DE202004003321U1 - Klimatisierungselement - Google Patents

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Abstract

Flächiges Klimatisierungselement (1), aufweisend zumindest eine im Wesentlichen linienförmige Wärmesenke (2), einen flächigen Wärmeaufnahmebereich (4) und ein zwischen Wärmeaufnahmebereich (4) und Wärmesenke (2) angeordnetes, die Oberflächen von Wärmeaufnahmebereich (4) und Wärmesenke (2) wärmeleitend verbindendes Wärmeübertragungselement (3), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der gesamten Kontaktflächen zwischen Wärmeaufnahmebereich (4) und Wärmeübertragungselement (3) eine elektrisch nichtleitende Materiallage (5) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Klimatisierungselement mit Wärmesenke und Wärmeaufnahmebereich, insbesondere zur Gebäudeklimatisierung bzw. Raumkühlung, gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
  • Bei modernen Gebäuden, insbesondere bei öffentlichen Gebäuden oder Bürogebäuden ist es aufgrund der inzwischen üblichen, wirksamen Gebäudewärmedämmung auch in gemäßigten Klimazonen häufig erforderlich, die Räume des Gebäudes zu klimatisieren bzw. überschüssige Wärme aus dem Gebäude abzuführen. Dies gilt insbesondere für stark von Personen frequentierte und/oder mit zahlreichen elektronischen Geräten ausgestattete Räume, da sowohl Personen als auch Geräte wie beispielsweise Personalcomputer eine nicht unerhebliche Wärmeabgabe im dreistelligen Wattbereich aufweisen. Dasselbe gilt beispielsweise für Produktionshallen, wo Maschinen und Anlagen erhebliche Wärmemengen abgeben, die aus dem Gebäude abgeführt werden müssen.
  • Für die Wärmeabfuhr gibt es prinzipiell unterschiedliche Möglichkeiten wobei in öffentlichen Gebäuden bzw. Bürobereichen auch Kriterien für die subjektive Wärmeempfindung herangezogen werden müssen. In dieser Beziehung haben sich großflächige, auf dem Wärmebestrahlungsprinzip basierende Klimatisierungselemente als besonders geeignet erwiesen.
  • Zur Klimatisierung von Räumen, also insbesondere zur Raumkühlung, werden dabei aus dem Stand der Technik bekannte Wärmeübertragungseinrichtungen bzw. Klimatisierungselemente eingesetzt. Solche Klimatisierungselemente eignen sich bei Umkehr der Wärmeübertragungsrichtung prinzipiell auch zur Raumheizung. Insofern ist auch das Klimatisierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung prinzipiell sowohl zur Raumkühlung als auch zur Raumheizung einsetzbar. Der sprachlichen Klarheit halber, jedoch ohne die Erfindung darauf zu beschränken, beziehen sich die vorliegend verwendeten Begriffe auf den Einsatz des Klimatisierungselements zur Raumkühlung.
  • Gattungsgemäße Klimatisierungselemente setzen sich in der Regel aus verschiedenen metallischen Werkstoffen zusammen. So wird für die Wärmeabfuhr aus dem Klimatisierungselement häufig beispielsweise von Wasser durchflossenes Kupferrohr verwendet, während zur thermischen und/oder mechanischen Verbindung zwischen Kupferrohr und dem Wärmeaufnahmebereich des Klimatisierungselements sowie für den Wärmeaufnahmebereich selbst meist Aluminiumlegierungen, beispielsweise in Form von Wärmeleitprofilen aus Aluminium, zum Einsatz kommen. Dieser Aufbau aus verschiedenen metallischen Werkstoffen führt jedoch häufig zu der bekannten Kontaktkorrosion. Derartige unerwünschte Korrosion ist aufgrund der gebildeten Oxidbeläge unästhetisch, verschlechtert in erheblichem Maße die Wärmeübertragung zwischen den einander angrenzenden Bauteilen und kann bis zur Zerstörung einzelner Bauteile führen.
  • Diese unerwünschte Korrosion tritt insbesondere dann auf, wenn Kontaktstellen zwischen verschiedenen Metallen, beispielsweise zwischen Kupfer und Aluminium zusätzlich mit Feuchtigkeit in Berührung kom men, wodurch sich eine galvanische Zelle bildet, in der zumindest eines der beiden Metalle mit der Zeit korrodiert bzw. abgetragen wird. Feuchtigkeit kann jedoch gerade bei Klimatisierungselementen, die im Betrieb oftmals eine Temperatur aufweisen, die unterhalb der Lufttemperatur des Raumes liegt, infolge von Kondensationsfeuchtigkeit auftreten.
