DE202006007617U1 - A method for heating rooms in buildings has a system of tubing conducting a heat transfer fluid bonded to aluminium panels with phase change outer layers - Google Patents
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Abstract
Description
Einleitungintroduction
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren eines Raumes innerhalb eines Gebäudes, umfassend ein von einem Wärmeträgermedium durchströmbares Rohrleitungssystem mit einer Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Rohrleitungsabschnitte und einer Mehrzahl von lamellenförmigen langgestreckten Wärmetauscherelementen, die mit ihrer Längsrichtung parallel zu den Rohrleitungsabschnitten verlaufen und wärmeleitend mit diesen verbunden sind, wobei das mit den Wärmetauscherelementen versehene Rohrleitungssystem parallel und im Abstand zu einer Decke oder Wand des zu temperierenden Raumes angeordnet ist.The The invention relates to a device for tempering a room inside a building, comprising a pipe system through which a heat transfer medium can flow with a plurality of mutually parallel pipe sections and a plurality of lamellar elongated heat exchanger elements, the with its longitudinal direction parallel to the pipe sections and heat-conducting connected to these, which provided with the heat exchanger elements Piping system parallel and spaced from a ceiling or wall of the is arranged to be tempered room.
Stand der TechnikState of technology
Eine
derartige Vorrichtung ist z.B. aus der
Bekannt ist des Weiteren das Phänomen der so genannten Latentwärmespeicherung, worunter die Speicherung von Wärme in einem Material zu verstehen ist, das bei der Wärmeaufnahme bzw. -abgabe einen Phasenübergang von fest nach flüssig bzw. umgekehrt erfährt. Derartige Materialien werden als „Phasenwechselmaterial" bzw. als „Phase Change Material (PCM)" bezeichnet. Bei der Einspeicherung von Wärme in das Speichermaterial beginnt das Material bei Erreichen der Temperatur des Phasenübergangs zu schmelzen und erhöht dann trotz weiterer Einspeicherung von Wärme, d.h. Energiezufuhr, seine Temperatur nicht weiter, bis das Material komplett geschmolzen ist. Erst dann tritt wieder eine Erhöhung der Temperatur auf. Dafür längere Zeit trotz Wärmezufuhr keine merkliche Temperaturerhöhung auftritt, wird die während des Phasenübergangs eingespeicherte Wärme auch „versteckte Wärme" bzw. „latente Wärme" genannt.Known is further the phenomenon the so-called latent heat storage, including the storage of heat in a material that is understood in the heat absorption or output a phase transition from solid to liquid or conversely learns. Such materials are called "phase change material" or as "phase change Material (PCM) ". When storing heat into the storage material, the material begins when the temperature is reached of the phase transition to melt and increase then, despite further storage of heat, i. Energy intake, his Do not continue until the material has completely melted. Only then does an increase occur again the temperature. Therefore longer Time despite heat supply no noticeable increase in temperature occurs during the of the phase transition stored heat also "hidden heat" or "latent Called "heat".
Durch den Effekt der latenten Wärmespeicherung ergeben sich im Bereich der technischen Gebäudeausstattung zwei wichtige Vorteile: Zum einen ist es möglich, im Bereich kleiner Temperaturänderungen verhältnismäßig hohe Wärmemengen zu speichern und somit hohe Speicherdichten zu erreichen. Da der Phasenübergang bei konstanter Temperatur über einen gewissen Zeitraum von statten geht, besteht des Weiteren die Möglichkeit, Temperaturschwankungen zu glätten und Temperaturspitzen zu verhindern. Letzteres ist vor allem in moderneren Gebäuden wichtig, die häufig weniger Speichermasse und große Glasflächen aufweisen, so dass insbesondere beim solaren Energieeintrag hohe Lastspitzen auftreten.By the effect of latent heat storage There are two important areas in the field of technical building equipment Advantages: Firstly, it is possible in the range of small temperature changes relatively high amounts of heat to store and thus to achieve high storage densities. Since the Phase transition at constant temperature over exists over a period of time, there is also the Possibility, Smooth temperature fluctuations and to prevent temperature peaks. The latter is mostly in more modern buildings important, often less storage mass and big glass surfaces have, so that in particular the solar energy input high Load peaks occur.
