscherplatten 68,
die auf der einen Seite mit der Abluft und auf der anderen Seite
mit der Zuluft beaufschlagt werden, so dass ein Teil des Wärmeinhaltes
der Abluft durch den Kreuzwärmetauscher 62 zurückgewonnen
und an die Zuluft übertragen
werden kann. Die Gebläseeinheit 44 enthält ferner
eine Regelung 70, mit deren Hilfe die Arbeitsweise des
Abluftgebläses
und des Zuluftgebläses
geregelt und ggf. die Raumtemperatur und auch die Stellung von Klappen
gesteuert werden kann, welche die Zuluftöffnung und die Abluftöffnung in
der Gebäudewand
verschließen.
Die Gebläseeinheit 44 selbst kann
auch eine im Zuluftstrom angeordnete elektrische Heizung haben.
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Die 9 bis 12 zeigen verschiedene Varianten von
Leitungsmodulen, bei denen eine getrennte Führung der Abluft und der Zuluft
mittels integrierter Zu- und Abluftkanäle vorgesehen ist. Bei der
Ausführungsform
gemäß 9 sind die Längsholme 18 des
Grundrahmens 16 mit einer Vielzahl von seitlichen Öffnungen 52 versehen,
von denen nur ein Teil dargestellt ist. Die jeweils nicht benötigten Öffnungen werden
durch luftdichte Klebebänder
abgedeckt, so dass die Lage der Luftdurchtrittsöffnungen frei gewählt werden
kann. Darüber
hinaus hat das Leitungsmodul 12 gemäß 9 nahe seinem unteren Ende einen Zuluftkanal 72,
der sich zwischen den Längsholmen 18 erstreckt,
mit einem entsprechenden Kanal eines benachbarten Leitungsmoduls
verbunden werden kann und zum Rahmeninnenraum hin nicht dargestellte Öffnungen
hat, durch die die Zuluft in Richtung der angegebenen Pfeile zwischen
die Abschnitte des Leitungsrohres 34 strömen kann.
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Die
Ausführungsform
gemäß 10 hat einen durchgehenden
Zuluftkanal, d.h. dieser Kanal hat keine Öffnungen, durch welche die
Luft in den Innenraum des Grundrahmens 16 treten könnte.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 11 sind ein oberer und ein
unterer Zuluftkanal 72 vorgesehen, die wie der Zuluftkanal 72 in 9 ausgebildet sind, wobei
die Luft am oberen Zuluftkanal 72 einströmt, das
Leitungsmodul 12 nach unten durchströmt und durch den unteren Zuluftkanal 72 austritt. Oberhalb
des oberen Zuluftkanales 72 befindet sich noch ein Abluftkanal 74,
in den Raumluft durch eine in der Trägerplatte 30 vorgesehene
Abluftöffnung 76 angesaugt
und zu benachbarten Leitungsmodulen oder einer Abluftleitung geleitet
werden kann.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 12 hat das Leitungsmodul 12 einen
unteren durchgehenden Zuluftkanal 72 wie bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 10 sowie einen diesem benachbarten
Abluftkanal 74, der zum Rah men-innenraum hin Öffnungen
hat, durch die die das Leitungsmodul in Pfeilrichtung durchströmende Luft
in den Abluftkanal 74 eintreten kann. Diese Abluft wird
durch am oberen Ende des Leitungsmoduls in der Trägerplatte 30 vorgesehene
Abluftöffnungen 76 angesaugt.
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Die
vorstehenden Beispiele zeigen, wie mit Hilfe standardisierter Bauteile
auf einfache Weise Flächenheiz-/-kühlsysteme
entsprechend den jeweiligen Anforderungen ausgestaltet und installiert
werden können,
wobei durch einfache Maßnahmen
wie das Zukleben oder Freilassen von Durchtrittsöffnungen die Luftführung für eine Wärmeübertragung
oder Lüftung
variiert werden kann.