  • Mit anderen Worten kommt es bei Klimatisierungselementen vor, dass Kontaktstellen zwischen verschiedenen Metallen, beispielsweise aufgrund der am kalten Klimatisierungselement kondensierenden Raumluftfeuchte, mit Kondenswasser in Berührung kommen, wodurch unerwünschte Korrosion entsteht, die sowohl die Metallteile des Klimatisierungselements angreift als auch die gewünschte Wärmeübertragung zwischen den verschiedenen Metallteilen des Klimatisierungselements verschlechtert.
  • Mit diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Klimatisierungselement zu schaffen, das die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik überwindet. Dabei soll insbesondere erreicht werden, dass auch bei Verwendung unterschiedlicher Metallwerkstoffe für die verschiedenen Bestandteile des Klimatisierungselements Korrosion, insbesondere Kontaktkorrosion zwischen den metallischen Bestandteilen unterbleibt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Klimatisierungselement nach der Lehre des Schutzanspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Klimatisierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst in an sich zunächst bekannter Weise eine im Wesentlichen linienförmige Wärmesenke, beispielsweise eine von einem Wärmeträgerfluid durchströmbare Rohrleitung, und einen im Wesentlichen flächigen Wärmeaufnahmebereich. Wie bereits eingangs dargelegt, ist die Erfindung nicht auf Klimatisierung durch Kühlung beschränkt, da das erfindungsgemäße Klimatisierungselement bei Umkehr der Wärmeübertragungsrichtung ebenso gut zur Raumheizung verwendet werden kann. Hierzu sind im Wesentlichen lediglich die Begriffe "Wärmesenke" und "Wärmeaufnahmebereich" durch "Wärmequelle" und "Wärmeabgabebereich" zu ersetzen. Im Folgenden sowie im Rahmen der Schutzansprüche werden der Einfachheit und Klarheit halber jedoch lediglich diejenigen Begriffe verwendet, die sich beim Einsatz des Klimatisierungselements zur Raumkühlung ergeben.
  • Zur Wärmeübertragung zwischen Wärmesenke und Wärmeaufnahmebereich umfasst das Klimatisierungselement in an sich ebenfalls bekannter Weise ein Wärmeübertragungselement, das sowohl mit der Wärmesenke als auch mit dem Wärmeaufnahmebereich in Oberflächenkontakt steht. Auf diese Weise wird die von der Oberfläche des Wärmeaufnahmebereichs mittels einer Kombination aus Konvektions- und Strahlungswärmeübertragung absorbierte Raumluftwärme zunächst auf das Wärmeübertragungselement und von dort auf die Wärmesenke übergeleitet.
  • Erfindungsgemäß zeichnet sich das Klimatisierungselement jedoch dadurch aus, dass im Bereich der gesamten Kontaktflächen zwischen Wärmeaufnahmebereich und Wärmeübertragungselement eine elektrisch nichtleitende Materiallage angeordnet ist. Auf diese Weise wird es möglich, unterschiedliche Metalle für den Wärmeaufnahmebereich und für das Wärmeübertragungselement zu verwenden, ohne dass Kontaktkorrosion droht, insbesondere dann, wenn Kondensationsfeuchtigkeit am Klimatisierungselement auftreten sollte.
  • Dabei ist es für die Erfindung nicht wesentlich, welche metallischen Werkstoffe für das Wärmeübertragungselement und für den Wärmeaufnahmebereich bzw. für die Wärmesenke verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen jedoch Wärmesenke und Wärmeübertragungselement einheitlich aus Kupfer, während der Wärmeaufnahmebereich aus Aluminium besteht.
  • Die Verwendung von Kupfer für die Wärmesenke ist vorteilhaft, da die Ausführung der Wärmesenke aus Kupferrohr, insbesondere als mäanderförmig oder gefaltet verlegte Kupferrohrschlange, zu einer einfachen Herstellbarkeit und Montierbarkeit der Wärmesenke führt. Die Ausführung des Wärmeübertragungselements ebenfalls aus Kupfer ist vorteilhaft, da somit Wärmeübertragungselement und Wärmesenke bzw. Kupferrohr in unmittelbaren Oberflächenkontakt gebracht werden können, ohne dass Kontaktkorrosion droht. Gleichzeitig wird so aufgrund des extrem guten Wärmeleitungsvermögens von Kupfer auch die Wärmeübertragung maximiert.