Bekannte Phasenwechselmaterialien bestehen aus Salzhydraten oder aus Parafin. Dabei werden die Materialien bei dem konkreten Anwendungsfall so ausgelegt, dass der Schmelzpunkt bzw. der Schmelzbereich in einer für die zu lösende Aufgabe günstigen Bandbreite liegt.Known Phase change materials consist of salt hydrates or paraffin. The materials are in the specific application so designed so that the melting point or the melting range in one for the to be solved Task favorable Bandwidth is.
Bei
der Anwendung von Phasenwechselmaterialien auf dem Gebiet der technischen
Gebäudeausstattung
ist es aus der
Aufgrund der gewählten Form der Wärmetauscherelemente ist der Wärmeübergang bei der Anströmung durch die Luft nicht optimal. Die kompakte Form der Wärmetauscherelemente, die keine flache, d.h. Lamellenform besitzen, führt zu einem schlechten Oberflächen-Volumen-Verhältnis.Due to the selected shape of the heat exchanger elements, the heat transfer in the air flow through the air is not optimal. The compact shape of the heat exchanger elements that no have flat, ie lamellar shape, resulting in a poor surface-to-volume ratio.
Ferner
ist in der
Aus
der
Die Leitungssysteme sowohl im Kühlabschnitt als auch im Heizabschnitt sind jeweils als mäanderförmig verlegte Rohre ausgebildet, die innerhalb einer als Wärmetauscher wirksamen großflächigen Platte angeordnet sind. Diese Platten bilden die Begrenzungen der Luftkanäle, innerhalb derer mittels einer Luftfördereinrichtung eine gerichtete Durchströmung erzeugt wird. Zum einen ist bei diesem bekannten System der Wärmeübergang verbesserungsfähig, zum anderen ergibt sich eine vergleichsweise hohe Strömungsgeschwindigkeit, die sowohl im Bereich des Luftaustritts aus einer Stirnseite der bekannten Vorrichtung als auch im Bereich des gegenüberliegenden Lufteintritts zu Zugerscheinungen führen kann.The Piping systems both in the cooling section as well as in the heating section are each designed as meandering laid pipes, within a heat exchanger effective large-area plate are arranged. These plates form the boundaries of the air ducts, inside derer means of an air conveyor a directed flow is produced. First, in this known system, the heat transfer improved, on the other hand results in a comparatively high flow rate, both in the area of the air outlet from one end of the known device as well as in the area of the opposite Air intake can lead to drafts.
Aufgabetask
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Temperieren von Räumen vorzuschlagen, die einfach herzustellen ist und sich durch einen guten Wärmeübergang zwischen den Wärmetauscherelementen und der Luft des zu temperierenden Raumes auszeichnet, wobei sowohl ein hinreichender Anteil an konvektivem Wärmeübergang als auch ein hinreichender Anteil an Wärmeübergang durch Strahlung gegeben sein soll.Of the Invention is based on the object, a device for tempering of spaces To propose, which is easy to manufacture and by a good heat transfer between the heat exchanger elements and the air of the room to be tempered, both a sufficient amount of convective heat transfer as well as a sufficient Proportion of heat transfer should be given by radiation.
Lösungsolution
Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wärmetauscherelemente jeweils ein Phasenwechselmaterial aufweisen, das in Längsrichtung des Wärmetauscherelements verteilt angeordnet und wärmeleitend mit diesem verbunden ist.outgoing from a device of the type described above, this is Task according to the invention thereby solved, that the heat exchanger elements each having a phase change material, in the longitudinal direction the heat exchanger element arranged distributed and thermally conductive with this is connected.
