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"Heizkörperelement und aus derartigen Elementen hergestellter Heizkörper"
Die Erfindung betrifft ein Heizkörperelement und einen aus .diesen Elementen
zusammengesetzten Heizkörper, der die Vorteile der Radiatoren-Heizkörper
mit denen der Konvektoren-Heizkörper verbindet, ohne die Nabhtkle dieser Systeme
auf-,zuweisen. Eine gängige Unterteilung der Heizungssysteme nach der Art,
dar Wärmeabgabe unterscheidet Konvektionsr, Strahlungs-, Luft- und kombinierte Heizungen.
Geht man von der Empfindungstemperatur aus, die mit ca. 19o C zwischen
der Luft-
temperatur und der mittleren Temperatur aller Umgebungsflächen
liegt, so kommt man dem Idealzustand, nämlich der
Gleichheit
zwischen Lufttemperatur, Empfindungstemperatur und mittlerer Temperatur der
Umgebungsflächen, bei der Niedertemperatur-Strahlungsheizung am nächsten. Die Wärmeabgabe
des Körpers durch Schwitzen ist reduziert, eine gleichbleibende Behaglichkeit ermöglicht.
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Die schlechtesten Werte in dieser Hinsicht werden von Luftheizungen
geliefert, die etwa 95% der Wärme durch Konvektion abgeben. Unter Konvektion werden
hier Raumheizkörper verstanden, die Wärme praktisch nur durch Konvektion, also in
physiologisch unerwünschter Weise abgeben. Radiatoren sind Raumheizkörper aus mehreren
Hohlgliedern, bei denen der Hohlraum vom Wärmeträger ausgefüllt ist; sie geben noch
bis zu 75% Wärme durch Konvektion und nur etwa 25% durch Strahlung ab. Für den praktischen
Einsatz von Heizkörpern kommen eine Reihe anderer Kriterien hinzu. Diese sind: Lebensdauer,
Korrosionsgefahr innen und aussen, Verwendbarkeit für Warmwasser und/oder Heisswasser,
maximale Betriebstemperatur, maximaler Betriebsdruck, Verwendbarkeit für ND und
HD-Dampf, Wasserinhalt, Regulierfähigkeit, Anheizzeit, Verhältnis zwischen Strahlung
und Konvektion, Gewicht, Reinigungsmöglichkeit, Oberflächentemperatur bei Maximaltemperatur
innen, Änderungsmöglichkeit auf der Baustelle, Widerstandsfähigkeit bei Montage,
Transport, Betrieb und Preis. Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus im
Hinblick auf die vorstehend aufgeführten Kriterien ein bisher unbekanntes Optimum
zu bieten, wobei die Nachteile der Radiatoren und. Konvektoren vermieden werden.
Sie hat sich ferner die Aufgabe gestellt, Heizelemente und einen daraus hergestellten
Heizkörper zu entwickeln, der einen erheblichen Strahlungsanteil aufweist. Zu diesem
Zweck wurde ein vom Durchfluss des Wärmeträgers freigehaltenes Heizkörperelement
entwickelt,
dessen Flachkörper aus einheitlichem Werkstoff bestehen,
der sich durch mindestens zwei den Körper im wesentlichen zentral aufteilende,
gegenüber dem sonstigen Plattenquerschnitt ver-
stärkte, ein- oder beidseitig
angeordnete Naben kennzeichnet, in deren Zentrale eine Öffnung zur Aufnahme
des Wärmeträgers
in Rohrform angebracht ist.
Die Figuren stellen
Ausführungsbeispiele der Erfindung dar: Fig. 1 zeigt die Seitenansicht
eines Gussradiators
Fig. Z neigte die Vorderansicht der
Fig. 1 Fig@:eigt@einen vergrösserten Schnitt durch die Fig. 1
Fig.