  • Die Herstellung des Wärmeaufnahmebereichs aus leichtem, biegesteifem sowie montagefreundlichem, aber gleichzeitig hoch wärmeleitfähigem Aluminium, das mittels der elektrisch nichtleitenden Materiallage vom Wärmeübertragungselement getrennt ist, ist vorteilhaft insofern, als der Wärmeaufnahmebereich eines Klimatisierungselements zumeist großflächig ist bzw. die gesamte Oberfläche des Klimatisierungselement ausmacht.
  • Dabei ist es für die Erfindung nicht wesentlich, aus welchem Werkstoff die elektrisch nichtleitende Materiallage zwischen Wärmeaufnahmebereich und Wärmeübertragungselement besteht, solange gewährleistet ist, dass der Wärmedurchgangswiderstand der elektrisch nichtleitenden Materiallage gering ist. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ist jedoch die nichtleitende Materiallage eine Polymerfolie oder textilartige Materiallage, besonders bevorzugt eine doppelseitig selbstklebende Polymerfolie bzw. doppelseitig selbstklebende textilartige Materiallage.
  • Insbesondere bei Verwendung einer doppelseitig selbstklebenden Materiallage ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau des Klimatisierungselements, der zudem für eine dauerhaft hocheffiziente Wärmeübertragung zwischen Wärmeaufnahmebereich und Wärmeübertragungselement sorgt. Denn auf diese Weise kann das Wärmeübertragungselement mittels der doppelseitig selbstklebenden Materiallage vollflächig mit dem Wärmeaufnahmebereich verklebt werden, was zunächst einmal eine äußerst robuste und dauerhafte Verbindung dieser beiden Bauteile darstellt und zu äußerst formstabilen Klimatisierungselementen führt.
  • Andererseits wird hierdurch sichergestellt, dass auch die Wärmeübertragung zwischen Wärmeaufnahmebereich und Wärmeübertragungselement dauerhaft vollflächig erfolgt. Insbesondere letzteres ist beim Stand der Technik, bei dem Wärmeaufnahmebereich und Wärmeübertragungselement häufig lediglich durch Metallklammern oder dergleichen aufeinander gepresst werden, keineswegs der Fall, insbesondere dann nicht, wenn die üblichen Verformungen bzw. Durchbiegungen des Klimatisierungselements, beispielsweise durch Eigengewicht im Betrieb, oder auch bei der Montage des Klimatisierungselements auftreten.
  • Ein besonders effektiver Wärmeübergang wird erreicht, wenn, wie dies eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vorsieht, die Stärke der nichtleitenden Materiallage geringer ist als 250 μm. Wie sich gezeigt hat, gilt dies selbst dann, wenn für die nichtleitende Materiallage Materialien verwendet werden, die keine in besonderem Maß erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, da der Wärmedurchgang in diesem Fall aufgrund der besonders geringen Dicke der nichtleitende Materiallage dennoch mit hoher Effizienz gewährleistet ist.
  • Für besonders anspruchsvolle Anwendungen lässt sich eine weiter verbesserte Wärmeübertragung erreichen, indem die nichtleitende Materiallage aus hoch wärmeleitfähigen Materialien ausgeführt wird, wie dies gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist.
  • Die Erfindung wird verwirklicht unabhängig von Art und Ausführung des Wärmeübertragungselements bzw. des Wärmeaufnahmebereichs. Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die insbesondere bei Gipskartondecken zum Einsatz kommen, ist jedoch das Wärmeübertra gungselement als Kupferblech-Bauteil bzw. der Wärmeaufnahmebereich als an zumindest zwei Kanten abgekantetes Aluminiumblech ausgebildet.
  • Die Ausführung des Wärmeübertragungselements aus Kupferblech ist zum einen dahingehend vorteilhaft, als wegen gleicher Materialien keine Kontaktkorrosion zwischen dem die Wärmesenke bildenden Kupferrohr und dem mit dem Kupferrohr in Verbindung stehenden Wärmeübertragungselement auftreten kann. Andererseits ist ein aus Kupferblech bestehendes Wärmeübertragungselement äußerst einfach verformbar, wodurch das Wärmeübertragungselement optimal an die Oberflächenkonturen von Wärmesenke bzw. Wärmeaufnahmebereich angepasst werden kann. Aufgrund der so entstehenden großen Kontaktflächen zwischen Wärmesenke bzw. Wärmeaufnahmebereich und Wärmeübertragungselement sowie aufgrund der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit von Kupfer lässt sich so eine optimale Wärmeübertragung gewährleisten.
