DE2754232A1

DE2754232A1 - Heiz- bzw. kuehlvorrichtung

Info

Publication number: DE2754232A1
Application number: DE19772754232
Authority: DE
Inventors: Ove Bertil Platell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DK541677A; CH630458A5; JPS5380837A; AU3126377A; AU517770B2; GB1591840A; CA1076553A; FR2373026A1; NZ185870A; IT1089761B; NL7713447A; US4186795A; SE7613694L; BR7708121A; NO774152L; FI773653A; BE861489A

Description

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eins Anordnung zum Temperatur- insbesondere itfärmeaustausch zwischen einem Leitungssystem zur Tahrung eines Fluids und einem plattenförmigen, von Luft oder einem anderen gasförmigen Medium umgebenen, Temperatur, insbesondere "iärme ausstrahlenden oder aufnehmenden Bauteil. Dia Anordnung soll insbesondere zur Anwendung in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Lufttemperierung und/oder Solarhsizungen bestimmt sein, die mit einer geringen Temperaturdifferenz zwischen dem plattenförmigen Bauteil und dem ihn umgebenden gasförmigen Medium arbeiten.

Es ist bekannt, daß die Wärme beheizter Räume und Bereiche durch die Raumumgrenzung als Verlustwärnfe entweicht, wtenn die Raumungrenzung außen von einem kälteren Medium umgeben ist. Wärme geht auch durch Ventilation verloren. Diese Wärmeverluste müssen durch Wärmezufuhr zum beheizten Raum, beispielsweise durch die Zufuhr erwärmter Luft, ausgeglichen bzw. ersetzt werden, üblicherweise sind deswegen Raumwände und dergleichen, die Wärme nach außen abstrahlen können, auf der Innenseite thermisch isoliert. Vierden die Innenseiten der Raumwände direkt beheizt, beispielsweise dadurch, daß

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ihnen ein VJärmeträaemoJiun, beispielsweise Lasser, zugeführt wird, so hat der na um odor umgrenzte Bereich die Temperatur der beheizten Flächen, "wird das !^TärmeträgerneuiuKi in unmittelbaren themischen Kontakt mit der gesamten Oberfläche der Rauriuiagrenzung gebracht, so kann die Temperatur dieses Mediums gleich der gewünschten Raumtemperatur sein. Oanit ist dann ein sogenanntes exaktes Niedricj-Temperatur-T'JäriYieabgabesystem gegeben, das im vorliegenden Zusammenhang Niedrigternneratursystem oder LTHE-Systern genannt wird.

In der Praxis ist es nun nicht möglich, ein solches Niedrigtemperaturheizsystem für alle Umgrenzungen eines Raumes vorzusehen, durch die Verlustw'rrme abgegeben v/erden kann. Die Umgrenzungen oder Umgrenzungsteile, durch die die Abgabe von Verlustwärme nicht verhindert werden kann, werden im vorliegenden Zusammenhang als .Järmaverlustf lachen bezeichnet. Decken, feste Wände und Fußböden von Räumen können mit einem solchen Heizsystem versehen werden, während aus aus sich selbst heraus verständlichen Gründen insbesondere Fenster nicht mit einem solchen System versehen werden können. Das wiederum hat zur Folge, daß die durch solche unbeheizbaren Umgrenzungsteile entstehenden Verluste durch erhöhte Temperatur der beheizbaren Umgrenzungsteile ausgeglichen werden müssen.

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Das jedoch erfordert, daß die beheizten Umgrenzungsteile entsprechend den Wärmevarlustflächen beeinflußt werden, weil der effektive Wärmetransfer durch Radiation bewirkt wird. Die notwendige zusätzliche Temperatur ist gering, d.h. in der Größenordnung von einigen Graden.

Der vorherrschande Wärmebedarf bestimmter Räume oder Bereiche ergibt sich für den Fußboden (Kellerräume haben über sich einen beheizten Raum). In diesen Fällen ist die im Rahmen der Niedrigtemperaturheizung wirksame »Jürmeabgabeflache der Fußboden. Im allgemeinen ist in dieser Beziehung die beste Fläche die Decke und/oder die Außenwände, soweit das möglich ist.

Bisher wurde noch kein Keiz- oder Kühlsystem entwickelt, das zufriedenstellend arbeitet und bei dem ein Niedrigtemperaturmedium als Warne- bzw. Kühlquelle verwendet wird. Es wurden zwar Anstrengungen unternommen, um übergroße Wasserradiatoren zu verwenden, damit eine ausreichende Wärmemenge auch aus relativ niedrig temperiertem Wasser gewonnen werden kann. Es hat sich jedoch gazeigt, daß die Radiatorflächen unverhältnismäßig groß werden müßten, wann eine ausreichende Wärmeemission bei einer Wassertemperatur von 25 - 30° C erzielt werden soll.

