DE2635319A1

DE2635319A1 - Heizanlage mit einer strahlungs- und konvektionsfussbodenheizung

Info

Publication number: DE2635319A1
Application number: DE19762635319
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl Ing Elias
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-21
Filing date: 1976-08-05
Publication date: 1977-03-03
Also published as: US4284130A; FI762303A; ATA583376A; FR2321666A1; SE7609248L; CA1084462A; CH606925A5; AT359696B

Description

Anmelder: Dip.-Ing. Jiri Elias, Zürich (Schweiz)

Heizanlage mit einer Strahlungs- und Konvektionsfußbodenheizung

Die Erfindung betrifft eine Heizanlage mit einer Strahlungsund Konvektionsfußbodenheizung zum 3eheizen eines Raumes mit einem flüssigen Wärmeträger, mit einer Vorrichtung zum Erwärmen des /Järmeträgers, einer Umwälzpumpe, einer Vor- und Rücklaufleitung sowie wenigstens einem Strahlungs- und Konvektion sfußbodenheizungseiement.

Fußbodenheizunger; sind bekannt, welche als Strahlungsheizflächen die Wärme überwiegend durch Strahlung an einen Raum abgeben. Für den Einsatz von Strahlungsheizungen sprechen hygienische und auch ökonomische Vorteile gegenüber den konvektionellen Heizungssystemen. Ein besonderer Vorzug der Strahlungsheizung ist die Staubfreiheit.

Jedoch herrscht nahezu Luftruhe, die von Hygieniker als Nachteil bezeichnet wird. Nach den Forschungsergebnissen über die physiologische Wärmebilanz des Menschen besteht eine Begrenzung der Oberflächentemperatur und der ergebenen Wärme-

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ORIGINAL INSPECTED

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leistung. Für die Fussböden ist die Begrenzung der Oberflächentemperatur mit 26 C gegeben. Beim heutigen Stand der Technik versucht man durch die Fussböden bei den Fenstern und den Aussenwänden mehr Wärme zuzuführen. Trotzdem ist man in einigen Fällen gezwungen, die Fussbodenheizung mit Radiatorenheizung zu kombinieren, oder die empfohlene Oberflächentemperatur (26 C) zu überschreiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Raum-Wärmebedarf vollständig durch die Fussbodenheizung zu decken, bei einem ausgeglichenen Temperaturverlauf und der empfohlenen Oberflächentemperatur (q6 C).

Die erfindungemässe Heizanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Raum mit einem Strahlungs- und Konvektionsfussbodenheizungselement beheizt wird.

Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezugsnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Heizanlage zum Beheizen eines Raumes und eines Nebenraumes in prinzipieller Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B in Fig. 1, mit einer Ausführungsform des Heizelementes,

Fig. 5 eine dritte Ausfuhrungsform eines Heizelementes,

Fig. 6 eine vierte Ausführungsform eines Heizelementes,

Fig. 7 eine fünfte Ausführungsform eines Heizelementes und

Fig. 8 eine sechste Ausführungsform eines Heizelementes .

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Die in der Fig. 1 prinzipiell dargestellte Heizanlage ist zum Beheizen eines Raumes 27 und eines Nebenraumes 28 bestimmt. Diese Heizanlage umfasst eine Vorrichtung 15 zum Erwärmen eines flüssigen Wärmeträgers, eine Vorlaufleitung 17 zum Zuführen des erwärmten Wärmeträgers zu den Heizelementen Fig. 2,3, eine Rücklaufleitung 18 zum Zuführen des abgekühlten Wärmeträgers zum Wärmeerzeuger 15, und eine Umwälzpumpe zum Fördern des Wäremträgers durch das Rohrsystem.

Ein Teilstück des wesentlichsten Elementes eines Heizelementes ist in der Fig. 2,3 dargestellt. Ein solches Heizelement umfasst ein Rohr 1 in einem Hohlraum 9. Der Anfang des Hohlraumes 9 ist mit einer Einflussöffnung 2 und das Ende des Hohlraumes ist mit einer Ausflussöffnung 3 mit dem beheizten Raum 27 verbunden.

