DE202023102668U1 - Surface temperature control system - Google Patents
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Abstract
Flächentemperiersystem,
• mit einer Trägerplatte (1), die eine Vorderseite (2) und eine Rückseite (3) aufweist,
• und mit einer Nut (4), die in der Vorderseite (2) der Trägerplatte (1) verläuft, wobei die Nut (4) dazu bestimmt ist, ein linienförmiges Heizelement (8) aufzunehmen,
• und mit einer Wärmeleitfolie (5), welche die Vorderseite (2) der Trägerplatte (1) bedeckt, und dazu bestimmt ist, das in der Nut (4) angeordnete Heizelement (8) zu kontaktieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfolie (5) mit Öffnungen (7) versehen ist, die wenigstens 1,5 % der Fläche der Wärmeleitfolie (5) ausmachen.
surface temperature control system,
• with a carrier plate (1) which has a front (2) and a rear (3),
• and with a groove (4) running in the front face (2) of the support plate (1), the groove (4) being intended to receive a linear heating element (8),
• and with a thermally conductive foil (5) covering the front side (2) of the support plate (1) and intended to contact the heating element (8) arranged in the groove (4), characterized in that the thermally conductive foil (5 ) is provided with openings (7) which account for at least 1.5% of the area of the thermally conductive foil (5).
Description
Die Erfindung betrifft ein Flächentemperiersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a surface temperature control system according to the preamble of
Aus der
Aus der
Als Weiterentwicklung dieses zuletzt genannten Standes der Technik ist aus der
Die dem zu beheizenden Raum zugewandte Oberfläche wird mit einer Verkleidung versehen. Die Verkleidung kann aus einer Putzschicht, aus Fliesen oder Natursteinplatten bestehen, je nach der gewünschten optischen und funktionalen Ausgestaltung der Wandoberfläche des zu beheizenden Raumes, so dass die genannten Materialien lediglich beispielhaft und nicht abschließend genannt sind.The surface facing the room to be heated is covered. The cladding can consist of a layer of plaster, tiles or natural stone slabs, depending on the desired visual and functional design of the wall surface of the room to be heated, so that the materials mentioned are only given as examples and are not exhaustive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Flächentemperiersystem dahingehend zu verbessern, dass dieses besonders einfach eine möglichst variantenreiche Ausgestaltung der Verkleidung auf einfache Weise sowie die Voraussetzungen für ein vorteilhaftes Raumklima ermöglicht.The object of the invention is to improve a surface temperature control system of this type in such a way that it enables the cladding to be designed as varied as possible in a simple manner and the prerequisites for an advantageous room climate are particularly easy to achieve.
Diese Aufgabe wird durch ein Flächentemperiersystem nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by a surface temperature control system according to
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, eine gelochte Wärmeleitfolie zu verwenden, die nämlich Öffnungen aufweist, die insgesamt wenigstens 1,5 % der Fläche der Wärmeleitfolie ausmachen. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine Wärmeleitfolie typischerweise schlechte Anhaftungseigenschaften aufweist, was beispielsweise auf metallische Wärmeleitfolien aus Aluminium oder Kupfer ebenso zutrifft wie auf graphithaltige Wärmeleitfolien, beispielsweise aus Wärmeleitfolien, die aus Graphit bestehen, z.B. aus expandiertem Graphit. Bei Verwendung einer Wärmeleitfolie aus Kupfer kann vorteilhaft eine entfettete Kupferfolie zur Anwendung kommen, da diese verbesserte Anhaftungseigenschaften aufweist beispielsweise gut mittels eines Klebstoffs an der Trägerplatte befestigt werden kann.In other words, the invention proposes using a perforated thermally conductive foil that has openings that make up a total of at least 1.5% of the area of the thermally conductive foil. The invention is based on the consideration that a thermally conductive foil typically has poor adhesion properties, which applies, for example, to metallic thermally conductive foils made of aluminum or copper as well as to thermally conductive foils containing graphite, for example thermally conductive foils made of graphite, e.g. of expanded graphite. When using a thermally conductive foil made of copper, a degreased copper foil can advantageously be used, since this has improved adhesion properties and can be easily attached to the carrier plate by means of an adhesive, for example.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Öffnungen machen die Wärmeleitfolie durchlässig und haben zwei unterschiedliche Auswirkungen:
- Erstens ermöglichen sie ein vorteilhaftes Raumklima, indem sie nämlich die Wärmeleitfolie wasserdampfdiffusionsoffen ausgestalten, was in der Praxis kurz als „diffusionsoffen“ bezeichnet wird. Wenn die Wärmeleitfolie in einer Ausgestaltung des Flächentemperiersystems mittels eines Klebstoffs an der Trägerplatte befestigt wird, kann durch Auswahl des geeigneten Klebers und der geeigneten Trägerplatte, wenn diese nämlich jeweils selbst diffusionsoffen sind, die diffusionsoffene Ausgestaltung der Gebäudefläche gewährleistet werden, die mit dem Flächentemperiersystem versehen ist, beispielsweise ein Fußboden, eine Wand- oder Deckenfläche des Raumes.
