DE19638714C2 - Mattenartiger Wärmetauscher für Kühl- und/oder Heizzwecke - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mattenartigen Wärmetau­ scher für Kühl- und/oder Heizzwecke, bestehend aus einer Mehr­ zahl von Wärmetausch-Leitungen, die von einem Kühl- oder Heiz­ medium durchströmbar sind und die jeweils derart mit ihren bei­ den Enden mit einer Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit ver­ bunden sind, dass das eine Ende zur Vorlaufleitung und das ande­ re Ende zur Rücklaufleitung geführt ist, welche Vor-/Rücklauf- Verteilleitungs-Einheit aus einem Profilelement besteht, das zwei sich über dessen Länge erstreckende Hohlräume aufweist, so dass einerseits eine Vorlaufleitung und andererseits eine Rück­ laufleitung gebildet ist.

Die wenigen bisher bekannten Wärmetauscher-Matten weisen jeweils eine Vielzahl von flexiblen Kunststoff-Röhrchen mit ca. 2-3 mm Innendurchmesser auf. Die Röhrchen sind an ihrem einen Ende mit einer Vorlaufleitung und an ihrem anderen Ende mit einer Rück­ laufleitung verbunden. Derartige Wärmetauscher werden insbeson­ dere zur Kühlung von Räumen, anstelle von konventionellen Klima­ anlagen, eingesetzt. Man spricht dabei von Kühldecken, indem an der Raumdecke eine sog. Matte von wasserführenden Kunststoff­ röhrchen angebracht wird. Durch die Vielzahl der Röhrchen wird das Kühlwasser auf eine grosse Fläche verteilt. Diese Matte kann unsichtbar, beispielsweise unter Deckenelementen, angebracht werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Klimaanlage wird kein unangenehmer und gesundheitsschädlicher Luftzug erzeugt. Die reinen Antriebskosten sind zudem um ca. 90% niedriger, da für das Pumpen des Wassers durch die feinen Röhrchen erheblich weni­ ger Energie benötigt wird, als für eine die gleiche Kühlleistung erbringenden Luftumwälzung. Darüberhinaus entfällt der Raumbe­ darf für die Steigschächte und die sperrigen Luftverteilkanäle, wodurch sich bei Neubauten bis zu 30 cm Raumhöhe einsparen las­ sen. Schliesslich kann ein derartiges Wärmetauschsystem, ins­ besondere in modernen, gut isolierten Gebäuden, ohne weiteres auch als Heizung eingesetzt werden.

Eine Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit ist beispielsweise aus DE 80 27 204 U1 bekannt. Diese besteht aus zwei koaxial in­ einander angeordneten Leitungen. Die innere der beiden Leitungen kann nur mittels eines durch die äussere Leitung führenden Rohr­ stutzens erreicht werden. Diese Lösung ist daher technisch pro­ blematisch und teuer in der Fertigung.

Dieses Problem wird in einer Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit nach DE 29 40 035 A1 vermieden. Hier sind die Vorlauflei­ tung und die Rücklaufleitung voneinander durch eine im wesent­ lichen zentrisch in einem Hohlprofil angeordneten Wandung mit kreisbogenförmigem Querschnitt getrennt, der sich um einen Bogen von etwa 270° erstreckt und über Verbindungsstege in die mitt­ leren Bereiche zweier aneinander angrenzenden Kastenwände des Hohlprofils übergeht. Nachteilig an dieser Konstruktion ist, dass die beiden Enden der anzuschliessenden Wärmetausch-Leitun­ gen auf jeweils unterschiedlicher Höhe an der Aussenwand der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit angebracht werden müssen. Dies hat die Folge, dass die Wärmetausch-Leitungen nicht eben liegen, wodurch mehr Bauhöhe und ein geringerer Wirkungsgrad in Kauf zu nehmen ist.

Um letzterem Problem zu begegnen, wurde in DE 80 18 521 U1 vor­ geschlagen, die beiden Leitungen durch eine wellenförmige, sich über die Länge der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit ver­ laufende Trennwand zu trennen. Die Wärmetausch-Leitungen sind hier jeweils an einer der Ausbuchtungen der Trennwand angesetzt, so dass sie entweder die eine oder die, andere Leitung erreichen. Diese Lösung ist nicht als Kunststoffprofil herstellbar. Sie be­ steht aus miteinander verschweissten Teilen. Darüber hinaus ist bei der Montage der Wärmetausch-Leitungen mühsam auf den Verlauf der im Inneren der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit liegen­ den, wellenförmigen Trennwand zu achten.