Der das Rohr 1 durchströmende Wärmeträger wird in diesem abgekühlt, weil er seine Wärme an das Rohr umgebende Material 5 des zu beheizenden Bodens (Strahlung) und der umgehenden Luft im Hohlraum 9 abgibt. Die erwärmte Luft im Hohlraum 9, welche den beheizten Raum 27 durchströmt, wird durch eine natürliche Ventilation oder Zwangsventilation umgewälzt. Der Anteil der Strahlung zur Konvektion ist durch die umwälzende Luftmenge bestimmt. Es sei beispielsweise angenommen, der Raum 27 habe ein Volumen von 36 m (Länge 5m, Breite 3m, Höhe 2,4m) und ein Wärmebedarf von 1 620 kcal/h (45 kcal/m h). Bei einer mittleren Fussbodenoberflächentemperatur von 26 C und einer Raumtemperatur von 18°C beträgt die Wärmeübergangszahl

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8,9 kcal/m h grd. Die Wärmeabgabe für 1 m Fläche \^ird:

Q₁= 8,9 (26 - 18) = 71,2 kcal/m²h. So deckt die Bodenfläche 15 m² nur 15 χ 71,2 = 1 068 kcal/h.

Eine Vergrösserung der Rohrheizfläche im Boden wäre für ein Wohnraum nicht tragbar, Aveil dann auch die Fussbodentemperatur steigen würde. Die fehlende WärmeIeistung von

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(1 620 - 1 068 =) 552 kcal/h ist durch Konvektion aufzubringen.

Die' erforderliche Luftmenge bei einer Einstromtemperatur von 45 C, spez Wärme von 0,31 kcal/m grd wird:

55 2 c r 3 /,

V ^{= 66 m /h}

Bei einem Oeffnungsquerschnittverhältnis 0,9 und einer Höhendifferenz 0,7 der Ein- und Ausflussöffnung, einem Einfluss-

Öffnungsquerschnitt 1,2 χ 0,03 = 0,036 m , einer Kontraktionszahl 0,6 und einer spez. stündlichen Luftmenge 2 900 m /h ejg'ibt die Luftmenge:

V₂= 2 900 χ 0,7 χ 0,036 = 73 m³/h

Wie aus dem Beispiel deutlich erkennbar ist, ermöglicht die Strahlungs- und Konvektionsfussbodenheizung das Beheizen eines Raumes mit einem hohen Wärmebedarf vollkommen, bei den optimalen Verhältnissen der physiologischen Wärmebilanz des Menschen. Es herrscht dabei nicht Luftruhe, jedoch bleibt die Luftströmung in einem angenehmen Rahmen und sorgt für den ausgeglichenen Temperaturverlauf des beheizten Raumes. Die Nebenräume 28 (Badezimmer, Korridor) mit einem kleineren spez. Wärmebedarf können mit dem Rücklauf beheizt werden. Die Heizanlage mit einer Strahlungs- und Konvektionsfussbodenheizung kann mit den normalen Vorlauftemperaturen 90/70 C betrieben werden, welche der hohen Wirtschaftlichkeit und den günstigen Investitionskosten entspricht.

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Claims

Patentansprüche

..j Heizanlage mit einer Strahlungs- und Konvektionsfussbodenheizung zum Beheizen eines Raumes mit einem flüssigen Wärmeträger, mit einer Vorrichtung zum Erwärmen des Wärmeträgers, einer Umwälzpumpe, einer Vor- und Rücklaufleitung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Raum (2 7) mit einem Strahlungs- und Konvektionsfussbodenheizungselement beheizt \vird (Fig. 2,3), welche mit einem Rohr 1, durch das der Wärmeträger fliesst, in einem Hohlraum (9) (runder Querschnitt) , der durch seinen Anfang, der Einflussöffnung (2) und durch sein Ende, der Ausflussöffnung (3) mit dem beheizten Raum (2 7) verbunden ist; und die erwärmte Luft in einem Hohlraum (9), welche den beheizten Raum (27) durchströmt mit einer natürlichen Ventilation oder Zwangsventilation umgewälzt wird.
2. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das das Heizelement in einem Hohlraum mit ovalem Querschnitt angeordnet ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement in einem Hohlraum mit halbrundem Querschnitt angeordnet ist.
4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement in einem Hohlraum mit viereckigem Querschnitt angeordnet ist.
5. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement in einem Hohlraum mit einem dreieckigen Querschnitt angeordnet ist.

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6. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement neben dem genannten Hohlraum (13) z.B. in einer Ueberzugsschicht angeordnet ist.
7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des flüssigen Wärmeträgers im Rohr, ein elektrisches Heizelement eingeordnet is-t.
8. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Wärmeträger gekühlt, statt erwärmt wird,und die Anlage zur Raumkühlung benutzt wird.

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