- Firstly, they enable an advantageous room climate by designing the heat-conducting foil to be open to water vapor diffusion, which in practice is referred to as "open to diffusion". If, in one embodiment of the surface temperature control system, the thermally conductive film is attached to the carrier plate by means of an adhesive, the selection of the appropriate adhesive and the suitable carrier plate, if they are each open to diffusion, can ensure that the building surface that is provided with the surface temperature control system is open to diffusion , for example a floor, wall or ceiling surface of the room.
Zweitens ermöglichen die Öffnungen den Durchtritt des Klebstoffs. Da ein Klebstoff verwendet wird, der in Abstimmung mit dem Material, aus dem die Wärmeleitfolien besteht, eine gute Anhaftung an der Wärmeleitfolie sicherstellt, stellt dieser Klebstoff eine hervorragende Grundierung auf der Vorderseite der Wärmeleitfolie dar, so dass auf dieser Grundierung die weitere Verkleidung aufgebaut werden kann, z. B. in Form eines Lehmputzes.Second, the openings allow the adhesive to pass through. Since an adhesive is used that ensures good adhesion to the thermal interface foil in coordination with the material from which the thermal interface foil is made, this adhesive represents an excellent primer on the front side of the thermal interface foil, so that the further cladding is built on this primer can, e.g. B. in the form of a clay plaster.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Flächentemperiersystems ermöglicht beispielsweise folgendes Verfahren bei der Herstellung einer zu temperierenden Raumfläche:
- • Auf die zum Raum gerichtete Oberfläche einer Trägerplatte wird Klebstoff im Überschuss aufgetragen. Im Überschuss bedeutet in diesem Zusammenhang, dass mehr Klebstoff verwendet wird, als ausschließlich zur Befestigung einer Wärmeleitfolie an der Trägerplatte erforderlich ist.
- • Anschließend wird eine Wärmeleitfolie mit ihrer Rückseite auf die Oberfläche der Trägerplatte aufgedrückt und damit in den Klebstoff eingedrückt.
- • Dabei tritt automatisch überschüssiger Klebstoff durch die Öffnungen der Wärmeleitfolie und gelangt so auf die Vorderseite der Wärmeleitfolie.
- • Der überschüssige Klebstoff wird nun auf der Vorderseite der Wärmeleitfolie verstrichen, ggf. wird zusätzlicher Klebstoff verwendet, um einen ausreichend großen Flächenanteil der Vorderseite der Wärmeleitfolie mit Klebstoff zu beschichten. Insbesondere kann die Vorderseite der Wärmeleitfolie annähernd vollflächig mit Klebstoff beschichtet werden. Die Befestigung der Wärmeleitfolie auf der Trägerplatte kann an der Baustelle erfolgen. Alternativ dazu kann sie jedoch unabhängig von der Baustelle bereits werkseitig erfolgen, beispielsweise im Herstellerwerk der Trägerplatte, so dass eine sofort einsatzbereite, verarbeitungsfähige Trägerplatte an der Baustelle bereitgestellt werden kann. Die Montage des linienförmigen Heizelements an der Trägerplatte kann zunächst erfolgt sein, bevor die Wärmeleitfolie an der Trägerplatte befestigt wird - beispielsweise wenn dies an der Baustelle erfolgt. Alternativ kann das linienförmige Heizelement in die Nuten der Trägerplatte eingeführt werden, auch wenn sich die Wärmeleitfolie bereits auf der Trägerplatte befindet. Sofern die Wärmeleitfolie nicht konturgenau auf der Oberfläche der Trägerplatte verläuft, also auch in den Nuten verläuft, wird sie verformt und in die betreffende Nut gedrückt, wenn das Heizelement in die Nut eingelegt wird.