Allen drei genannten Lösungen ist gemeinsam, dass sie nicht für einen mattenartigen Wärmetauscher geschaffen wurden.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen mattenartigen Wärmetauscher für Kühl- und/oder Heizzwecke zu schaffen, bestehend aus einer Mehrzahl von Wärmetausch-Leitun­ gen, die von einem Kühl- oder Heizmedium durchströmbar sind und die jeweils derart mit ihren beiden Enden mit einer Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit verbunden sind, dass das eine Ende zur Vorlaufleitung und das andere Ende zur Rücklaufleitung ge­ führt ist, welche Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit aus einem Profilelement besteht, das zwei sich über dessen Länge erstreckende Hohlräume aufweist, so dass einerseits eine Vor­ laufleitung und andererseits eine Rücklaufleitung gebildet ist, welcher mattenartige Wärmetauscher einfach herstellbar ist, eine geringe Einbauhöhe benötigt und darüberhinaus auf einfache Weise an die Vor- und Rücklaufrohre anschliessbar ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Ober­ begriffs des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit in ihrem Inneren so ausgebildet ist, dass sowohl die Vorlaufleitung als auch die Rücklaufleitung von jeweils in gleicher Höhe an der Aussenwand der Anschluss-Seite der Vor-/Rücklauf-Verteilungs-Einheit ange­ brachten, die jeweils andere Leitung nicht berührenden, Öffnun­ gen oder Bohrungen erreichbar ist, welche Öffnungen oder Bohrun­ gen jeweils in unterschiedlichem Winkel angesetzt sind, wodurch die Wärmetausch-Leitungen mit ihren beiden Enden auf jeweils gleicher Höhe an der Aussenwand der Vor-/Rücklauf-Verteilungs Einheit anschliessbar sind. Weitere vorteilhafte Erfindungsmerk­ male gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht des mattenartigen Wärmetau­ schers;

Fig. 2 zeigt eine Teilansicht der Verteilleitung des Wärmetauschers nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 2;

Fig. 5-6 zeigen verschiedene Varianten der Vor-/Rücklauf- Verteilleitungs-Einheit.

Der in Fig. 1 dargestellte mattenartige Wärmetauscher 1 besteht aus einer Mehrzahl von U-förmig umgebogenen, als Wärmetausch- Leitungen 2 dienenden Röhrchen aus Kunststoff, die jeweils mit ihren beiden Enden zu einer Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit 3 geführt sind. Der Innendurchmesser der Wärmetausch-Lei­ tungen 2, d. h. der Kunststoff-Röhrchen, beträgt beispielsweise 2 mm. Die Wärmetausch-Leitungen 2 werden durch Abstandshalter 4 in ihrer Lage und Ausrichtung gehalten. Die Abstandshalter 4 stehen dabei quer zur Richtung der Wärmetausch-Leitungen 2. Die Anzahl der erforderlichen Abstandshalter 4 hängt von der Länge der jeweiligen Wärmetausch-Leitungen 2 ab. In dem Bereich, wo die Wärmetausch-Leitungen 2 U-förmig umgebogen sind, d. h. an dem der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 entgegengesetzten Ende des Wärmetauschers 1, ist ein besonders ausgebildetes Abstandshalter-Element 4a angeordnet, durch das die Wärme­ tausch-Leitungen 2, bzw. die Röhrchen, nicht nur im gewünschten Abstand gehalten, sondern darüberhinaus auch U-förmig umgebogen gehalten werden. Es ist hier also auch ein Schutz gegen ein zu Beschädigungen und Undichtigkeiten führendes Abknicken der Wär­ metausch-Leitungen 2, bzw. der Kunststoff-Röhrchen, gewährleis­ tet.

Der wesentlichste Bereich des erfindungsgemässen mattenartigen Wärmetauschers 1 liegt in der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit 3. Die Vor- und Rücklauf-Verteilleitung sind derart zu ei­ ner Einheit 3 zusammengefasst, dass die Wärmetausch-Leitungen 2 nicht nur auf derselben Seite der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs- Einheit 3 anschliessbar sind, sondern, wie Fig. 2 zeigt, auch auf gleicher Höhe einer Schmalseite der hier mit rechteckigem Querschnitt ausgebildeten Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3.