  • Die Ausbildung des Wärmeaufnahmebereichs als abgekantetes Bauteil aus Aluminiumblech ist insofern vorteilhaft, als Aluminium eine nahezu ebenso hohe Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer aufweist, sich zusätzlich jedoch durch hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht auszeichnet. Durch die Abkantungen erhöht sich die Biegesteifigkeit des Wärmeaufnahmebereichs, außerdem lassen sich im Bereich der Abkantungen Befestigungselemente zur Verbindung des Klimatisierungselements beispielsweise mit abgehängten Deckenkonstruktionen anordnen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Abkantung des Wärmeaufnahmebereichs jeweils aus zumindest zwei parallel verlaufenden Abkantungen. Dabei schließt die erste der beiden Abkantungen einen spitzen Winkel ein, was dazu führt, dass die Blechkanten des Wärmeaufnahmebereichs in den vom Querschnitt des Wärmeaufnahmebereichs umschlossenen Raum hineinragen. Auf diese Weise wird das Verletzungsrisiko durch scharfe Blechkanten beim Handhaben des Klimatisierungselements verringert und außerdem die Biegesteifigkeit des Klimatisierungselements weiter erhöht.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind im Bereich der Abkantungen des Wärmeaufnahmebereichs schwenkbare Riegelelemente angeordnet. Die Riegelelemente, die beispielsweise durch Schrauben oder Nieten im Bereich der zweiten Abkantung des Wärmeaufnahmebereichs angebracht werden, sind zwischen einer ersten und einer zweiten Schwenkposition bewegbar., In ihrer ersten Position befinden sich die Blechkanten innerhalb des vom Querschnitt des Wärmeaufnahmebereichs umschlossenen Raums, während sie in ihrer zweiten Position über die Breite des Wärmeaufnahmebereichs hinausragen.
  • Auf diese Weise ergibt sich ein besonders einfacher Transport sowie eine einfache Montage der Klimatisierungselemente, die beispielsweise mit eingeklappten Riegelelementen zwischen die Metall-Unterkonstruktion einer abgehängten Decke eingeführt werden können. Anschließend können die Riegelelemente in ihre zweiten Position verschwenkt werden, wodurch sie die Profile der Metall-Unterkonstruktion der abgehängten Decke hintergreifen und so das Klimatisierungselement mit der Metall-Unterkonstruktion verbinden.
  • In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wie dies eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vorsieht, wenn die Riegelelemente so ausgebildet sind, dass sie bei der Montage der Klimatisierungselemente verhältnismäßig leicht von Hand umgebogen werden können. Nach dem Verschwenken der Riegelelemente in ihre zweiten Position, in der sie über die Kontur der Klimatisierungselemente hinausragen, können die Riegelelemente zur zusätzlichen Fixierung der Klimatisierungselemente an der abgehängten Deckenkonstruktion einfach von Hand umgebogen werden. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders robuste, sichere und dauerhafte Fixierung des Klimatisierungselements in der abgehängten Deckenkonstruktion, die jedoch zugleich sehr einfach herzustellen bzw. auch wieder zu lösen ist.
  • Auf welche Weise das Klimatisierungselement beispielsweise an eine Klimaanlage bzw. an einen Kaltwasserkreislauf angeschlossen wird, ist für die Verwirklichung der Erfindung nicht erheblich. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt jedoch die Verbindung des Klimatisierungselements bzw. der Wärmesenke mit Klimaanlage bzw. Kaltwasserkreislauf über eine flexible, diffusionsdichte Schlauchverbindung, beispielsweise über einen Metallgewebe- bzw. Panzerschlauch, insbesondere mit eingearbeiteter Aluminium-Diffusionssperrschicht. Dies ist insofern vorteilhaft, als auf diese Weise eine bewegliche Anbindung des Klimatisierungselements an die Gebäudeinstallation erfolgen kann, weshalb das Klimatisierungselement auch im eingebauten Zustand noch verschoben werden kann. Dies erleichtert die Montage der Klimatisierungselemente sowie die Platzierung von Deckeneinbauten wie Rauchmelder, Leuchten, Revisionsöffnungen usw.
  • Das erfindungsgemäße Klimatisierungselement lässt sich in an sich bekannter Weise mit Gipskartonplatten beplanken, um so eine nahtlose Oberfläche für eine Raumdecke zu erhalten. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch der Wärmeaufnahmebereich des Klimatisierungselements mit einer Wabenverbundplatte koppelbar, beplankbar bzw. durch eine Wabenverbundplatte gebildet. Eine solche Wabenverbundplatte, die bevorzugt aus Aluminium besteht, verbindet insbesondere den Vorteil extrem hoher Biegesteifigkeiten mit gleichzeitig sehr guter Wärmeleitfähigkeit.