Die
erfindungsgemäße Kombination
einer Mehrzahl von lang gestreckten lamellenförmigen Wärmetauscherelementen mit dem
hoch speicherfähigen
Phasenwechselmaterial bewirkt einen optimalen Wärmeübergang sowohl unter dem Gesichtspunkt
der Konvektion als auch der Wärmestrahlung. Die
Vielzahl der lamellenförmigen
lang gestreckten Wärmetauscherelemente
ermöglicht
eine Durchströmung
zwischen benachbarten Elementen, z.B. im Kühlfall eine abwärts gerichtete
Strömung
niedriger Geschwindigkeit über
die gesamte mit der Vorrichtung belegte Deckenfläche. Hier unterscheidet sich die
erfindungsgemäße Vorrichtung
insbesondere von dem Prinzip der aus der
Im
Unterschied zu dem in der
Die Erfindung weiter ausgestaltend ist vorgesehen, dass sich das Phasenwechselmaterial in einem sich in Längsrichtung des jeweiligen Wärmetauscherelements erstreckenden Hohlraum im Inneren des jeweiligen Wärmetauscherelements angeordnet ist, wobei der Hohlraum über einen sich über die gesamte Länge des Wärmetauscherelements erstreckenden Öffnungsquerschnitt zugänglich ist. Auf diese Weise wird für das Phasenwechselmaterial ein genau definierter Aufnahmenraum geschaffen, wobei aufgrund der Zugänglichkeit über eine gesamte Längsseite des Wärmetauscherelements die Montage ganz wesentlich vereinfacht wird. So erübrigt es sich, das Phasenwechselmaterial stirnseitig in die lang gestreckten Wärmetauscherelemente einbringen zu müssen, was sich insbesondere bei großen Längen als sehr nachteilig erweisen würde.The Invention further ausgestaltend is provided that the phase change material in a longitudinal direction the respective heat exchanger element extending cavity in the interior of the respective heat exchanger element is arranged, wherein the cavity over a over the whole length the heat exchanger element extending opening cross-section accessible is. This way is for the phase change material created a well-defined recording space, being due to the accessibility over a entire longitudinal side the heat exchanger element the assembly is greatly simplified. So it is unnecessary the phase change material frontally into the elongated heat exchanger elements to have to bring in which is especially great for long lengths would be very detrimental.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht außerdem darin, dass das Wärmetauscherelement aus zwei in Längsrichtung parallel zueinander verlaufenden Profilen zusammenge setzt ist und dass beide Profile zwischen sich den Hohlraum einschließen, in dem sich das Phasenwechselmaterial befindet. Das Einbringen des Phasenwechselmaterials erfolgt im nicht zusammengefügten Zustand der beiden Profile, so dass eine hervorragende Zugänglichkeit gegeben ist. Nach dem Zusammenfügen der Profile ist das Phasenwechselmaterial geschützt im Inneren des Hohlraumes angeordnet.A Further development of the invention consists in that the heat exchanger element from two in the longitudinal direction is composed of mutually parallel profiles and that both profiles between them enclose the cavity in which the phase change material is located. The introduction of the phase change material done in unassembled Condition of the two profiles, allowing excellent accessibility given is. After joining the profile is the phase change material protected inside the cavity arranged.
Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Profil im Querschnitt flach rechteckförmig und ein weiteres Profil im Querschnitt flach rinnenförmig ausgebildet ist. Im zusammengesetzten Zustand ergibt sich somit eine von den Umrissen her insgesamt flach rechteckige Querschnittsform mit innerem, im Querschnitt flach rechteckförmigem Hohlraum.Further It is suggested that a profile in the cross section be flat and rectangular another profile in cross-section is flat channel-shaped. In the composite Condition thus results in a total of the outlines her flat rectangular cross-sectional shape with inner, rectangular in cross section rectangular cavity.
Alternativ zu Wärmetauscherelementen aus zwei Profilteilen ist auch eine einstückige Profilform möglich, wobei das Wärmetauscherelement in diesem Fall von einem im Querschnitt U-förmigen Profil, vorzugsweise einem Aluminium-Strangpressprofil gebildet ist. Die Einbringung des Phasenwechselmaterials kann in diesem Fall über den sich über die gesamte Länge des Wärmetauschelements erstreckenden Öffnungsquerschnitt erfolgen.alternative to heat exchanger elements from two profile parts and a one-piece profile shape is possible, wherein the heat exchanger element in this case of a cross-sectionally U-shaped profile, preferably an aluminum extruded profile is formed. The contribution of the phase change material can in this case via the on the whole length of the heat exchange element extending opening cross-section respectively.
Um einen guten Wärmeübergang von dem Wärmeträgermedium auf das Phasenwechselmaterial zu erhalten, sollten sich die Rohrleitungsabschnitte innerhalb des Hohlraums für das Phasenwechselmaterial befinden.Around a good heat transfer from the heat transfer medium on the phase change material, the pipe sections should within of the cavity for the phase change material are located.