Anhand der Fig. 3 und 4 soll die besondere Ausbildung der Vor-/ Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 erläutert werden. Wie bereits erwähnt, besteht diese Einheit 3 aus einem vorzugsweise annä­ hernd rechteckigen Kunststoff-Profilelement mit einem sich über dessen Länge erstreckenden Hohlraum. Dieser Hohlraum ist im Querschnitt des Profilelementes durch eine Zwischenwand 5 zwei­ geteilt, so dass einerseits eine Vorlaufleitung 6 und anderer­ seits eine Rücklaufleitung 7 gebildet wird. Diese beiden Leitun­ gen 6 und 7 sind zwar im wesentlichen, im Querschnitt betrachtet, nebeneinander angeordnet, doch ist die im vorliegenden Bei­ spiel von der Anschluss-Seite 8 der Wärmetausch-Leitungen 2 her gesehen hinter der Rücklaufleitung 7 angeordnete Vorlaufleitung 6 mit einer sich unter die Rücklaufleitung 7 erstreckenden länglichen Ausweitung 9 in Richtung auf die Anschluss-Seite 8 gezogen. Hierdurch wird ein ganz entscheidender Vorteil erzielt, nämlich, dass beide Leitungen 6 und 7 mittels einer an der An­ schluss-Seite 8 angesetzten Bohrung 10 bzw. 11 mit der jeweili­ gen Wärmetausch-Leitung 2 verbindbar sind. Dadurch, dass die Bohrung 10 bzw. 11 einmal waagerecht und einmal schräg nach oben angesetzt ist, wird entweder die Vorlaufleitung 6 oder die Rücklaufleitung 7 erreicht.

Es sei hier zur Klarstellung eingefügt, dass die genaue Höhe an der Seite 8, an der die jeweilige Bohrung 10 bzw. 11 angesetzt wird, keine primäre Bedeutung hat. Daraus ergibt sich, dass der Ansatzwinkel der Bohrung 10 bzw. 11 durchaus vom vorliegenden Beispiel abweichen kann, so dass beispielsweise die Bohrung 10 schräg nach unten und die Bohrung 11 waagerecht führbar ist. An sich ist jede Ansatzwinkel-Kombination denkbar. Die dargestellte Ausbildung, bei der die Bohrungen 10 und 11 jeweils im unteren Bereich des Profils angesetzt sind, bringt insofern Vorteile mit sich, dass die daran angeschlossenen Wärmetausch-Leitungen 2 beispielsweise besser auf einer Decken-Verkleidungs-Platte auf­ liegen. Von Vorteil ist ferner, dass alle Bohrungen 10 und 11 auf gleicher Höhe in einer Linie ausgerichtet sind, so dass alle Wärmetausch-Leitungen 2 waagerecht liegen.

Damit die zur Rücklaufleitung 7 geführte, tief angesetzte Boh­ rung 11 nicht die Zwischenwand 5 zur Vorlaufleitung 6 verletzen kann, ist die längliche Ausweitung 9 der Vorlaufleitung 6 nicht ganz bis zur Aussenwand 12 der Anschluss-Seite 8 geführt. Vielmehr ist hier eine Aussenwand-Verdickung 13 ausgebildet, durch die die Bohrung 11 durchführbar ist, ohne dass diese allzu nah an der Ausweitung 9 der Vorlaufleitung 6 vorbeikommt. Es ist somit gewährleistet, dass zwischen der Bohrung 11 und dem Inne­ ren der Vorlaufleitung 6 in jedem Fall eine genügende Wandstärke 14 erhalten bleibt.

Wichtig ist, dass man lediglich ein relativ problemlos vorzufer­ tigendes, im Querschnitt zweigeteiltes Profilelement braucht, an dem keine weiteren konstruktiven Ausbildungen notwendig sind, um die Wärmetausch-Leitungen 2 anschliessen zu können. Es muss nur die Aussenwand 12 der Anschluss-Seite 8 des Profilelementes durchbohrt werden, um die Wärmetausch-Leitungen 2 bzw. die Kunststoff-Röhrchen, beispielsweise durch Anschweissen, an­ schliessen zu können. Bei der Fertigung kann die Mehrzahl der Bohrungen 10 oder 11 gleichen Winkels jeweils in einem Arbeits­ gang angebracht werden. Danach kann, ebenfalls in einem Arbeits­ gang, eine Mehrzahl von Wärmetausch-Leitungen 2, an die Vor-/ Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 angeschlossen werden.

Was die Lage und Ausrichtung der Anschluss-Stutzen 15 und 16 der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 betrifft, so können die­ se in Abhängigkeit der örtlichen Einbaugegebenheiten gewählt werden. Im vorliegenden Beispiel liegt der Vorlauf-Anschluss- Stutzen 15 oben und der Rücklauf-Anschluss-Stutzen 16 unten. Diese Ausbildung ist zumindest dort, wo mehrere mattenartige Wärmetauscher 1 in Reihe geschaltet werden sollen, von Vorteil. Es ist aber ohne weiteres möglich, beide Anschluss-Stutzen 15 und 16 im Bereich desselben Endes der Vor-/Rücklauf-Verteil­ leitungs-Einheit 3 vorzusehen. Die beiden Anschluss-Stutzen 15 und 16 sind in an sich bekannter Weise mittelbar oder unmittel­ bar mit den entsprechenden Steigleitungen der Kühl- und/oder Heizanlage zu verbinden.