  • Auf diese Weise lassen sich Klimadecken mit besonders hoher thermischer Leistung realisieren, die zugleich die problemlose Montage auch schwerer Einbauten an beliebiger Stelle der Raumdecke erlauben, ohne dass die Raumdecke hierzu zusätzlich verstärkt oder separat abgehängt werden müsste.
  • Um die thermische Leistung einer mit Wabenverbundplatten beplankten Klimadecke weiter zu erhöhen, kann die dem Raum zugewandte Deckschicht der Wabenverbundplatte gelocht ausgeführt sein, wodurch sich die für den Wärmeübergang zur Verfügung stehende Fläche weiter erhöht. Zudem lässt sich auf diese Weise eine besonders hohe Schallab sorptionsfähigkeit der Raumdecke erzielen, insbesondere dann, wenn die Wabenverbundplatte zusätzlich eine Vlieseinlage bzw. Akustikmatte aufweist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigt:
  • 1 in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines Klimatisierungselements gemäß der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;
  • 2 in einer 1 entsprechenden Darstellung Wärmesenke und Wärmeübertragungselement eines Klimatisierungselements in der Draufsicht;
  • 3 in einer 1 und 2 entsprechenden Darstellung ein im Bereich einer Abkantung angeordnetes Riegelelement eines Klimatisierungselements;
  • 4 in einer 1 bis 3 entsprechenden Darstellung eine Ausführungsform einer abgehängten Klimadecke mit Klimatisierungselementen im Querschnitt; und
  • 5 in einer 1 bis 4 entsprechenden Darstellung eine weitere Ausführungsform einer abgehängten Klimadecke mit Klimatisierungselementen, ebenfalls im Querschnitt.
  • In 1 erkennt man ein im Querschnitt dargestelltes Klimatisierungselement 1. Das Klimatisierungselement 1 umfasst im wesentlichen die im dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Kupferrohr 2 gebildete Wärmesenke 2, das in Form eines Kupferblechs 3 vorliegende Wärmeübertragungselement 3 sowie einen Wärmeaufnahmebereich 4, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines abgekanteten Aluminiumblechs vorliegt.
  • Das Klimatisierungselement 1 lässt sich beispielsweise als Bestandteil einer abgehängten Klimadecke einsetzen. Dabei dient der durch das abgekantete Aluminiumblech 4 gebildete Wärmeaufnahmebereich der Aufnahme überschüssiger Raumwärme aus der warmen, zur Raumdecke steigenden Raumluft ebenso wie der Wärmeaufnahme mittels Wärmestrahlung direkt von den gegenüber dem Wärmeaufnahmebereich wärmeren Oberflächen, Gegenständen und Personen im Raum. Die überschüssige Raumwärme wird von kaltem Wasser, das durch die Wärmesenke bzw. durch das die Wärmesenke bildende schlangenförmig verlegte Kupferrohr 2 strömt, aufgenommen und weggeführt bzw. einer Klimaanlage zugeleitet.
  • Zwischen dem das Wärmeübertragungselement bildenden Kupferblech 3 mit dem wasserführenden Kupferrohr 2 und der Innenseite des Wärmeaufnahmebereichs 4 ist eine elektrisch nichtleitende Schicht in Form einer beidseitig selbstklebenden polymeren oder textilen Materiallage 5 angeordnet. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass in vorteilhafter Weise der gesamte wasserführende bzw. für die Wärmeverteilung zuständige Bereich 2, 3 des Klimatisierungselements 1 aus Kupfer ausgeführt werden kann, während die tragende Verkleidung 4, die gleichzeitig der Wärmeaufnahme aus dem Raum dient, aus einem anderen Metall, insbesondere aus Aluminium bestehen kann. Dabei ist jedoch jegliche Kontaktkorrosion aufgrund der nichtleitenden Materiallage 5 zwischen Aluminium 4 und Kupfer 2, 3 ausgeschlossen.
  • Dies ist insbesondere insofern vorteilhaft, als Kupferrohr einerseits ohnehin in äußerst weiter Verbreitung bei der Installation von Heizungs- bzw. Klimaanlagen eingesetzt wird. Aus diesem Grund, sowie aufgrund seiner hervorragenden Verformbarkeit und Wärmeleitfähigkeit, kommt Kupfer auch beim Klimatisierungselement 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Einsatz. Andererseits tritt das Problem der Kontaktkorrosion gerade bei Bestandteilen von Klimaanlagen bzw. bei gattungsgemäßen Klimatisierungselementen auf, da diese Elemente aufgrund ihrer im Betrieb verhältnismäßig geringen Oberflächentemperatur zur Bildung und Ansammlung von Kondenswasser neigen, insbesondere dann, wenn zusätzliche Feuchtigkeitsquellen, wie beispielsweise Personen, oder beispielsweise auch Wasserkocher in einer Teeküche, auftreten. Wenn Kondensationsfeuchtigkeit in Bereichen entsteht, in denen verschiedene Metalle direkt aneinander grenzen, so entsteht hierdurch eine galvanische Zelle, deren Stromfluss dazu führt, dass jedenfalls eines der beiden Metalle allmählich abgetragen wird.
