DE202011002100U1 - Well-being heating with marginal heating energy expenditure without radiators in the classical sense - Google Patents

Well-being heating with marginal heating energy expenditure without radiators in the classical sense Download PDF

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Abstract

Der Schutzanspruch der erfindungsgemäßen Lösung umfasst
– ein extrem wenig Wärmeenergie verbrauchendes Heizungssystem für Wohn- und wohnähnlich genutzte Räume ohne Heizkörper im klassischen Sinne;
– das Merkmal geringe Masse der Systemkomponenten mit minimaler thermischer Trägheit und hervorragender Regelbarkeit gewünschter Temperaturen;
– die alle Wände eines zu beheizenden Raumes in Fußbodennähe bzw. in einem geeignet gestalteten Fußboden- und/oder Wandkanal umlaufende, mit herkömmlichen Rohrschellen befestigte Heizrohrschlange aus handelsüblichem oder speziell hergestelltem Heizungsrohr, mit Regelventil im Vor- und Absperrventil im Rücklauf an ein übliches Heizsystem angeschlossen – das Heizmedium ist üblicherweise Heizwasser;
– das Merkmal, dass von der Heizrohrschlange nicht mehr die Masse der Raumluft an sich, sondern nur noch ein sehr, sehr kleiner, vor den Raumwänden aufsteigender Anteil davon erwärmt wird;
– das Merkmal, dass sich in erfindungsgemäß beheizten Räumen wegen fehlender zentraler Wärmequelle praktisch keine sonst übliche Luftschichtung einstellt;
– den von der erwärmten Heizrohrschlange...The protection claim of the solution according to the invention comprises
- An extremely low heat energy consuming heating system for residential and residential similar used rooms without radiators in the classical sense;
The feature low mass of the system components with minimum thermal inertia and excellent controllability of desired temperatures;
- The all walls of a room to be heated near the floor or in a suitably designed floor and / or wall channel encircling, fixed with conventional pipe clamps heating coil made of commercial or specially made heating pipe, connected with control valve in the front and shut-off valve in the return to a conventional heating system - The heating medium is usually heating water;
- The feature that is no longer heated by the heating coil, the mass of the room air itself, but only a very, very small, rising in front of the room walls portion of it;
- The feature that adjusts in accordance with the invention heated spaces due to lack of central heat source practically no conventional air stratification;
- that of the heated heating coil ...

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein extrem wenig Wärmeenergie verbrauchendes Heizungssystem für Wohn- und wohnähnlich genutzte Räume ohne Heizkörper im klassischen Sinne, das

  • – geringste Masse und thermische Trägheit aufweist
  • – an Stelle der Raumluft nur eine kleine, vor den Raumwänden aufsteigende Luftmenge erwärmt
  • – sich wegen des geringen Wärmeenergiebedarfes besonders für den Einsatz regenerativer Energiequellen eignet
  • – Bauwerk schonend den Eintrag von Raumluftfeuchte in die Wandoberfläche (und damit Gesundheit gefährdende Schimmelbildung) verhindert
  • – gegebenenfalls in der Wand vorhandene Feuchte schonend austrägt
  • – auf diese Weise den Taupunkt nach außen verlagert
  • – den Wärmewiderstand der Wand erhöht
  • – grundsätzlich mit hersteller- bzw. markenunabhängigen Komponenten realisiert werden kann
  • – optional von einem Mikroprozessor geregelt aktiv den Eintrag von Fremdenergie zur weiteren Senkung des Wärmebedarfes ausnutzt und nutzerbezogene Temperaturprofile präzise einhält.
The invention relates to an extremely low heat energy consuming heating system for residential and residential-like spaces without radiators in the classical sense, the
  • - Has the lowest mass and thermal inertia
  • - In place of the room air, only a small amount of air rising in front of the room walls is heated
  • - Is particularly suitable for the use of renewable energy sources because of the low heat energy requirements
  • - Building gently prevents the entry of indoor humidity in the wall surface (and thus health-threatening mold growth)
  • - Carefully removes any moisture present in the wall
  • - shifted in this way the dew point to the outside
  • - Increased the thermal resistance of the wall
  • - Basically with manufacturer or brand-independent components can be realized
  • - Optionally controlled by a microprocessor actively exploits the entry of external energy to further reduce the heat demand and accurately complies with user-related temperature profiles.