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Ein anderes bekanntes Verfahren zum Beheizen von Räumen verwandet Rohrschlangen zur Führung des Keizwassers, die dem Fußboden zugeordnet, insbesondere in den Fußboden eingebettet sind. Bei dieser Lösung muß jedoch die Temperatur des Fußbodens so hoch gehalten werden, daß die von Fußboden ausgestrahlte 'Vnrne die durch die Decke und die nauruaußenw'inde abgestrahlten U'irmeVerluste ersetzt. Die abstrahlende Fläche des Fußbodens ist jedoch durch Teppiche und Möbel eingeschränkt, so daß die verbleibende Fläche eine höhere Temperatur haben muß als die Decke einer Deckenheizung, da die Decks im allgemeinen uneingeschränkt als Abstrahlfläche zur Verfügung steht.

Das beste Verfahren für die Λην/endung eines Heizmediums mit niedriger Temperatur zur Beheizung beispielsweise eines Raumes ist deshalb die Beheizung des Raumes von der Decke aus. Dabei wird ein System gerippter Rohre verwendet, die in einem Zwischenraum über der Decke verlegt sind. Die Wirksamkeit der Rippen ist jedoch bei derzeitigen Deckenheizungssystemen zur Führung des Heizwassers sehr gering. Darüber hinaus reichen die Rippen nicht zur Bedeckung der ganzen Decke aus. Daraus resultiert, daß diese Heizungssysteme keine exakten Niedrig-Temperatur-Wärmeabgabesysteme sind. Schließlich benötigen solche Systeme

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in erheblichem Umfang Kupfer und Aluminium als Werkstoffe, wodurch sie teuer sind, insbesondere dann, wenn ein möglichst großer Teil der abstrahlenden Decke init Rippen bedeckt sein soll, um sich einam tliedrigtemneraturheizsystem wenigstens weitgehend anzunähern.

Wenn Gebäude, Uohnhäuser oder Rmiiae mit Solar energie beheizt werden, ist es aus Kostengründen zwecknvi.fiig, nichtfokussierende Flachkollektoren zu verwenden. Die Effizienz solcher Kollektoren ist umso besser, je geringer die Temperatur des wärmeabsorbierenden Mediums sein kann, übliche Heizungen benötigen jedoch eine Durchschnittstemperatur von 50 - 70° C, die die Effizienz der Solarkollektoren verringert. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist es notwendig, eine Heiztechnik zu haben, deren Heizmedium bei niedrigen Temperaturen sowohl in den zu beheizenden Gebäuden, Räumen usw. als auch in den Solarkollektoren effizient ist.

Das Speichern thermischer Energie durch Aufheizen eines geeigneten Vierkstoffes kann im wesentlichen auf zwei Wegen geschehen. Eine erste .Möglichkeit nutzt große Temperaturschwankungen in einem relativ kleinen Volumen. Die nutzbare Speicherkapazität eines vorgegebenen Volumens ist dabei umso größer, je mehr seine Temperatur zur Beheizung

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aines Raumes oder dergleichen abgesenkt v/erden kann. Auch hier wird also ein mit niedrigen Temperaturen arbeitendes Heizsystem benötigt. Eine zweite Möglichkeit zum Speichern thermischer Energie nutzt relativ geringe Tenperatur-Gchwankungen eines relativ großen Volumens. Im Tall solch großer Volumen werden aber entsprechend große Flächen zur Definition des Volunans benötigt, die wiederum entsprechend hohe tfärmeverluste zur Folge haben. Je geringer jedoch die Temperatur des großen Volumens gehalten v/erden kann, desto geringer sind diese Uärmevarluste. /mch hier ist also ein Heizsystem wünschenswert, das mit niedrigen Temperaturen des rfeizmediums auskomr.it, um RHume, Gebäude usw. zu beheizen, wie es beispielsv/eise in der schwedischen Patentanmeldung 7612143-3 beschrieben ist.

Derzeit fallen große Energiemengen als Abwärme an. Ihre Temperatur ist jedoch so gering, daß diese Energiemengen nicht genutzt werden, was zur Folge hat, daß zum Beheizen von Gebäuden unverändert konventionelle Techniken verwendet werden. Auch hier liegt ein Grund vor, die Anwendung von Techniken wünschenswert erscheinen zu lassen, die mit niedrigen Temperaturen arbeiten und die Erschließung großer Wärmemengen ermöglichen. Mit solchen Techniken könnten auch Fernheizungen effektiver gemacht werden.