  • Da zwischen dem Kupferblech 3, das der Verteilung des Wärmeflusses über der gesamten Oberfläche des Klimatisierungselements 1 dient, und der tragenden Aluminiumverkleidung 4 eine nichtleitende Schicht 5, beispielsweise eine dünne, beidseitig klebende Polymerschicht oder beidseitig klebende textile Materiallage 5 angeordnet ist, ist ein Stromfluss zwischen Kupferblech 3 und Aluminiumblech 4 vollkommen ausgeschlossen selbst dann, wenn sich Kondenswasser auf der Innenseite des Klimatisierungselements 1 bilden sollte.
  • Der Wärmeübergang zwischen der Aluminiumverkleidung 4 und dem Kupferblech 3 wird durch die dazwischen angeordnete Polymerschicht 5 praktisch nicht beeinträchtigt, was daran begründet liegt, dass die Polymerschicht 5 fast beliebig dünn ausgeführt werden kann, ohne ihre elektrisch isolierende Eigenschaft zu verlieren. Zudem kann bei Bedarf auch noch ein Kunststoffmaterial verwendet werden, das eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die besonders dünne Polymerschicht 5, die zudem gegebenenfalls aus einem Material mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, besitzt dann jedoch einen praktisch vernachlässigbaren Wärmedurchgangswiderstand.
  • Der Einsatz einer beidseitig selbstklebenden polymeren Materiallage 5 zwischen Kupferblech 3 und Aluminiumblech 4 kann im Vergleich zum Stand der Technik sogar zu einer insgesamt erheblich verbesserten Wärmeübertragung zwischen der Aluminiumverkleidung 4 und dem die Wärmesenke darstellenden Kupferrohr 2 führen. Denn im Stand der Technik ist es häufig der Fall, dass die wasserführenden Teile eines Klimatisierungselements 1 und die der Wärmeaufnahme dienende Aluminiumverkleidung 4 lediglich mechanisch miteinander verbunden sind, beispielsweise über Klemmfedern, was das für gute Wärmeübertragung unbedingt notwendige vollflächige Anliegen des Kupferblechs 3 am Aluminiumblech 4 keinesfalls gewährleistet. Der erforderliche vollflächige Kontakt zwischen Kupferblech 3 und Aluminiumblech 4 wird jedoch durch den Einsatz einer insbesondere beidseitig selbstklebenden Materiallage 5 zwischen Kupferblech 3 und Aluminiumblech 4 mit Sicherheit dauerhaft gewährleistet.
  • Für die Zwecke der Erfindung als besonders geeignet erwiesen hat sich dabei beispielsweise das doppelseitig synthetischen Kautschukkleber aufweisende Produkt FT 239 von Avery DennisonTM.
  • Aus 1 geht ferner auch der äußerst innige Kontakt zwischen dem Kupferrohr 2 und dem durch das Kupferblech 3 gebildeten Wärmeübertragungselement hervor. Dieser innige Kontakt entsteht bei der Herstellung des Klimatisierungselements mittels Verpressen von Kupferblech 3 und Kupferrohr 2, wobei das Kupferrohr 2 in den Vertiefungen des Kupferblechs 3 eingeklemmt wird und beim Verpressen gleichzeitig einen ovalen Querschnitt erhält. Auf diese Weise lässt sich gewährleisten, dass ein maximaler Anteil der Oberfläche des Kupferrohrs 2 mit den Oberflächen von Kupferblech 3 bzw. Aluminiumblech 4 (bzw. mit der Oberfläche der Materiallage 5) in Kontakt steht, was der möglichst verlustfreien Wärmeübertragung zugute kommt. Dieser wärmetechnisch optimale Zustand lässt sich zudem durch Verwendung der doppelseitigen Klebefolie 5, die Kupferblech 3 und Aluminiumblech 4 fest aneinander bindet, dauerhaft aufrechterhalten.