- • Der Klebstoff stellt eine Grundierung auf der Vorderseite der Wärmeleitfolie dar, so dass später - beispielsweise nach dem Abbinden des Klebstoffs - die Verkleidung des Flächentemperiersystems montiert werden kann. Beispielsweise kann eine Putzschicht aufgetragen werden, oder Fliesen, Natursteinplatten oder dergleichen können in einer Dickbett- oder Dünnbett-Mörtel- bzw. Klebstoffschicht verlegt werden.
- • Excess adhesive is applied to the surface of a carrier board facing the room. In this context, excess means that more adhesive is used than is required just to attach a thermally conductive foil to the carrier plate.
- • Then the back of a thermally conductive foil is pressed onto the surface of the carrier plate and thus pressed into the adhesive.
- • Excess adhesive automatically escapes through the openings in the heat-conducting foil and thus ends up on the front side of the heat-conducting foil.
- • The excess adhesive is now spread on the front side of the thermally conductive foil. If necessary, additional adhesive is used to coat a sufficiently large area of the front side of the thermally conductive foil with adhesive. In particular, the front side of the thermally conductive foil can be coated with adhesive almost over its entire surface. The heat-conducting foil can be fastened to the carrier plate at the construction site. As an alternative to this, however, it can already be carried out at the factory independently of the construction site, for example in the manufacturer of the carrier board, so that a carrier board that is ready for use and can be processed immediately can be provided at the construction site. The assembly of the linear heating element on the support plate can be done before the thermally conductive film is attached to the support plate - for example, if this is done at the construction site. Alternatively, the linear heating element can be inserted into the grooves of the carrier plate, even if the heat-conducting foil is already on the carrier plate. If the thermally conductive foil does not run along the surface of the carrier plate with an exact contour, i.e. also runs in the grooves, it will be deformed and pressed into the relevant groove when the heating element is inserted into the groove.
- • The adhesive acts as a primer on the front of the thermally conductive foil, so that later - for example after the adhesive has set - the cladding of the surface temperature control system can be mounted. For example, a plaster layer can be applied, or tiles, natural stone slabs or the like can be laid in a thick-bed or thin-bed mortar or adhesive layer.
Je größer der Flächenanteil der Öffnungen an der Gesamtfläche der Wärmeleitfolie ist, desto besser wird einerseits eine Diffusionsoffenheit und der Durchtritt für den Klebstoff ermöglicht, während andererseits die Leistung in Bezug auf die Wärmeabstrahlung reduziert wird. In ersten, nicht-öffentlichen praktischen Versuchen hat sich ein Flächenanteil der Öffnungen als vorteilhaft herausgestellt, der zwischen 2,5 % und 15 % und insbesondere vorteilhaft bei 5 % liegt.The larger the surface area of the openings in the overall surface of the thermally conductive foil, the better the openness to diffusion and the passage for the adhesive, while the performance in terms of heat radiation is reduced. In first, non-public practical tests, an area proportion of the openings that is between 2.5% and 15% and particularly advantageously 5% has proven to be advantageous.
Streng genommen weist die Trägerplatte typischerweise eine einzige Nut auf, nämlich wenn ein einziges linienförmiges Heizelement auf der Trägerplatte verlegt werden soll. Beispielsweise kann das Heizelement spiralförmig verlaufen. Vorteilhaft und in der Praxis üblich wird es serpentinenförmig oder mäanderförmig verlegt, so dass es überall in derselben Ebene verläuft. Dennoch spricht man in der Praxis üblicherweise von mehreren Nuten, welche die die Trägerplatte aufweist, entsprechend der Darstellung, die sich bei einem Schnitt durch die Trägerplatte ergibt. Die so bezeichneten mehreren Nuten stellen in einem solchen Fall tatsächlich mehrere Abschnitte derselben, durchgehenden Nut dar. Daher wird auch nachfolgend von mehreren Nuten gesprochen, selbst wenn die Trägerplatte nicht zur Aufnahme mehrerer Heizelemente ausgestaltet ist, sondern nur eine einzige, durchlaufende Nut zur Aufnahme eines einzigen linienförmigen Heizelements aufweist. Jedenfalls weist Trägerplatte mehrere nebeneinander - beispielsweise parallel zueinander - verlaufende Nuten auf.Strictly speaking, the support plate typically has a single groove, namely when a single linear heating element is to be laid on the support plate. For example, the heating element can run in a spiral shape. Advantageously and in practice, it is laid in a serpentine or meandering pattern, so that it runs everywhere in the same plane. Nevertheless, in practice one usually speaks of a plurality of grooves which the carrier plate has, corresponding to the illustration that results from a section through the carrier plate. In such a case, the multiple grooves referred to in this way actually represent multiple sections of the same, continuous groove. Therefore, multiple grooves are also referred to below, even if the carrier plate is not designed to accommodate multiple heating elements, but only a single, continuous groove to accommodate one having a single linear heating element. In any case, the carrier plate has a plurality of grooves running next to one another—for example, parallel to one another.
