DE202005018347U1

DE202005018347U1 - Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit homogen integrierter Kunststoff-Kappilarrohrmatte

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Publication number: DE202005018347U1
Application number: DE202005018347U
Authority: DE
Original assignee: KIENZLER STADTMOBILIAR KG
Current assignee: KIENZLER STADTMOBILIAR KG
Priority date: 2005-11-19
Filing date: 2005-11-19
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2015-11-20

Abstract

Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte, bestehend aus Verteil- und Sammelrohren mit dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren, die mit Wasser wählbarer Temperatur beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet,
dass in ein Holzpaneel (2), das vorzugsweise aus Sperrholz besteht und die Sichtseite bildet, Kanäle (5) eingefräst sind, deren Abmessungen um etwa das 0,2 bis 0,5 fache größer als der Durchmesser des Kapillarrohres (4) sind, und dass das eingelegte Kapillarrohr (4) vollständig und ohne Lufteinschlüsse von einer Wärmeleit- und Klebemasse (3) so umschlossen wird, dass eine sehr gute Wärmeleitung zwischen Kapillarrohr (4) und den Wandungen der Kanäle (5) und somit zum Holzpaneel (2) besteht, wobei vorzugsweise die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleit- und Klebemasse (3) größer als die des Holzpaneels (2) ist,
dass die Formstabilität der Heiz- und Kühlplatte durch eine zusätzliche Hilfskonstruktion, die vorzugsweise aus Traversen (6) und Längsrahmen (7) besteht, bewirkt wird,
dass an dieser Hilfskonstruktion Befestigungsvorrichtungen...

Description

Die Erfindung betrifft eine fabrikmäßig vorgefertigte und multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus dem Grundwerkstoff Holz mit einer wärmeträgerführenden Kunststoff-Kapillarrohrmatte, die mittels einer gut wärmeleitenden Füll- und Klebemasse in den Grundwerkstoff eingeformt ist.
Das Bauelement dient dem Heizen bzw. Kühlen von Räumen, wobei die Platten großflächige Anordnungen bilden können, sodass thermisch aktive Decken- und/oder Wandflächen entstehen.
Große ebene Wärmeübertragerflächen im Raum zeichnen sich durch einen hohen Strahlungsanteil aus, wodurch wärmephysiologisch günstige Raumklimata sowohl im Heiz- als auch im Kühlfall entstehen. Bei fachgerechter Platzierung kann die Strahlungstemperatur-Asymmetrie sehr klein gehalten und beispielsweise der Einfluss kalter Fensterflächen im Winter bzw. warmer Fensterflächen im Sommer kompensiert werden.
Die Verwendung großer Wärmeübertragerflächen gewährleisten bei möglichst gleichmäßiger Temperaturverteilung und geringer Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeträgermedium – in der Regel Wasser – und der raumseitigen Oberfläche auch einen effizienten Primärenergieeinsatz. Unter den genannten Bedingungen können sowohl im Heiz- als auch im Kühlfall raumnahe Medientemperaturen eingesetzt werden, wodurch beispielsweise Wärmepumpen oder Kältemaschinen besonders effizient – d. h. mit niedrigem Exergieaufivand – arbeiten.
In der Veröffentlichung von B. Glück: "Kombination verschiedener Aktivflächensysteme im Raum", Heizung, Lüftung/Klima, Haustechnik (HLH), Heft 4, 2002, S. 38–47 wurde gezeigt, dass bei Einsatz von thermisch aktiven Decken- und Brüstungsflächen sowohl in Normal- als auch in Eckräumen alle winterlichen Heiz- und sommerlichen Kühlanforderungen behaglich und exergetisch günstig beherrscht werden können. Hierbei sind zwei wesentliche Forderungen zu erfüllen:

– Um eine gleichmäßige Plattenoberflächentemperatur zu erzielen, sind kleine Abstände zwischen den wasserführenden Rohren zielführend. Kunststoff-Kapillarrohrmatten haben sich deshalb bei Wärmeübertragerflächen, die gleichzeitig Raumumfassungen bilden, bewährt.
– Um die Differenz zwischen mittlerer Medientemperatur und Plattenoberflächentemperatur gering zu halten, muss die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Kapillarrohrmattenoberfläche und der raumseitigen Oberfläche besonders gut ausgebildet sein.