  • In 2 erkennt man die Art der Verlegung des die Wärmesenke bildenden Kupferrohrs 2 anhand einer Darstellung von Kupferrohr 2 und ebenfalls aus Kupfer bestehendem Wärmeübertragungselement 3. Anhand des strichliert dargestellten Umrisses der Materialzwischenlage 5 bzw. der doppelseitigen Klebefolie 5 wird deutlich, dass die Verlegung der nichtleitenden Materialzwischenlage 5 so erfolgt, dass sowohl die gesamte Fläche des Kupferblechs 3, als auch die über das Kupferblech 3 hinausragenden Rohrbögen des Kupferrohrs 2 abgedeckt bzw. vor metallischem Kontakt mit dem in 2 nicht dargestellten Aluminiumblech 4 geschützt sind.
  • 3 zeigt die auch in 1 bereits erkennbaren Riegelelemente 6 in vergrößerter Darstellung mit Blick entlang Pfeilrichtung A bzw. A' gemäß 1. Die Riegelelemente 6 sind jeweils um eine beispielsweise durch eine Niet- oder Schraubverbindung gebildete Drehachse 7 schwenkbar und befinden sich vor dem Einbau des Klimatisierungselements 1, beispielsweise zwischen die Metallprofile 8 einer Decken-Unterkonstruktion einer Klimadecke gemäß 1, in ihrer ersten Position a. Man erkennt, dass das Riegelelement sich aus einer Anfangsstellung a über eine Mittelstellung b in eine Endposition c verbringen lässt, indem das Riegelelement um den Niet 7 verschwenkt wird.
  • In der Anfangsstellung a liegt das Riegelelement 6 dicht im Bereich der zweiten Abkantung 9 der Aluminiumverkleidung 4 an, so dass das Klimatisierungselement 1 problemlos transportiert werden kann. Nachdem das Klimatisierungselement 1 an den Montageort gebracht ist, können die Riegelelemente 6 aus Ihrer Anfangsstellung a in ihre Endposition c verbracht werden, und das Klimatisierungselement 1 wird an der vorgesehenen Stelle der Decke angeordnet. Sodann werden die Riegelelemente 6 in ihrer Endposition c zusätzlich noch umgebogen, wie dies in 1 anhand der strichlierten Linie bei Bezugsziffer 6 dargestellt ist. Auf diese Weise lassen sich die Klimatisierungselemente 1 einfach und sicher in der abgehängten Deckenkonstruktion 8 fixieren, wobei die Klimatisierungselemente 1 auch im montierten Zustand noch leicht entlang ihrer Längsrichtung verschoben werden können.
  • 4 zeigt eine abgehängte Klimadecken-Konstruktion mit Klimatisierungselementen 1 und deren Kupferrohren 2. Man erkennt ferner die aus längs und quer verlaufenden Metallprofilen 8 bestehende Unterkonstruktion der Klimadecke, wobei die Klimatisierungselemente 1, wie in 1 dargestellt, anhand der hier nicht dargestellten Riegelelemente 6 mit der Unterkonstruktion 8 verbunden sind. Die Unterkonstruktion 8 ist mittels ebenfalls nicht eigens dargestellter Abhängelemente bei 10 mit der Decke 11 des Raumes verbunden.
  • Als abschließende Deckenverkleidung weist die in 4 dargestellte Klimadecken-Konstruktion nahtlos verlegte, beispielsweise mit den Klimatisierungselementen 1 verklebte Gipskartonplatten 14 auf, die die Sichtoberfläche der Raumdecke bilden.
  • Als zusätzliche Stabilisierungsmaßnahme sind zwischen der Unterkonstruktion 8 und den Klimatisierungselementen 1 selbstklebende Schaumstoffstreifen 12 angeordnet. Hierzu werden die Klimatisierungselemente 1 bei der Montage an der Decke im Niveau einige Millimeter tiefer als die Metallprofile 8 fixiert. Durch die anschließende Montage der Gipskartonplatten 14 werden die Klimatisierungselemente 1 automatisch auf das Niveau der Unterkonstruktion 8 gehoben. Durch die Schaumstoffstreifen 12 wird dabei dauerhaft das Anliegen der Klimatisierungselemente 1 an der Oberfläche der Gipskartonplatten 14 sichergestellt.
  • Den Zweck zusätzlicher thermischer und akustischer Isolierung erfüllen auch die im Rahmen der Klimadecke deckenseitig angeordneten, in Folie eingeschweißten Isoliermatten 13.
  • In 5 ist eine weitere abgehängte Klimadecken-Konstruktion dargestellt, die der Klimadecke gemäß 4 weitgehend gleicht. Der Unterschied zwischen der Klimadecke gemäß 5 und der Klimadecke gemäß 4 liegt darin, dass die Klimadecke gemäß 5 nicht mit Gipskartonplatten 14, sondern mit Aluminium-Wabenverbundplatten 15 verkleidet ist. Aluminium-Wabenverbundplatten 15 verbinden den Vorteil einer extrem hohen Biegesteifigkeit mit einer gleichzeitig sehr guten Wärmeleitfähigkeit, was zu Klimadecken mit besonders hoher thermischer Leistung führt.