Um den Wärmeübergang von dem Rohrleitungssystem in die Lamellen zu verbessern, ist vorgesehen, dass die als Aluminium-Strangpressprofil ausgeführten Wärmetauschelemente den jeweiligen Rohrleitungsabschnitt mit einem Winkel von mehr als 180° umschlingen. Neben dem sehr guten Wärmeübergang wird auf diese Weise auch eine mechanisch feste Verbindung ohne zusätzliche Bauteile erreicht.Around the heat transfer from the piping system into the fins is intended in that the heat exchanger elements designed as extruded aluminum profiles cover the respective pipe section wrap around at an angle of more than 180 °. In addition to the very good heat transfer In this way, a mechanically strong connection without additional Achieved components.
Schließlich ist noch vorgesehen, dass die Wärmetauschelemente senkrecht zu der Decke oder Wand ausgerichtet sind und an geradlinigen Rohrleitungsabschnitten eines Rohrmäanders angeordnet sind. Auf diese Weise wird zwischen benachbarten Wärmetauscherelementen ein Raum für einen Strömungsdurchgang freigehalten, so dass beispielsweise im Kühlfall abgekühlte Luft zwischen den Wärmetauscherelementen nach unten in den Raum strömen kann. Dabei können die Lamellen der Wärmetauscherelemente schräg zur abgedeckten Wand- oder Deckenfläche oder aber auch senkrecht hierzu ausgerichtet sein. Eine flächenspezifisch besonders hohe Kühl- bzw. Wärmeleistung wird bei Schrägstellung der Lamellen erzielt, wenn die von den Wärmetauscherelementen insgesamt gebildete Fläche größer ist als die abgedeckte Wand- bzw. Deckenfläche.Finally is still provided that the heat exchange elements are aligned perpendicular to the ceiling or wall and to rectilinear Pipe sections of a Rohrmäanders are arranged. On this way, a space is created between adjacent heat exchanger elements for one Flow passage kept free, so that, for example, cooled in cooling air between the heat exchanger elements can flow down into the room. It can the fins of the heat exchanger elements aslant to the covered wall or ceiling surface or even vertically be aligned to this. A surface-specific particularly high Cooling or heat output becomes skewed of the fins achieved when the total of the heat exchanger elements formed area is larger as the covered wall or ceiling surface.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:The Invention will be described below with reference to embodiments which are described in the Drawing are shown, closer explained. It shows:
Ein
in
Auf
der dem Rohrleitungsabschnitt
Das
in
Bei
der in
Eine
in den
Im
Kühlfall
ergibt sich eine in den Zwischenräumen
Im
Folgenden wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kurz beschreiben: Da übliche
Raumtemperaturen in Gebäuden
im Sommer im Bereich zwischen 23°C
und 26°C
liegen und eine Aufladung des PCM-Speichers in der Nacht erfolgen soll,
ist eine Phasenumwandlung im Bereich zwischen 20°C und 22°C günstig. Eine Abstimmung der handelüblich erhältlichen
Phasenwechselmaterialien auf diese Umwandlungstemperatur ist ohne
weiteres möglich.
In der Nacht wird mit kaltem Wasser im Rohrleitungssystem
Eine alternative Betriebsweise besteht darin, dass tagsüber der aktive Kühlbetrieb bereits früher begonnen wird, so dass die Speicherentladung verzögert wird.A alternative mode of operation is that during the day active cooling mode already started earlier so that the memory discharge is delayed.
Ein besonders vorteilhafte Betriebsweise besteht darin, dass das Wärmeträgermedium, insbesondere Wasser, zur Kühlung des Phasenwechselmaterials, d.h. zur Überführung des selben in den festen Zustand, lediglich mittels eines Kühlturms, d.h. ohne Einsatz einer Kältemaschine, d.h. eines mechanische Energie benötigenden Kältekompressors, gekühlt wird, und zwar vorzugsweise während der Nachtstunden. Bei einer Abstimmung des Phasenwechselmaterials in dem oben beschriebenen Sinn ist es bereits ausreichend, mit Wassertemperaturen zwischen 16°C und 18°C zu arbeiten, um das Phasenwechselmaterial wieder in den festen Aggregatzustand zu überführen. Derartige Temperaturen lassen sich auch in Sommernächten mittels eines auf dem Dach des Gebäudes befindlichen Kühlturms in besonders energieeffizienter Weise erzeugen. Der für die Kühlung benötigte Energiebedarf des Gebäudes lässt sich durch den Verzicht auf konventionelle Kältemaschinen erheblich reduzieren.One particularly advantageous mode of operation is that the heat transfer medium, especially water, for cooling of the phase change material, i. to transfer the same into the fixed one Condition, only by means of a cooling tower, i. Without any effort a chiller, i.e. a mechanical energy-requiring refrigeration compressor is cooled, and preferably during the night hours. At a vote of the phase change material in the sense described above, it is already sufficient, with water temperatures between 16 ° C and 18 ° C too work to restore the phase change material to the solid state to convict. such Temperatures can also be in summer nights by means of a on the Roof of the building located cooling tower produce in a particularly energy-efficient manner. The energy required for cooling of the building let yourself Significantly reduce costs by not using conventional chillers.
