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Die
Erfindung betrifft ein Fußboden-Heizungssystem mit Rohrleitungen
und Heizungsplatten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung gehört zu den hydrostrahlenden Plattensystemen
einer Heizung, die in Betrieben und Wohnräumen anwendbar
ist. Sie sind bei der Heizung oder Kühlung des Fußbodens
sowohl in autonomen Systemen mit Hilfe verschiedener Wärmequellen
als auch in Zentralheizungen einsetzbar.
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In
den Hydrosystemen, die zurzeit vorhanden sind, verwendet man eine
Metall- oder Kunststoffrohrleitung, die in Betonplatten mit Platten
aus Aluminium eingebaut sind (
SE
00/01789 , 3/14, 15.09.2004).
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Es
ist auch ein Heizungssystem für einen Fußböden
bekannt (
Patent-Russland, Nº 2242680 , KLF24D3/12,
2004), das aus fördernden und entgegen gesetzten Rohrleitungen
und Heizungsplatten besteht. Die Platten sind aus zwei rechtwinkligen
Platten, die parallel übereinander angefertigt sind. In
dem Spalt zwischen ihnen gibt es Elemente und zwei fließende
Stutzen, die in zwei gegenüberliegenden Ecken der beiden Platten
angeordnet sind. Es gibt noch Verbindungselemente für die
Verbindung der fließenden Stutzen der Heizungsplatten mit
der Versorgung des Fluids durch die Heizungsplatten. Darüber
hinaus enthält das System ein Varianzelement, das gegenüber
dem entsprechenden Stutzen liegt und eine Varianz des Fluids ermöglicht.
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Dieser
Stand der Technik ist sehr ähnlich einem System mit wärmenden
und kühlenden Elementen des Fußbodens, das aus
Rohrleitungen und Platten mit Rillen besteht. In der Rille gibt
es ein hohles Röhrchen mit einem inneren Hydroträger.
Die Rillen liegen so, dass sie diese Platten in verschiedene Konfigurationen verbinden.
Zu jeder Platte ist ein wärmeleitender Bogen angefertigt,
der eine wärmeleitende Fläche bildet.
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In
den traditionellen Systemen für die Aufrechterhaltung einer
konstanten Temperatur ist ein großes Volumen eines Wärmeträgers
erforderlich. Der Wärmeträger zirkuliert in Röhren,
was zu einem großen Aufwand an Strom und Heizmaterial führt.
Moderne Systeme reagieren wegen der großen Wärmemasse
und der Wärmefestigkeit sehr langsam auf die Änderungen
der Wärmebelastungen. Die Zeit der Heizung wird in Stunden
und Tagen gemessen.
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Darüber
hinaus haben die vorhandenen Systeme verschiedene Konstruktionen,
die sich sehr stark voneinander unterscheiden. Sie werden in der
Regel vor Ort angefertigt. Sie erfordern zusätzlichen Aufwand und
technische Lösungen wegen des großen Gewichtes
der Platten. Ihre Aufstellung ist nur von Fachleuten machbar und
nimmt viel Zeit in Anspruch. Dabei sind die Rohrleitungen für
die Arbeiter, die die Fußböden belegen, nicht
zu sehen. Deshalb können die Rohre beschädigt
werden.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein höchst effektives Heizungssystem
zu schaffen, das in Wohnräumen und in Betrieben anwendbar
ist.
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Die
gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Damit
wird erreicht:
- a) eine Kürzung der
Länge der Rohrleitungen und des Volumens des Wärmeträgers
und ein entsprechendes Einsparen von Strom und Heizmaterial.
- b) Eine Kürzung der Heizungszeit und der Zeit der Reaktion
auf die Belastungen.
- c) Eine Vereinfachung der Konstruktion und deren Betriebs.
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Die
technischen Ergebnisse werden dadurch erreicht, dass
- a) Das Heizungssystem von Z-Rohrleitungen und Elemente für
eine Wärmeübertragung in den hohlen Rohren enthält.
Die Röhren liegen in parallel liegenden Rillen (Nuten).
- b) Als Mittel der Wärmeübertragung verwendet
man Z-Rohrleitungen, die einzelne hermetisch zugelötete Metallrümpfe
mit einer Zone zur Verdunstung und einer Zone zur Kondensation darstellen.
In den inneren Teil der Rümpfe wird ein flüssiger
Wärmeleiter hineingepumpt. Jede Z-Rohrleitung ist unter
einem Winkel von 2–3 Grad an die fördernde Rohrleitung
angeschlossen.