In einer Ausgestaltung ist nicht eine einzige, durchgehende Wärmeleitfolie auf der Vorderseite der Trägerplatte angeordnet, sondern vielmehr eine Anzahl einzelner Bahnen der Wärmeleitfolie. Dies bietet die Möglichkeit, eine Bahn so weit über die Nut zu führen, dass die Bahn nicht nur die Nut abdeckt, sondern auch noch über die Nut hinausragt. Wenn anschließend das linienförmige Heizelement in die Nut eingelegt wird, wird die Wärmeleitfolie nach unten abgewinkelt und in die Nut geklappt. Dabei kann dieser Anteil der Wärmeleitfolie so lang bemessen sein, dass er dem Heizelement, welches typischerweise einen runden Querschnitt aufweist, über 180° seines Querschnitts anliegt. Hierdurch wird eine hervorragende, intensive Wärmeübertragung von dem Heizelement auf die Wärmeleitfolie bewirkt und damit der Wirkungsgrad des Flächentemperiersystems positiv beeinflusst.In one embodiment, not a single, continuous thermally conductive foil is arranged on the front side of the carrier plate, but rather a number of individual strips of the thermally conductive foil. This offers the possibility of running a web so far over the groove that the web not only covers the groove but also protrudes beyond the groove. When the linear heating element is then inserted into the groove, the heat-conducting foil is angled down and folded into the groove. In this case, this portion of the thermally conductive film can be dimensioned so long that it bears against the heating element, which typically has a round cross section, over 180° of its cross section. This results in an excellent, intensive heat transfer from the heating element to the heat-conducting foil and thus has a positive influence on the efficiency of the surface temperature control system.
In einer Weiterbildung der oben beschriebenen Ausgestaltung können die Bahnen so bemessen und auf der Trägerplatte angeordnet sein, dass jede Bahn mit ihren beiden Seitenkanten über beide jeweils benachbarte Nuten ragt, und zwar so weit, dass sich über den Nuten jeweils zwei benachbarte Bahnen der Wärmeleitfolie überlappen. Auf diese Weise können die Überstände, mit denen die Bahnen jeweils über eine Nut ragen, so kurz bemessen werden, dass die Bahnen lediglich über die jeweilige Nut, aber nicht darüber hinaus ragen müssen und dennoch die Nut vollflächig von der Wärmeleitfolie ausgekleidet werden kann, zugunsten eines möglichst großflächigen Kontakts mit dem Heizelement. Da die Bahnen nicht über die jeweils benachbarte Nut hinausragen, behindern sie bei der oben geschilderten Verfahrensweise nicht die Verarbeitung des Klebstoffs, um diesen auf der Vorderseite der Wärmeleitfolie zu verteilen.In a further development of the embodiment described above, the tracks can be dimensioned and arranged on the carrier plate in such a way that each track protrudes with its two side edges over both adjacent grooves, to the extent that two adjacent tracks of the thermally conductive film overlap over the grooves . To this In this way, the overhangs with which the webs each protrude over a groove can be dimensioned so short that the webs only have to protrude over the respective groove but not beyond it and the groove can still be lined with the heat-conducting foil over the entire surface, in favor of as much as possible extensive contact with the heating element. Since the tracks do not protrude beyond the respective adjacent groove, they do not impede the processing of the adhesive in the above-described procedure in order to distribute it on the front side of the thermally conductive film.
Als Klebstoff hat sich bei der Verwendung einer aus expandiertem Graphit bestehenden Wärmeleitfolie ein wasserglasbasierter Klebstoff in ersten Versuchen bewährt, wobei ein derartiger Klebstoff in der Praxis auch unter der Bezeichnung als Wasserglaskleber handelsüblich ist. Wasserglaskleber ist in hohem Maße temperaturstabil, so dass seine Funktion auch bei wechselnden Temperaturbeanspruchungen und angesichts von Temperaturschwankungen über lange Zeit gewährleistet ist.When using a thermally conductive foil consisting of expanded graphite, a water-glass-based adhesive has proven itself in initial tests as an adhesive, with such an adhesive also being commercially available under the name of water-glass adhesive in practice. Water glass adhesive is temperature-stable to a high degree, so that its function is guaranteed over a long period of time even under changing temperature stresses and in the face of temperature fluctuations.