Gegenwärtige Situation:Current situation:

Herkömmliche Heizungssysteme für Wohn- und wohnähnlich genutzte Räume beheizen die Raumluft mit divers gestalteten Heizkörpern, in Wand oder Fußboden angeordneten Heizflächen oder Heizleisten.Conventional heating systems for residential and residential-like rooms heat the room air with diversified radiators, arranged in wall or floor heating surfaces or heating strips.

In herkömmlich beheizten Räumen steigt die mittels zuvor aufgeführten, divers gestalteten Heizkörpern, in Wand oder Fußboden angeordneten Heizflächen oder Heizleisten erwärmte bzw. erhitzte Luft in Richtung Raumdecke auf und führt zur allgemein bekannten Luftschichtung, wobei typischerweise die warme Luft in Deckennähe, die kühlere in Fußbodennähe anzutreffen ist.In conventionally heated rooms rises by means of previously listed, diversely shaped radiators, arranged in wall or floor heating surfaces or heating strips heated or heated air in the direction of the ceiling and leads to the well-known air stratification, typically the warm air near the ceiling, the cooler near the floor can be found.

Alle herkömmlichen Heizungssysteme für Wohn- und wohnähnlich genutzte Räume kennzeichnet ihre vergleichsweise große Masse und daraus resultierend ihre erhebliche thermische Trägheit. Die wiederum führt zwangsläufig zu geringer Regelgeschwindigkeit, verbunden mit geringer Regelgenauigkeit (am deutlichsten wird das bei Fußboden- und Wandheizungen mit 4 bis 6 h Regelzeit) und spürbaren Abweichungen von der Wohlfühltemperatur (besonders bei Fremdenergieeintrag, wie z. B. Sonnenschein oder zusätzlichen Personen im Raum). Das reduziert das Wohlfühlbefinden und steigert den Verbrauch und die Kosten für die Heizung.All conventional heating systems for residential and residential use spaces characterized their comparatively large mass and the resulting significant thermal inertia. In turn, this inevitably leads to low control speed, combined with low control accuracy (this is most evident in floor and wall heating with 4 to 6 h control time) and noticeable deviations from the comfort temperature (especially with external energy input, such as sunshine or additional people in the Room). This reduces the feeling of well-being and increases the consumption and the costs of heating.

Zudem schlägt sich Feuchtigkeit aus der Raumluft an den kühlsten Wandoberflächen nieder, häufig verbunden mit Gesundheit gefährdender Schimmelbildung.In addition, moisture from the room air settles on the coolest wall surfaces, often associated with health-threatening mold growth.

Erfindungsgemäße Lösung:Solution according to the invention:

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einer in Fußbodennähe mit herkömmlichen Rohrschellen befestigte, alle Raumwände umlaufende Heizrohrschlange aus handelsüblichem oder speziell hergestelltem Heizungsrohr. Die alle Raumwände umlaufende Heizrohrschlange wird mit herkömmlichem Regelventil im Vor- und mit Absperrventil im Rücklauf in einen Heizkreislauf eingebunden.The solution according to the invention consists of a heating pipe coil of commercially available or specially produced heating pipe, which is fastened in the vicinity of the floor with conventional pipe clamps and circumscribes all the room walls. The heating coil surrounding all room walls is integrated with a conventional control valve in the upstream and downstream shut-off valve into a heating circuit.

Als Regelventilaufsatz kommen entweder herkömmliche Thermostatregler bzw. deren elektronische Nachfolger oder optional – von einem Mikroprozessor gesteuert – elektronische Stellglieder zum Einsatz.As a control valve attachment either conventional thermostat controller or their electronic successor or optional - controlled by a microprocessor - electronic actuators are used.