- 11
- WärmetauscherelementHeat exchanger element
- 22
- Profilprofile
- 33
- Breitewidth
- 44
- Dickethickness
- 55
- Übertragungsprofiltransfer profile
- 66
- RohrleitungsabschnittPipeline section
- 77
- PhasenwechselmaterialPhase change material
- 88th
- Umhüllungwrapping
- 1111
- WärmetauscherelementHeat exchanger element
- 1212
- Profilprofile
- 1515
- Verbindungsbereichconnecting area
- 2121
- WärmetauscherelementHeat exchanger element
- 2222
- Profilprofile
- 2323
- ÖffnungsquerschnittOpening cross-section
- 2929
- Hohlraumcavity
- 3131
- WärmetauscherelementHeat exchanger element
- 32a, 32b32a, 32b
- Profilprofile
- 3333
- Hohlraumcavity
- 3434
- Abkantungfold
- 3535
- Stirnflächeface
- 36u, 36o36u, 36o
- Strangstrand
- 4040
- Vorrichtungcontraption
- 4141
- Abstanddistance
- 4242
- Deckeblanket
- 4343
- RohrleitungssystemPiping
- 4444
- Zwischenraumgap
- 4545
- Pfeilarrow
- 5050
- Vorrichtungcontraption
- 5151
- Ebenelevel
- 53, 53'53 53 '
- RohrleitungssystemPiping
- 5454
- Ebenelevel
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202006007617U DE202006007617U1 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | A method for heating rooms in buildings has a system of tubing conducting a heat transfer fluid bonded to aluminium panels with phase change outer layers |
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DE202006007617U DE202006007617U1 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | A method for heating rooms in buildings has a system of tubing conducting a heat transfer fluid bonded to aluminium panels with phase change outer layers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE202006007617U1 true DE202006007617U1 (en) | 2007-06-21 |
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ID=38220106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202006007617U Expired - Lifetime DE202006007617U1 (en) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | A method for heating rooms in buildings has a system of tubing conducting a heat transfer fluid bonded to aluminium panels with phase change outer layers |
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DE (1) | DE202006007617U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010099861A1 (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-10 | Rehau Ag + Co | Air-handling ceiling |
EP2468977A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-27 | GiB Gesellschaft für innovative Bautechnologie mbH | Heat-conducting element |
DE202013100848U1 (en) | 2013-02-27 | 2014-03-10 | Yit Germany Gmbh | Device for tempering a room |
-
2006
- 2006-05-11 DE DE202006007617U patent/DE202006007617U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20070726 |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CAVERION DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: M+W ZANDER GEBAEUDETECHNIK GMBH, 70499 STUTTGART, DE Effective date: 20080924 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20090622 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CAVERION DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CAVERION GMBH, 70499 STUTTGART, DE Effective date: 20110215 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20120605 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: BAUER WAGNER PRIESMEYER, PATENT- UND RECHTSANW, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: CAVERION DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: YIT GERMANY GMBH, 80992 MUENCHEN, DE Effective date: 20140218 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENT- & RECHTSANWAELTE BAUER WAGNER PRIESMEY, DE Effective date: 20140218 Representative=s name: BAUER WAGNER PRIESMEYER, PATENT- UND RECHTSANW, DE Effective date: 20140218 |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20140611 |
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R071 | Expiry of right | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BAUER WAGNER PELLENGAHR SROKA PATENT- & RECHTS, DE |