Je nach den klimatischen Bedingungen, denen der zu temperieren der Raum voraussichtlich ausgesetzt sein wird, kann die Trägerplatte aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Für die Wände von Wohnräumen kann vorteilhaft eine Trägerplatte aus natürlichen, organischen Materialien Verwendung finden, beispielsweise eine Holzfaserplatte. Bei hohen Anforderungen an die Druckbelastbarkeit kann die Trägerplatte aus Schaumglas bestehen, beispielsweise wenn das Temperiersystem als Fußbodenheizung dienen soll und der Boden durch schwere Möbel oder, z.B. bei industriellen Einsätzen, durch Fahrzeuge belastet werden wird. Bei zu erwartender hoher Luftfeuchtigkeit, beispielsweise je nach geographischer Verwendung oder in Feuchträumen, kann die Trägerplatte aus einem Kalziumsilikat-Werkstoff bestehen, so dass sie ihr Eigengewicht an Wasser aufnehmen kann, ohne strukturell zu versagen und ohne zu schimmeln.Depending on the climatic conditions to which the room to be tempered is likely to be exposed, the support plate can be made of different materials. A carrier board made of natural, organic materials, for example a wood fiber board, can advantageously be used for the walls of living spaces. If there are high demands on the pressure resistance, the carrier plate can be made of foam glass, for example if the temperature control system is to serve as underfloor heating and the floor will be loaded by heavy furniture or, e.g. in industrial applications, by vehicles. If high humidity is to be expected, for example depending on geographic use or in damp rooms, the carrier board can consist of a calcium silicate material, so that it can absorb its own weight of water without structural failure and without becoming moldy.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der rein schematischen Darstellung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen die
-
1 und2 Querschnitte durch einen Ausschnitt eines Flächentemperiersystems in unterschiedlichen Stadien seiner Montage.
-
1 and2 Cross-sections through a section of a surface temperature control system in different stages of its assembly.
Auf der Vorderseite 2 der Trägerplatte 1 ist eine Wärmeleitfolie 5 angeordnet, die als Folie aus expandiertem Graphit ausgestaltet ist und eine Materialstärke aufweist, die im Bereich von 0,1 bis 1 mm liegt. Die Wärmeleitfolie 5 besteht, um die Vorderseite 2 der Trägerplatte 1 abzudecken, nicht aus einem einzigen Zuschnitt, der sich über die gesamte Vorderseite 2 der Trägerplatte 1 erstreckt. Vielmehr sind in
In
Weiterhin ist in
Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde in
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Bahnen 6 mit ihrem jeweiligen Überstand nicht vollständig über die Nut 4, wie aus
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Vorderseite 2 der Trägerplatte 1 mit einem einzigen Materialzuschnitt einer Wärmeleitfolie 5 abgedeckt sein. Um wirtschaftlich vorteilhaft diese Wärmeleitfolie 5 nicht exakt der Topographie der Vorderseite 2 anlegen zu müssen, kann sie die Nuten 4 überspannen. Anschließend werden Schnitte in die Wärmeleitfolie 5 eingebracht, nämlich dem Verlauf der Nuten 4 folgend, so dass über jeder Nut 4 zwei Überstände der Wärmeleitfolie 5 geschaffen werden, die sich berühren. Beispielsweise kann die Schnittlinie exakt über der Mitte der Nut 4 verlaufen. Die Schnittlinie kann jedoch auch bewusst versetzt von der Mitte verlaufen, so dass ein Überstand der Wärmeleitfolie 5 geschaffen wird, der sich besonders tief in die Nut 4 hinein umklappen lässt, wenn das Heizelement 8 in die Nut 4 eingelegt wird.Deviating from the exemplary embodiment shown, the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Trägerplattebacking plate
- 22
- Vorderseitefront
- 33
- Rückseiteback
- 44
- Nutgroove
- 55
- Wärmeleitfoliethermal foil
- 66
- BahnTrain
- 77
- Öffnungopening
- 88th
- Heizelementheating element
- 99
- Klebstoffadhesive
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 10341255 A1 [0002]DE 10341255 A1 [0002]
- DE 202014104262 U1 [0003]DE 202014104262 U1 [0003]
- WO 2016037606 A2 [0004]WO 2016037606 A2 [0004]
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2023
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