Als Wärmequelle dienen übliche Verbrennungskessel für fossile oder nachwachsende Brennstoffe, solar oder von einer Wärmepumpe bzw. von Nachtstrom beheizte Wärmespeicher oder eine Fernwärmeübergabestation, das Heizmedium ist üblicherweise Heizwasser.The heat source used are conventional combustion boiler for fossil or renewable fuels, solar or heat pump or heated by night heat storage or a district heat transfer station, the heating medium is usually heating water.

Baulichen Gegebenheiten folgend kann die Verlegung der Heizrohrschlange ganz oder teilweise in einem entsprechend ausgeführten, die Luftströmung gewährleistende Fußboden- oder zum Raum offenen, die Luftzirkulation nicht behindernden Wandkanal erfolgen.Following structural conditions, the laying of the heating coil can be wholly or partly carried out in a correspondingly designed, the air flow ensuring floor or open to the room, not obstructing air circulation wall channel.

Eine aus ästhetischen oder sonstigen Gründen erforderliche Sichtblende kann problemlos mit Rohrschellen(abstand) an der Heizrohrschlange befestigt werden; der thermisch bedingten Materialausdehnung ist hierbei ebenso – wie bei der Verlegung der Heizrohrschlange – angemessene handwerkliche Sorgfalt zu widmen.A required for aesthetic or other reasons screen can be easily attached with pipe clamps (distance) to the heating coil; The thermally induced material expansion is here - as well as in the laying of the heating coil - dedicate appropriate craftsmanship care.

Funktionsweise:Functionality:

Die wesentlichen Wirkungen der Erfindung bestehen vor allem darin,

  • – dass erfindungsgemäß die Raumluft selbst nicht mehr energieaufwendig erwärmt bzw. erhitzt wird – die erfindungsgemäße Lösung verzichtet auf Heizkörper im klassischen Sinne mit deren erheblichem Wärmeverbrauch ganz;
  • – dass erfindungsgemäß in Fußbodennähe mit handelsüblichen Rohrschellen eine alle Wände des zu beheizenden Raumes umlaufende Heizrohrschlange angebracht und im Vor- mit Regel- und im Rücklauf mit Absperrventil in den Vor- und Rücklauf eines Heizungssystems eingebunden wird;
  • – dass sich erfindungsgemäß an der Oberfläche der vom Heizmedium durchflossenen und erwärmten Heizrohrschlange eine kleine, vergleichsweise sehr kleine Luftmenge erwärmt, die direkt vor der Wand emporsteigt und so erfindungsgemäß einen Warmluftschleier erzeugt;
  • – dass die erfindungsgemäße Lösung für die Erwärmung der sehr kleinen Luftmenge nur sehr wenig Wärmeenergie benötigt, das Delta zwischen Vor- und Rücklauf der alle Wände des zu beheizenden Raumes umlaufenden Heizrohrschlange beträgt üblich < 5°C;
  • – dass die erfindungsgemäße Lösung – weil ohne Heizkörper im klassischen Sinne – sehr massearm ausgeführt ist und deshalb eine unvergleichlich geringe thermische Trägheit aufweist;
  • – dass der erfindungsgemäß erzeugte Warmluftschleier, weil wärmer als die übrige Raumluft, diese – weitgehend – thermisch von den Raumwänden entkoppelt und auf diese Weise den ständigen Wärmeabfluss aus der Raumluft in die Wände – weitgehend – verhindert;
  • – dass sich thermisches Wohlfühlempfinden der Raumnutzer deshalb einstellt, weil der erfindungsgemäß vor allen Wänden der Räume aufsteigende Warmluftschleier einem physiologisch unangenehm (= kalt) empfundenen Wärmeabfluss von der Hautoberfläche der Raumnutzer entgegenwirkt, der Raumnutzer nimmt kein unangenehm empfundenes Wärmegefälle wahr – er fühlt sich wohl;
  • – dass der erfindungsgemäß vor allen Wänden der Räume aufsteigende Warmluftschleier zudem – weitgehend – den Kontakt der Feuchtigkeit aus der Raumluft mit den Raumwänden verhindert, auf diese Weise vermeidet die Erfindung wirksam das Kondensieren von Luftfeuchtigkeit an den Grenzschichten der Wände und die Bildung Gesundheit gefährdenden Schimmels – von daher eignet sich das erfindungsgemäße System ganz besonders auch für den Einsatz in historischen Bauwerken;
  • – dass die erfindungsgemäß vor allen Wänden der Räume aufsteigende Luft eine sehr geringe Luftfeuchte aufweist und sich so als Folge der Feuchtedifferenz zur Wand ein die Bausubstanz außerordentlich schonender Trocknungseffekt einstellt, verbunden sowohl mit der Erhöhung des Wärmewiderstandes der Wand wie auch der Verlagerung des Taupunktes weiter nach außen;
  • – dass sich die Raumluft infolge fehlender „zentraler” Wärmequelle praktisch nicht mehr in „warme Luft oben” und „kalte Luft unten” schichtet das erhöht das Wohlfühlempfinden der Raumnutzer;
  • – dass das System die Temperaturführung in den erfindungsgemäß beheizten Räumen auf völlig neue Weise mit moderner Mikroprozessorsteuerung ermöglicht, nutzungsindividuell vorprogrammierbare Wunschtemperaturverläufe schnell und weitgehend trägheitsarm einhält und aktiv jeglichen Fremdenergieeintrag zur weiteren Wärmeverbrauchssenkung berücksichtigt; ersatzweise kann die Temperaturregelung in Räumen mit der erfindungsgemäßen Lösung auch mit herkömmlichen Thermostatventilen (oder modernen elektronischen Regelaufsätzen) erfolgen;
  • – dass das erfindungsgemäße System sowohl für Neubauten wie auch in Sanierungsprozesse bestehender Bauten eingebunden und – auf Kundenwunsch – auch parallel zu einem Heizkörper (dann praktisch ohne dessen Nutzung) appliziert werden kann;
  • – dass sich das System erfindungsgemäß auch für eine problemlose gemeinsame Applikation mit einer (bestehenden) Fußbodenheizung in der Art eignet, dass die Fußbodenheizung die in Verbrauch drastisch geminderte, praktisch ungeregelte Grundlast (Temperierung) und die Heizrohrschleife die schnell reagierende Regelleistung darstellt;
  • – dass eine gegebenenfalls notwendige Wärmemengen-Verbrauchserfassung kundenfreundlich mit den tatsächlichen Verbrauch direkt anzeigenden handelsüblichen Wärmemengenzählern realisiert werden kann;