Um die letztgenannte Forderung zu erfüllen, werden die Kunststoff-Kapillarrohrmatten beispielsweise im Deckenputz eingeformt oder im Heizestrich von Fußböden eingegossen. Dies muss selbstverständlich während der Errichtung oder der Sanierung des Bauwerkes auf der Baustelle in Form von Nassprozessen erfolgen, wodurch sich bei der Erstellung die Bau- und Trockenzeiten verlängern.
Unter Nutzung des Trockenbaus und teilweise der Vorfertigung werden z. B. die Kunststoff-Kapillarrohrmatten an Gipskartonplatten mechanisch angepresst, wobei sich der gewünschte Wärmeleitkontakt nur auf einen kleinen Teil der Rohroberfläche bezieht und unter Umständen auch nicht dauerhaft wirkt, sodass damit die Leistung eng begrenzt ist. Andere praxisübliche Konstruktionen, die beispielsweise als wasserführende Elemente Kupferrohrmäander mit relativ großen Rohrabständen verwenden, müssen zusätzliche Wärmeleitlamellen – in der Regel aus Aluminiumstrangpressprofilen – zum Kontaktschluss mit den Paneelen einsetzen. Diese Konstruktionen bedingen eine große Temperaturwelligkeit auf der raumseitigen Oberfläche, haben hohe Bauteildicken zur Folge und benötigen einen großen Montageaufwand.
Um die genannten Nachteile zu vermeiden, wurde erkannt, dass sich Kunststoff-Kapillarrohrmatten sehr gut zur Gestaltung von ebenen Wärmeübertragerflächen eignen und dass ein guter umfassender Wärmeleit-Kontaktschluss ausgebildet werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nachfolgend beschriebene Zielstellungen für die multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte zu erfüllen:

– Einer großen Wärmeübertragerfläche im Raum oder als Teil der Raumumfassung soll eine möglichst homogene Oberflächentemperatur durch Integration einer Kunststoff-Kapillarrohrmatte aufgeprägt werden.
– Durch eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit zwischen Rohrregister und Paneeloberfläche ist eine hohe Wärmestromdichte dauerhaft sicherzustellen. Die Leistung muss reproduzierbar und durch geeignete Prüfverfahren nachweisbar sein.
– Die Wärmeübertragerfläche muss in fabrikmäßig vorgefertigten Moduln lieferbar sein.
– Die einzelnen Module müssen transportfähig und ohne weitere Baustellenprozesse schnell und eindeutig fixiert montierbar sein.
– Die Fertigung der Module soll besonders kostengünstig ermöglicht werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 12 gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1 schematischer Querschnitt durch ein Holzpaneel mit form- und stoffschlüssig integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte
2 schematischer Längsschnitt durch ein Holzpaneel mit form- und stoffschlüssig integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte
3 schematischer Längsschnitt durch ein Holzpaneel mit form- und stoffschlüssig integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte und Anordnung einer Schicht aus Latentwärmespeichermaterial.
Ausführungsbeispiel 1:
Nach 1 werden in eine Sperrholzplatte 2 Kanäle 5 eingefräst, deren Abmessungen etwas größer als die der Kapillarrohre 4 sind. Die in den Kanälen 5 eingelegten Kapillarrohre 4 werden allseitig ohne Lufteinschlüsse in die Wärmeleit- und Klebemasse 3, die einen festen Kontakt mit den gefrästen Kanalwänden bildet, eingeschlossen. Eine Hilfskonstruktion – bestehend aus Traversen 6 und Längsrahmen 7 – gewährleistet Steifigkeit beim Transport, während der Montage und durch Nutzung der Befestigungspunkte 8 eine dauerhaft stabile Befestigung innerhalb oder vor den Raumumfassungen.
Gemäß 2 sind bei frei abgehängten Paneelen – sogenannten Segeln – zusätzliche Sichtblenden 11 sinnvoll. Sie können in die Hilfskonstruktion, die der Plattenstabilität dient, einbezogen werden.
Die Kapillarrohre 4 münden in den Sammlern 9, die wiederum über die Anschlüsse 10 im Parallel- oder Reihenschluss mit dem Heiz- bzw. Kühlwassernetz verbunden werden können.
Zur Designverbesserung können die raumseitigen Plattenoberflächen entsprechend gestaltet sein.
Ausführungsbeispiel 2:
3 zeigt eine am Holzpaneel 2 wärmetechnisch angekoppelte Latentwärmespeicherschicht 12. Sie kann beispielsweise nachts mit Kaltwasser aus dem Kühlturm, das die Kunststoff-Kapillarrohrmatten beaufschlagt, entladen werden. D. h., infolge der Wärmeabfuhr und der damit verbundenen Temperaturabsenkung erstarrt das Latentspeichermaterial (PCM) oder es nimmt eine veränderte kristalline Struktur an. Am Tage kann es den Anstieg der Raumtemperatur dämpfen, da die Schmelzwärme des PCM gebunden wird. Somit kann das erfindungsgemäße Grundbauteil, das für den stationären Betrieb konzipiert ist, durch die Verbindung mit dem Wärmespeicher auch für die instationäre Raumbetriebsweise unter Nutzung von Umweltenergie sinnvoll eingesetzt werden. Ob die Ankopplung der Latentwärmespeicherschicht 12 raumseitig oder rückseitig des Paneels 2 erfolgen sollte, ist vom Planer der gebäudetechnischen Anlage zu entscheiden. Konstruktiv sind beide Möglichkeiten gegeben.