In den Fig. 5 und 6 sind weitere mögliche Ausführungsformen der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 dargestellt.

Claims (6)

1. Mattenartiger Wärmetauscher für Kühl- und/oder Heizzwecke, bestehend aus einer Mehrzahl von Wärmetausch-Leitungen (2), die von einem Kühl- oder Heizmedium durchströmbar sind und die jeweils derart mit ihren beiden Enden mit einer Vor-/ Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit (3) verbunden sind, dass das eine Ende zur Vorlaufleitung (6) und das andere Ende zur Rücklaufleitung (7) geführt ist, welche Vor-/Rücklauf- Verteilleitungs-Einheit (3) aus einem Profilelement be­ steht, das zwei sich über dessen Länge erstreckende Hohl­ räume aufweist, so dass einerseits eine Vorlaufleitung (6) und andererseits eine Rücklaufleitung (7) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor-/Rücklauf-Verteillei­ tungs-Einheit (3) in ihrem Inneren so ausgebildet ist, dass sowohl die Vorlaufleitung (6) als auch die Rücklaufleitung (7) von jeweils in gleicher Höhe an der Aussenwand (12) der Anschluss-Seite (8) der Vor-/Rücklauf-Verteilungs-Einheit (3) angebrachten, die jeweils andere Leitung (6, 7) nicht berührenden, Öffnungen oder Bohrungen erreichbar ist, wel­ che Öffnungen oder Bohrungen jeweils in unterschiedlichem Winkel angesetzt sind, wodurch die Wärmetausch-Leitungen (2) mit ihren beiden Enden auf jeweils gleicher Höhe an der Aussenwand (12) der Vor-/Rücklauf-Verteilungs Einheit (3) anschliessbar sind.

2. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Vor- und Rücklaufleitung (6, 7) im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind, wobei jedoch die von der Anschluss-Seite (8) der Wärmetausch-Leitungen (2) her gesehen hinter der Rücklaufleitung (7) angeordnete Vorlaufleitung (6) eine sich über oder unter die Rücklauf­ leitung (7) erstreckende Ausweitung (9) in Richtung auf die Anschluss-Seite (8) aufweist.

3. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Vor- und Rücklaufleitung (6, 7) im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind, wobei jedoch die von der Anschluss-Seite (8) der Wärmetausch-Leitungen (2) her gesehen hinter der Vorlaufleitung angeordnete Rücklaufleitung eine sich über oder unter die Vorlauf­ leitung erstreckende Ausweitung (9) in Richtung auf die Anschluss-Seite (8) aufweist.

4. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit (3) einen annähernd rechteckigen Querschnitt aufweist und dass die Rücklaufleitung (7) im Querschnitt annähernd rechteckig ist, während die Vorlaufleitung (6) im Quer­ schnitt annähernd L-förmig ist, wobei die im Querschnitt L-förmige Vorlaufleitung (6) sich um zwei Seiten der annä­ hernd rechteckigen Rücklaufleitung (7) erstreckt.

5. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit (3) einen annähernd rechteckigen Querschnitt aufweist und dass die Vorlaufleitung im Querschnitt annähernd recht­ eckig ist, während die Rücklaufleitung im Querschnitt an­ nähernd L-förmig ist, wobei die im Querschnitt L-förmige Rücklaufleitung sich um zwei Seiten der annähernd recht­ eckigen Vorlaufleitung erstreckt.

6. Mattenartiger Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenwand (12) der An­ schluss-Seite (8) mindestens teilweise verdickt oder mit einer Aussenwand-Verdickung (13) versehen ist, so dass die Öffnungen oder Bohrungen (10, 11) annähernd in einer Linie an der Anschluss-Seite (8) ansetzbar und in einem Winkel zur oben oder unten liegenden Vor- oder Rücklaufleitung (6, 7) führbar sind, ohne dass die Zwischenwand (5) zwischen der Vor- und der Rücklaufleitung (6, 7) verletzt wird, wobei eine genügende Wandstärke (14) zur von der Öffnung oder Bohrung (10, 11) nicht betroffenen Vor- oder Rücklauf­ leitung (6, 7) erhalten bleibt.