  • – dass die erfindungsgemäße Lösung grundsätzlich mit hersteller- bzw. markenunabhängigen Komponenten realisiert werden kann;
The main effects of the invention are, above all,
  • - That according to the invention, the room air itself is no longer heated or heated energy consuming - the inventive solution dispenses with radiators in the classical sense with their considerable heat consumption completely;
  • - That according to the invention mounted near the floor with commercial clamps a all walls of the room to be heated circulating heating coil and is integrated in the upstream and in the return with shut-off valve in the flow and return of a heating system;
  • - According to the invention, a small, comparatively very small quantity of air, which rises directly in front of the wall and according to the invention produces a warm air curtain, is heated on the surface of the heating coil through which the heating medium flows and heated.
  • - That the solution according to the invention for heating the very small amount of air requires very little heat energy, the delta between flow and return of all the walls of the space to be heated circulating heating coil is usually <5 ° C;
  • - That the solution according to the invention - because without radiator in the classical sense - is designed very low mass and therefore has an incomparably low thermal inertia;
  • - That the hot air curtain according to the invention, because warmer than the rest of the room air, this - largely - thermally decoupled from the room walls and in this way the constant heat flow from the indoor air into the walls - largely - prevented;
  • - That thermal well-being feeling of the room user therefore sets in because the inventively rising from all walls of the rooms warm air curtain counteracts a physiologically unpleasant (= cold) perceived heat flow from the skin surface of the room user, the room user perceives no uncomfortable perceived heat gradient - he feels comfortable;
  • That the warm air curtain ascending in front of all walls of the rooms also largely prevents the contact of the moisture from the room air with the room walls, in this way the invention effectively avoids the condensation of humidity at the boundary layers of the walls and the formation of health-threatening mold, Therefore, the system of the invention is particularly suitable for use in historical buildings;
  • - That according to the invention ascending air in front of all walls of the rooms has a very low humidity and thus sets as a result of the difference in humidity to the wall a the building fabric extremely gentle drying effect, connected both with the increase of the thermal resistance of the wall as well as the shift of the dew point on Outside;
  • - that the room air due to lack of "central" heat source practically no longer in "warm air above" and "cold air below" layers that enhances the well-being of the room users;
  • - That the system allows the temperature control in the heated space according to the invention in a completely new way with modern microprocessor control, quickly and largely low inertia complies with the use of pre-programmable desired temperature profiles and actively takes into account any external energy input for further heat consumption reduction; Alternatively, the temperature control in rooms with the solution according to the invention with conventional thermostatic valves (or modern electronic Regelaufsätzen) take place;
  • - That the system of the invention for both new buildings as well as in renovation processes of existing buildings involved and - at the request of customers - even parallel to a radiator (then practically without its use) can be applied;
  • - That the system according to the invention for a smooth common application with a (existing) floor heating in the way that the underfloor heating drastically reduced in consumption, virtually unregulated base load (temperature) and the Heizrohrschleife represents the fast-reacting control power;
  • - That an optionally necessary heat quantity consumption detection can be realized customer friendly with the actual consumption directly indicating commercial heat meters;
  • - That the inventive solution can in principle be realized with manufacturer or brand-independent components;