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In
dem vorliegenden Heizungssystem wird das Einsparen von Strom und
Heizungsmaterial dadurch erreicht, dass in das System Z-Rohrleitungen
angefertigt werden, die hermetisch zugelötete Rümpfe
mit Zonen der Verdunstung und der Kondensation darstellen, in die
ein flüssiger Wärmeleiter mit einer Supraleitfähigkeit hineingepumpt
ist. Unter dem Einfluss der Temperatur auf die Zone der Verdunstung
wird er schnell erwärmt und bildet eine Brache. Diese Brache
erreicht die Zone der Kondensation, die in der gegenüberliegenden
kalten Seite des Rohres angeordnet ist. Die Brache wird kondensiert
und fließt in die Zone der Verdunstung ab.
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Damit
kann man Wärme bei einem Heizsystem mit Z-Rohrleitungen,
die gleichmäßig verteilt angeordnet sind, in allen
Ecken des Raumes verteilen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Der
Erfinder hat eine Reihe von Versuchen durchgeführt, wobei
er das traditionelle System mit einem System mit Z-Rohrleitungen
verglichen hat. Zu diesem Zweck wurden zwei Räume (2·2
= 2 m) gewählt. In einem Raum hat man das traditionelle
System verwendet, in dem zweiten Raum das Z-Rohrleitungs-System.
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Im
ersten Versuch betrug die Temperatur 40 Grad C. Von diesem Moment
an wurde die Temperatur um jeweils 10 Grad erhöht. Man
hat dabei die Wassermenge gemessen (Tabelle 1). Tabelle 1
| Systeme | Zeit der
Wasserheizung |
| 40C° | 50C° | 60C° | 70C° | 80C° | 90C° |
| Traditionssystem (117,5
Liter) | 15 M. 40 S. | 20 M. 20 S. | 24 M. 30 S. | 29 M. | 33 M. 30 S. | 37 M. 50 S. |
| Z-Rohrleitungssystem
(16.5 Liter) | 3 M. 50 S. | 4 M. 50 S. | 5 M. 50 S. | 6 M. 20 S. | 7 M. 50 S. | 8 M. 20 S. |
| Das Volumen
des Wassers in den Röhren |
| Fläche
des Raumes | 33,1
M2 | 49,6
M2 | 66,1
M2 | 82,6
M2 | 99,2
M2 | 132,2
M2 |
| Traditionssystem
(47 Liter) | 47
lit. | 70,5
lit. | 94
lit. | 117,5
lit. | 141
lit. | 188
lit. |
| Z-Rohrleitungs-System
(6,7 Liter) | 6,7 lit. | 10 lit. | 13,4 lit. | 16,8 lit. | 20 lit. | 26,8 lit. |
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Im
zweiten Versuch hat man in beiden Räumen die Temperatur
auf etwa 50 Grad eingestellt. Danach hat man im Laufe von 30 Minuten
jede Minute an ausgewählten Punkten die Temperatur gemessen
(Tabelle 2). Tabelle 2
| Zeit
(min) | t° der Luft am Eingang
(C°) | Temperatur
(t°) des warmen Wassers (C°) | Durchschnittliche t° des war. Wassers (C°) | Zirkulationsvolumen
(1/h) | Strom
(W) | Brennstoff
(g) | Druck
(kg/cm2) |
| | |
| Eingang | Ausgang | Eingang | Ausgang |
| Traditions-System |
| durchschnittliche | 18,52 | 52,5 | 49,09 | 50,8 | 172,1 | 1,77 | 2,67 | 0,39 | 0,1 |
| Z-Rohrleitungs-System |
| durchschnittliche | 18,15 | 53,43 | 50,27 | 51,85 | 171,9 | 0,8 | 1,67 | 0,18 | 0,1 |
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Im
dritten Versuch wurde der Fußboden auf 31 Grad aufgewärmt,
danach hat man im Laufe einer Stunde die Temperatur des Fußbodens
gemessen (Tabelle 3).