4 zeigt die Seitenansicht eines Stahlradiators F_tl. 5
-zeigt idie Vorderansicht der Fig. 4
Fig. 8 neigt einen
vergrösserten Schnitt durch die Fig. 4
Fix. 7 neigt
die Vorderansicht eines Hochdruckradiators
Fizeigt einen Schnitt
durch das Bohrregister der Fig. 7
Fix. 9 zeigt
die Ansicht eines Konvektors Fi . 1o zeigt einen Schnitt durch einen Konvektor
Fig.
11 zeigt die Seitenansicht eines Heizkörperelementes Fig.
12 zeigt die Draufsicht zu Fig. 11
Fig. 1s zeigt
einen Schnitt längs der Linie I . /. I der Fig. 12
Fig.
14 zeigt die Seitenansicht eines Heizkörpereleßnentes F_iig._1_5
zeigt die Seitenansicht eines asymmetrischen Heizkörperelementes Fig.
16 zeigt einen Schnitt längs der Linie II . @. II
der Fig. 15
Tizeigt die Vorderansicht eines kombinierten Heizkörpers
aus
Heizkörperelementen und Wärmeleitblechen Fig. 18 zeigt die Draufsicht
zu Fig. 17 Fig. 19 zeigt die Seitenansicht zu Fig.
17
Fi . 2o zeigt ein Heizkörperelement mit nebeneinanderliegendem
Vor- und Rücklauf ' Fig. 21 zeigt die Draufsicht zu Fig. 2o Die Entwicklung
des Heizkörpers blickt auf eine relativ lange Zeitspanne der Entwicklung zurück
Vur etwa 9o Jahren waren die Radiatoren zwar bereits bekannt, jedoch nur in der
auf ein Sammelstück geflanschten Form. Ab 188o wurden die Radiatoren durch Nippel
verbunden. Sämtliche Heizflächen eines Radiatoren Gliedes waren hohl und auf der
Innenseite von Wasser oder Dampf umspült. Seit der Normung Ende der zwanziger Jahre
gab es erstmals sogenannte tute Heizflächen an Radiatoren,und gleichzeitig ist das
Bemühen erkennbar, die Gewichte, aus Gründen leichteren Transpurts und leichterer
Handhabung und den Wasserinhalt aus Gründen besserer Regulierfähigkeit und kürzerer
'Anheizzeit,zu vermindern. Ähnliche Bestrebungen führten zur Entwicklung des Stahlradiators,
dessen Nachteil der höheren Korrosionsanfälligkeit bis heute nicht beseitigt werden
konnte. Schliesslich wurde noch der blockgeschweisste Hohlkörper bekannt, bei dem
die Nippelverbindung durch eine Schweissnaht ersetzt ist. Das bringt den erheblichen
Nachteil des Fehlens einer mühelosen Trennung der Radiatoren-Glieder im Bedarfsfall
mit sich.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen Vorder- und Seitenansicht eines Gussradiators
in einer Mauernische. Die Figur 3 zeigt einen vergrösserten Schnitt durch die Figur
1. ,Die"Figuren 4 und 5 zeigen einen Stahlradiator in üblicher Bauweise. Die Figur
6 zeigt einen vergrösserten Schnitt durch die Figur 4. Man erkennt deutlich, dass
die den Normalabmessungen entsprechenden
Wandstärken beim Gussradiator
den Nachteil haben, schon bei geringer Kernverschiebung im Guss zu dünne Wandstärken
zu . ergeben. Da sich diese Kernverschiebung nach den Erfahrungen
der
Praxis bei einer Serienfabrikation nicht vermeiden lässt, ist die Zahl
der Reklamationen unverhältnismässig hoch.
Die Figuren ? und 8 zeigen
in Seitenansicht und Draufsicht einen Hochdruckradiator, der aus einem an je ein
Verteiler-und Sammelrohr angeschlossenem Rohrsystem besteht. An jedem Verbindungsrohr
ist ein Stahlblech befestigt, und zwar so, dass beidseitig Konvektionsschächte entstehen.