  • Eine noch höhere thermische Leistung einer Klimadecke mit Wabenverbundplatten 15 wird dann erzielt, wenn die dem Raum zugewandte Deckschicht der Wabenverbundplatten 15 gelocht ausgeführt wird. Auf diese Weise wird zudem eine besonders hohe Schallabsorptionsfähigkeit der Klimadecke erreicht, insbesondere dann, wenn die Wabenverbundplatte 15 zusätzlich ein eingelegtes Vlies bzw. eine Akustikmatte als Einlage bzw. Auflage aufweist.
  • Im Ergebnis wird also deutlich, dass es dank der Erfindung nun möglich ist, besonders robuste und hochwertige Klimatisierungselemente mit hervorragender spezifischer Kühlleistung zur Verfügung zu stellen, die vollkommen resistent gegenüber der gefährlichen Kontaktkorrosion, insbesondere gegenüber der bekannten, schädlichen Korrosion der Aluminiumoberflächen sind. Aufgrund ihrer besonderen Merkmale sind die erfindungsgemäßen Klimatisierungselemente auch äußerst einfach und flexibel montierbar und erfordern zudem keine eigenen Revisionsflächen bei der Montage. Die Erfindung liefert damit einen wesentlichen Beitrag zur Bereitstellung einer hochwertigen Gebäude- und Klimatechnik.

Claims (15)

  1. Flächiges Klimatisierungselement (1), aufweisend zumindest eine im Wesentlichen linienförmige Wärmesenke (2), einen flächigen Wärmeaufnahmebereich (4) und ein zwischen Wärmeaufnahmebereich (4) und Wärmesenke (2) angeordnetes, die Oberflächen von Wärmeaufnahmebereich (4) und Wärmesenke (2) wärmeleitend verbindendes Wärmeübertragungselement (3), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der gesamten Kontaktflächen zwischen Wärmeaufnahmebereich (4) und Wärmeübertragungselement (3) eine elektrisch nichtleitende Materiallage (5) angeordnet ist.
  2. Klimatisierungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmesenke (2) und Wärmeübertragungselement (3) aus Kupfer bestehen, während der Wärmeaufnahmebereich (4) aus Aluminium besteht.
  3. Klimatisierungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (2) ein von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmbares Kupferrohr ist.
  4. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtleitende Materiallage (5) eine Polymerfolie ist.
  5. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtleitende Materiallage (5) eine textilartige Materiallage ist.
  6. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtleitende Materiallage (5) doppelseitig selbstklebend ist.
  7. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der nichtleitenden Materiallage (5) geringer ist als 250 μm.
  8. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtleitende Materiallage (5) aus einem hoch wärmeleitfähigen Polymer besteht.
  9. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungselement (3) ein Kupferblech ist.
  10. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaufnahmebereich (4) als an zumindest zwei Blechkanten (9) abgekantetes Aluminiumblech ausgebildet ist.
  11. Klimatisierungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantung des Wärmeaufnahmebereichs (4) jeweils aus zumindest zwei parallel verlaufenden Abkantungen besteht, wobei die erste Abkantung (9) einen spitzen Winkel einschließt.
  12. Klimatisierungselement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Abkantungen des Wärmeaufnahmebereichs (4) schwenkbare Riegelelemente (6) angeordnet sind, die zwischen einer ersten (a) und einer zweiten Schwenkposition (c) bewegbar sind, wobei sich die Riegelelemente (6) in ihrer ersten Position (a) innerhalb des vom Querschnitt des Wärmeaufnahmebereichs (4) umschlossenen Raumes befinden, während die Riegelelemente (6) in ihrer zweiten Position (c) über die Breite des Wärmeaufnahmebereichs (4) hinausragen.
  13. Klimatisierungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelelemente (6) manuell leicht biegbar sind.
  14. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Wärmesenke (2) mit einer Klimaanlage über eine flexible Schlauchverbindung erfolgt.
  15. Klimatisierungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaufnahmebereich (4) mit einer Wabenverbundplatte (15) koppelbar bzw. durch eine Wabenverbundplatte (15) gebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE202009002910U1 (de) * 2009-03-04 2010-07-22 Rehau Ag + Co Klimadecke
EP3569934A1 (de) * 2018-05-18 2019-11-20 Frenger Systemen BV Heiz- und Kühltechnik GmbH Strahlflächenaufbau mit absorptionseinrichtung

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