Claims (1)

Der Schutzanspruch der erfindungsgemäßen Lösung umfasst – ein extrem wenig Wärmeenergie verbrauchendes Heizungssystem für Wohn- und wohnähnlich genutzte Räume ohne Heizkörper im klassischen Sinne; – das Merkmal geringe Masse der Systemkomponenten mit minimaler thermischer Trägheit und hervorragender Regelbarkeit gewünschter Temperaturen; – die alle Wände eines zu beheizenden Raumes in Fußbodennähe bzw. in einem geeignet gestalteten Fußboden- und/oder Wandkanal umlaufende, mit herkömmlichen Rohrschellen befestigte Heizrohrschlange aus handelsüblichem oder speziell hergestelltem Heizungsrohr, mit Regelventil im Vor- und Absperrventil im Rücklauf an ein übliches Heizsystem angeschlossen – das Heizmedium ist üblicherweise Heizwasser; – das Merkmal, dass von der Heizrohrschlange nicht mehr die Masse der Raumluft an sich, sondern nur noch ein sehr, sehr kleiner, vor den Raumwänden aufsteigender Anteil davon erwärmt wird; – das Merkmal, dass sich in erfindungsgemäß beheizten Räumen wegen fehlender zentraler Wärmequelle praktisch keine sonst übliche Luftschichtung einstellt; – den von der erwärmten Heizrohrschlange aufsteigenden, nur marginal Wärmeenergie verbrauchenden und Mehrfachwirkung entfalten Warmluftschleier; – die weitgehende Verhinderung des Niederschlages von Luftfeuchte aus der Raumluft in die Raumwandoberflächen; – die Verhinderung von Gesundheit gefährdender Schimmelbildung; – den sehr langsamen, das Bauwerk schonenden Austrag von gegebenenfalls in der Wand vorhandener Feuchte; – die mit zunehmender Trocknung einhergehende Verlagerung des Taupunktes nach außen; – die damit einhergehende Erhöhung des Wärmewiderstandes der Wand; – bei Regelung der Temperaturabläufe in erfindungsgemäß beheizten Wohn- und wohnähnlich genutzten Räumen mit Mikroprozessorsteuerung die aktive Einbeziehung jeglichen Fremdenergieeintrages zur weiteren Senkung des Wärmebedarfes und die Einhaltung nutzerbezogener Temperaturprofile; – die problemlose Einbindung der erfindungsgemäßen Heizrohrschlange in bestehende Heizungssysteme mit herkömmlichen Wärmequellen, wie Kessel für fossile bzw. nachwachsende Brennstoffe oder Fernwärme; – den Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung zusammen mit regenerativen Energiequellen; – eine baulichen Gegebenheiten folgende Verlegung der Heizrohrschlange ganz oder teilweise in einem entsprechend ausgeführten Fußboden- oder zum Raum offenen, die Luftzirkulation nicht behindernden Wandkanal; – dass das System erfindungsgemäß sowohl für Neubauten wie auch in Sanierungsprozesse bestehender Bauten eingebunden und – auf Kundenwunsch – auch parallel zu einem Heizkörper (dann praktisch ohne dessen Nutzung) appliziert werden kann; – dass sich das System erfindungsgemäß auch für eine gemeinsame Applikation mit einer (bestehenden) Fußbodenheizung in der Art eignet, dass die Fußbodenheizung die verbrauchsgeminderte, praktisch ungeregelte Grundlast (Temperierung) und die Rohrschleife die schnell reagierende Regelleistung darstellt; – dass eine gegebenenfalls notwendige Wärmemengen-Verbrauchserfassung kundenfreundlich mit den tatsächlichen Verbrauch direkt anzeigenden handelsüblichen Wärmemengenzählern realisiert werden kann; – dass die erfindungsgemäße Lösung grundsätzlich mit hersteller- bzw. markenunabhängigen Komponenten realisiert werden kann; The protection claim of the solution according to the invention comprises - an extremely low heat energy consuming heating system for residential and residential-like used rooms without radiators in the classical sense; The feature low mass of the system components with minimum thermal inertia and excellent controllability of desired temperatures; - The all walls of a room to be heated near the floor or in a suitably designed floor and / or wall channel encircling, fixed with conventional pipe clamps heating coil made of commercial or specially made heating pipe, connected with control valve in the front and shut-off valve in the return to a conventional heating system - The heating medium is usually heating water; - The feature that is no longer heated by the heating coil, the mass of the room air itself, but only a very, very small, rising in front of the room walls portion of it; - The feature that adjusts in accordance with the invention heated spaces due to lack of central heat source practically no conventional air stratification; - The rising of the heated heating coil, only marginal heat energy consuming and multiple effects unfold warm air veil; - The substantial prevention of the deposition of humidity from the room air in the Raumwandoberflächen; - the prevention of health-threatening mold growth; - The very slow, gentle on the building discharge of possibly existing in the wall moisture; - The associated with increasing drying displacement of the dew point to the outside; - The concomitant increase in the thermal resistance of the wall; - Regulating the temperature processes in inventively heated residential and residential-like spaces with microprocessor control, the active inclusion of any foreign energy input to further reduce the heat demand and compliance with user-related temperature profiles; - The easy integration of the heating coil according to the invention in existing heating systems with conventional heat sources, such as fossil or renewable energy boilers or district heating; The use of the solution according to the invention together with regenerative energy sources; - a structural conditions following laying of the heating coil all or part of a correspondingly executed floor or open to the room, the air circulation does not hinder wall channel; - That the system according to the invention for both new buildings as well as in renovation processes of existing buildings involved and - at the request of the customer - parallel to a radiator (then practically without its use) can be applied; - That the system according to the invention is also suitable for a common application with a (existing) floor heating in the way that the underfloor heating represents the consumption-reduced, virtually unregulated base load (temperature) and the pipe loop, the fast-reacting control power; - That an optionally necessary heat quantity consumption detection can be realized customer friendly with the actual consumption directly indicating commercial heat meters; - That the inventive solution can in principle be realized with manufacturer or brand-independent components;
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