Obwohl hier die Strahlflächen relativ gross sind, beträgt der physiologisch erwünschte
Strahlungsanteil nur ca. 596. Es ist auch ein Heizkörper bekannt geworden, der aus
mehreren vom Wärmeträger durchflossenen waagerechten Rohren besteht, wobei
an den Seiten der Rohrregister senkrechte Rippenprofilstäbe befestigt sind,
Da jedoch die wärmeleitende Verbindung zwischen
Rohr und Rippe eine
Linie und keine Fläche ist, war der
Strahlungsabteil so gering,
dann sich diese Ausführung nicht durchsetzen' konnte.
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C i Das Normal lement 1 den erfindungsgemässen
Heizkörpers ist
vursua sweis aus Leichtmetall ss hergestellt.
Es ist bereits
.
bekannt, dünne, gewalzte Aluminiumbleche auf
Stahlrohre bei Konvektoren zu bellstiaen, jedoch ist der Wärmetibergang
vom Rohr zum Blech problematisch und für ein« ,nennendwerten
Strahlungseffekt nicht ausreichend. Körperliche Schäden an den leicht zu
verbiegenden Blechen sind im rauhen Montage-
betrieb die Regel, so
dasp besondere Abdeck- und Zierbleche
zum Verdecken dieser Schäden
notwendig werden, was auch
die Reinigung erheblich erschwert.
Wie der Name bereits besagt, geben die Konvektorlamellen Wärme praktisch nur durch
Konvektion ab und nicht durch die physiologfsch erwünschte Strahlung. Das Element
1 ist, wie die Figuren 11 bis 13 zeigen, durch die Naben 2, die einseitig oder beidseitig
angebracht sind, symmetrisch derart aufgeteilt, dass von diesen Naben 2 ausgehend
in etwa gleich grosse Wärmefelder versorgt werden. Diese Symmetrie kann zugunsten
eines bewusst gewullt-gesteuerten Wärmeflusses, bevorzugt zum Rauminnern, verlassen
werden. Dann entsteht eine Form gemäss den Figuren 15 und 16, in der das Element
1 auf der rechten Seite eine grössere Strahlungsfläche aufweist als die linke. Das
wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die untere Seite la des Elemente 1
zur oberen Seite 1b geneigt verläuft, während die Seiten 1c und 1d parallel zueinander
verlaufen. Das gleiche Ergebnis erzielt man durch Verschieben der Zentralen der
Naben 2 zur Raumseite. Dann erhöht sich die Wärmeabgabe zur Raumseite hin erheblich,
während der Strahlungsanteil auf der Wandseite wesentlich reduziert wird. Der Wirkungsgrad
wird besser, da nunmehr wegen des kleineren Temperaturgefälles auch die Oberflächentemperatur
der Wand selbst kleiner wird.
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Da neben Strahlung naturgemäss auch Konvektiun auftritt, sind die
Elementflächen durch Rippen 4 gekennzeichnet, die ausser der erhöhten Strahlungswirkung
auch als Begrenzung für die Konvektionskanäle dienen. Diese Rippen können gerade
verlaufen, ' wie in den Figuren 11, 15, 19 und 2o dargestellt, sie können
jedoch
such kurvenförmig gestaltet sein. Diese Ausbildung
erlaubt es, die
Raumluft am unteren Ende la des Elementes 1
strömungstechnisch günstig
aufzunehmen und diese am oberen
Ende 1b gelenkt in das Rauminnere
zu fördern.
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Die Elemente 1 ,werden durch Aufziehen auf ein Rohr 7, vorzugs-
weise
aus Kupfer, zu einem Heizkörper vereinigt. Die Ver-
bindung
zu den Elementen 1 ist Über die verstärkte Nabenfläche grossflächig.
Der feste Sitz wird durch Aufweiten des Rohres
mit einem in
der Techniküblichem Mittel, wie Pressdruck, einem AutWreitekonus
oder dergleichen, erreicht. Die Ver-
bindung ist wärmeleitend. Man kann
diese glückliche Kombination
der Werkstoffe und Raumformen noch erweitern,
indem zwischen
die Rippen 4 Wgrmeleitbleche 6 eingeschoben werden.