1: Gesamtbauteil
2: Holzpaneel
3: Wärmeleit- und Klebemasse
4: Kunststoff-Kapillarrohrmatte
5: Ausfräsung
6: Traverse als Teil der Hilfskonstruktion
7: Längsrahmen als Teil der Hilfskonstruktion
8: Befestigungsvorrichtung (z. B. Öse)
9: Sammelrohr der Kapillarrohrmatte (Stamm)
10: Anschlussvorrichtung an das Heiz- bzw. Kühlwassernetz
11: Sichtblende
12: Latentwärmespeicher

Claims

Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte, bestehend aus Verteil- und Sammelrohren mit dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren, die mit Wasser wählbarer Temperatur beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in ein Holzpaneel (2), das vorzugsweise aus Sperrholz besteht und die Sichtseite bildet, Kanäle (5) eingefräst sind, deren Abmessungen um etwa das 0,2 bis 0,5 fache größer als der Durchmesser des Kapillarrohres (4) sind, und dass das eingelegte Kapillarrohr (4) vollständig und ohne Lufteinschlüsse von einer Wärmeleit- und Klebemasse (3) so umschlossen wird, dass eine sehr gute Wärmeleitung zwischen Kapillarrohr (4) und den Wandungen der Kanäle (5) und somit zum Holzpaneel (2) besteht, wobei vorzugsweise die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleit- und Klebemasse (3) größer als die des Holzpaneels (2) ist, dass die Formstabilität der Heiz- und Kühlplatte durch eine zusätzliche Hilfskonstruktion, die vorzugsweise aus Traversen (6) und Längsrahmen (7) besteht, bewirkt wird, dass an dieser Hilfskonstruktion Befestigungsvorrichtungen (8) angebracht sind, die sowohl für den Transport des Gesamtbauteils (1) als auch zur bauseitigen Befestigung beim Einbau des Gesamtbauteils (1) dienen, dass die Sammelrohre der Kapillarrohrmatte – sogenannte Stämme – (9) Anschlussvorrichtungen an ein Wasserverteil- und Wassersammelrohrnetz (10), das Heiz- oder Kühlwasser führt, besitzen, und dass das Gesamtbauteil (1) oberflächenbündig in eine horizontale, vertikale oder schräge Raumumfassung ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand an der Wärmeübertragerfläche montierbar ist.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbauteil (1) auf der Rückseite zur Verringerung des Wärmeaustausches mit der Raumumfassung mit einer wirksamen Wärmedämmung versehen ist.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbauteil (1) mit einem Abstand zur Decke freihängend im Raum angeordnet und als Kühlsegel genutzt wird.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbauteil (1) mit einem Abstand zur Decke freihängend im Raum angeordnet und als Strahlungsheizplatte genutzt wird.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbauteil (1) auf der Seite der offenen Kanäle (5) mit einer Materialschicht verklebt ist, die die raumseitige Oberfläche bildet.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbauteil (1) so gestaltet ist, dass die raumseitige Oberfläche mit Dekormustern und/oder Reliefen gestaltet ist.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die freihängende Plattenkonstruktion seitliche Sichtblenden (11) besitzt, die glatt oder mit einem Design versehen sein können.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbauteil (1) mit einem Abstand parallel vor einer Wand angeordnet wird.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die der Plattenversteifung dienende Hilfskonstruktion (6, 7) mit der Sichtblende (11) eine Einheit bildet.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die der Plattenversteifung dienende Hilfskonstruktion (6, 7) und die Befestigungsvorrichtungen (8) gleichzeitig einen Teil der Transportsicherung und/oder der Transportverpackung bilden.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtbauteil (1) so gestaltet ist, dass dieses zum Bilden großer Flächen reihbar ist, wobei der wasserseitige Anschluss in Parallel- oder Reihenschaltung erfolgen kann.
Multivalent einsetzbare Heiz- und Kühlplatte aus Holz mit heterogen integrierter Kunststoff-Kapillarrohrmatte nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass das Paneel (2) mit einer Schicht, die aus Latentspeichermaterial – sogenanntem PCM – besteht, wärmeleitend gut verbunden ist, sodass die Phasenwandelenthalpie bei Raumtemperatur aufgenommen oder abgegeben wird und der damit verbundene Energiestrom im instationären Tagestemperaturgang im Raum vorteilhaft genutzt werden kann.