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Tabelle
3
| Zeit
(min) | Traditions-System | Z-Rohrleitungs-System |
| Zirkulationsvolumen
(1/h) | Brennstoff
(g) | Strom
(W) | Temperatur
des Fußbodens | Zirkulationsvolumen
(1/h) | Brennstoff
(g) | Strom
(W) | Temperatur
des Fußbodens |
| 5 | 172 | 120 | 6 | 11,5 | 170 | 100 | 5 | 12,6 |
| 10 | 172 | 170 | 14 | 12,2 | 172 | 120 | 9 | 19,8 |
| 15 | 172 | 190 | 23 | 14 | 172 | 120 | 13 | 22,2 |
| 20 | 172 | 220 | 32 | 15,9 | 172 | 120 | 17 | 21,9 |
| 25 | 172 | 230 | 39 | 17,7 | 172 | 120 | 21 | 24 |
| 30 | 172 | 250 | 48 | 19,3 | 172 | 140 | 26 | 24,7 |
| 35 | 172 | 280 | 57 | 21,3 | 173 | 140 | 29 | 25,4 |
| 40 | 172 | 280 | 65 | 23 | 172 | 170 | 34 | 26,5 |
| 45 | 172 | 300 | 73 | 24,8 | 173 | 170 | 38 | 28,1 |
| 50 | 172 | 330 | 82 | 26,4 | 173 | 190 | 42 | 29,3 |
| 55 | 172 | 330 | 90 | 27,6 | 173 | 190 | 43 | 31,1 |
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Die
Analyse der Angaben zeigt, dass mit dem Z-Rohrleitungs-System weniger
Zeit in Anspruch genommen wird (Unterschied 18 Minuten, außerdem
ist weniger Brennstoff erforderlich (zweifach weniger) und dementsprechend
auch weniger Strom (2,5 weniger).
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1 beide
Systeme,
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2 die
Draufsicht auf die Z-Rohrleitungen,
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3 eine
Z-Rohrleitung im Schnitt und
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4 eine
Z-Rohrleitung in Ansicht B.
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Das
System enthält eine fördernde Rohrleitung 1 und
eine entgegen gesetzte Rohrleitung 2, in denen ein Wärmeträger 3 zirkuliert,
z. B. heißes Wasser und ein Mittel 4 zur Wärmeübertragung.
Das sind die Z-Rohrleitungen 5. Jedes Rohr ist aus einzelnen
Rümpfen 6 angefertigt und weist eine Zone 7 zur
Verdunstung und eine Zone 8 zur Kondensation auf. In den
inneren Teil dieser Zonen 7 und 8 wird ein flüssiger
Wärmeleiter 9 eingepumpt. Die Z-Rohrleitungen 5 liegen
in Rillen 10 der Oberfläche 11 von Heizungsplatten 12 und
sind unter einem Winkel von 2–3° an die Rohrleitung 1 angeschlossen.
Bezüglich der Fläche 13 der Heizungsplatten 12 ist über
den Rohren 4 eine wärmeleitende Fläche 14 vorhanden.
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Das
System funktioniert in folgender Weise:
Über die Rohrleitung 1 fließt
der Wärmeträger 3, z. B. Wasser, zwei
Mittel 4 der Wärmeübertragung, d. h.
zu den Z-Rohrleitungen 5. Die Z-Rohrleitungen 5 liegen
in den Rillen 10 der Oberfläche 11 der
Heizungsplatten 12. Je nach der Bewegung des Wärmeträgers 3 entlang
der Rohrleitung 1 gelangt er an eine Z-Rohrleitung 5. In
der Kontaktzone wird der Rumpf 6 erwärmt, der
an die Rohrleitung 1 angeschlossen ist. Unter dem Einfluss der
Temperatur wird der Wärmeleiter 9 im Rumpf 6 in
der Zone 7 der Verdunstung erwärmt und beginnt
zu verdunsten. Die entstehende Brache kommt in den Rumpf 6 und
danach in die kalte Zone 8 der Kondensation. Dort gibt
sie die Wärme ab und kondensiert.
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Das
gebildete Kondensat fließt wegen des Rumpfes 6,
der an die Rohrleitung 1 angeschlossen ist unter einem
Winkel von 2–3° bezüglich der Fläche 13 der
Heizungplatten 12 in die Zone 8 der Kondensation.
Die auf solche Weise erwärmten Z-Rohrleitungen 5,
die entlang der Rohrleitung 1 liegen, beginnen die Wärme
in die wärmeleitende Fläche 14 abzugeben.
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Das
vorliegende System funktioniert auch analogisch bei der Kühlung
des Fußbodens.
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Das
Heizungssystem mit Z-Rohrleitungen kann in Betrieben und Wohnräumen
angewendet werden. Es ermöglicht eine höchst effektive
Heizung oder Kühlung des Fußbodens. Zudem wird
der Wärmeträger verringert und Brennstoff und
Kraftstrom eingespart. Die Konstruktion des Systems und dessen Betrieb
werden vereinfacht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - SE 00/01789 [0003]
- - RU 2242680 [0004]