Diese
können aus Aluminium oder Kupfer bestehen, sind von den
Elementen
1 war körperlich getrennt, jedoch mit diesen
wör"eitesd verbunden.
Strahlung wie Wärmeabgabe generell werden durch Piere Massnahme verl;essert.
Die Wärmeleit-@ blebhhe 6 sind twischen je zwei Rippen !
gehalten.
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Die Vorteile dir erfindungsgemässen Heizkörper sind
in vielfaeäer Hinsicht erheblich. Es wurde ein neuer Heizkörpertyp
geschaffen, der den bisher bekannten Bauarten erheblich Überleger
ist
Die iMckliche Kombination von Kupfer als Werkstoff für
den
Wärmeträger und Leichtmetall , vorzugsweise Aluminiumguss, bringt
ein Höchstmass an Korrosionssicherheit auf der vom
Wkrmetrtger bespölten Innen-
wie auch auf der Aussenseite.
Der erfindungsgemässe Heizkörper
ist für alle Wassersysteme, also für Warm- und Heisswasser
bei Betriebstemperaturen bis
180°C verwendbar,
und zwar ohne dass bei höheren Tempera-
turen Staubverschwelung
oder Hautverbrennung beim Anlehnen
oder Berühren zu befürchten sind.
Ebenso ist die Verwendung
bei Hoch- und Niederdruckdampf
möglich.
Der Wasserinhalt ist unverhältnismässig gering.
Während bei
einem Gussradiator etwa 4,4u 1tr/m2 Heizfläche,
bei einem
Rohrradiator etwa 7,75 ltr%m2 Heizfläche benötigt
werden,
liegt die Vergleichsziffer bei der Erfindung bei etwa u,
5 1tr/m2 Heizfläche. Das bringt den weiteren Vorteil einer sehr kurzen
Anheizzeit
und einer sehr elastischen Regelmöglichkeit mit
sich. Der geringe Wasserinhalt
hat auch den Vorteil einer sehr
beachtlichen Schonung des Kessels vor
rauchgasseitiger Korro-
sion zur Folge, die eine typische Erscheinung der
Unterkühlung
der Rauchgase ist. Diese wird jetzt vermieden, weil man mit
hoher
Rücklauftemperatur schneller zurückkommt.
Erstmals gelang mit dem hier
entwickelten Heizkörper das
Erreichen eines Strahlungsanteils
von 30%. Eine derartig
extrem hohe Ziffer wurde bisher nur bei Faltenradiatoren
be-
kannt, die jedoch sehr empfindlich gegen äussere
Feuchtigkeit
sind und wegen der Stahlblechbauweise gegen Korrosion
von
innen eine.geringere Lebensdauer haben und nur in kleiner
Bautiefe
hergestellt werden können.
Trotz der Verwendung von Kupfer für den
Wärmemittelträger ist der Heizkörper nach der Erändung sehr leicht.
Er lässt sich. leicht reinigen und bietet auch für die Montage wegen des
leichten
Gewichtes eine entsprechend leichte Handhabung, sowie
die Möglichkeit,
sowohl das Zusammensetzen der Einzelelemente
1 mit dem Rohr 7, als auch das
Trennen sogar auf der Baustelle
selbst durchzuführen. Das wurde
bisher von keinem System ermöglicht. Die neuen Heizkörper können ohne die Gefahr
einer diagonalen Erwärmung einseitig angeschlossen werden. Bei den bisherigen Radiatoren
war das nicht möglich. Die Lebensdauer dürfte mit 5o Jahren, gegenüber der Erfahrung
der Praxis mit 2o Jahren bei dem Gussradiator und 15 Jahren bei Stahlblech,eher
knapp als zu lang angegeben sein. Insgesamt vereinigt die glückliche Kombination
der neuen Leichtmetall-Heizkörperelemente mit dem Wärmeträger aus gut wärmeleitendem
und korrosionssicherem Werkstoff eine Vorteilsreihe, die auf dem verhältnismässig
alten Gebiet der Wärmetechnik eine erhebliche Entwicklungsraffung beinhaltet.