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"Ianche Gebüude und Wohnhäuser warden derzeit mit VJärmepumpen beheizt. Die VJärme v;ird aus der Umasbungsluft erhalten, und die Pumpe liefert die V.'ärme bei sehr hoher Temperatur. Der Heizfaktor variiert zwischen etwa 1 und Wenn ein ileizungssystsm zur Verfugung stünde, das bei Temperaturen zwischen 25 und 30° C effektiv wäre, könnte eine solche '.iärmenur.ipe mit wesentlich höheren Temperaturen arbeiten. Alternativ könnte man mit einer Wärmepumpe bei sehr kalten Netter ohne zusätzliche Wöxmezufuhr arbeiten. Das Bedürfnis nach einem mit niedrigen Temperaturen arbeitenden Heizsystem ist deshalb auch in einem solchen Fall gegeben.

Eine Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Entwicklung einer Anordnung der eingangs genannten Art, die die aus den obigen Ausführungen sich ergebenden Anforderungen erfüllt, ohne mit den erläuterten Nachteilen behaftet zu sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgem'iß wie folgt gekennzeichnet. Die Leitungen oder Rohre des Leitungs- oder Rohrsystems sind parallel zueinander angeordnet und liegen im wesentlichen frei in einem Luft- oder Gasführungskanal zwischen

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den einander zugekehrten Flächen zweier Bauteile, von denen das eine das eingangs erwähnte plattenförmige Bauteil ist. Durch den Führungskanal strömt das Gas oder die Luft im rechten Winkel zu den Leitungen oder Rohren. Auf diese ./eise wird die Temperatur des Luft- oder Gasstromes im Bereich der das Heizmediur.i fahrenden 'tohrs bzw. Leitungen erhöht, um dann wieder verringert zu werden, weil ein Teil der aufgenommenen TJärme an die WKrmeabstrahlplatte abgegeben wird und dar Heizung eines Raumes dient. Dieser Luft- oder Gasstrom übernimat also die Aufgabe der Rippen von gerippten Rohren, verteilt aber wesentlich besser die iärne auf die ganze Platte. Entsprechendes gilt, wenn die gleiche Anlage der Kühlung dienen soll und die Platte Wärme aus dem zu kühlenden Raum aufnimmt, diese die Wärme an den Luft- oder Gasstrom abgibt und dieser wiederum an den entsprechend temperierten Rohren oder Leitungen abgekühlt wird. Der Wärmeübergang zwischen den Rohren und der Luft bzw. dem Gas wird besonders gut sein, wenn der Strömungskanal bogenförmig um die Rohre herumgeführt ist und gleichsam ein Düseneffekt zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erzielt wird. Die Strömungsführung kann in der 'leise bewirkt werden, daß die den Strömungskanal begrenzenden Flächsn selbst ensprechend konturiert sind, oder auf die ebenen Flächen entsprechende Bauteile aufgesetzt sind. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, die

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Luft- oder Gasführung symmetrisch zu einer Ebene zu machen, in der die Längsachsen der Rohre liegen.

Zweckmäßigerweise wird die bogenförmige Umströrnung der Rohre noch durch Rippen zwischen den tohran und den Platten bzw. den aufgesetzten Führungsteilen kanalisiert, die gleichzeitig der Verbindung zwischen Rohren und Platten dienen und den Abstand zwischen den Platten und P.ohren bestimmen.

Ist die wlrmeabstrahlende (oder aufnehmende) Platte die Decke oder eine Wand eines Raumes, so ist die den Strömungskanal durchströmende Luft zweckmäßigerweise die Raumluft selbst. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die dabei auftretende Lufterwürmung an den Rohren nur von zweitrangiger Bedeutung ist. Primär dient auch hierbei die Luft der übertragung der Wärme von den P.ohren auf die die Wärme abstrahlende Fläche des plattenförmigen Bauteiles, also insbesondere die Decke oder Wand des Raumes.

Ist das plattenförmige Bauteil die Heizplatte ainer Solarheizung, so strömt im Strömungskanal ein Gas zweckmä3igerv/eise in einem geschlossenen Kreis, um die mittels der Heizplatte aufgenommene Wärme an die Rohre und das darin geführte

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Fluid abzugeben und hinter dissen Bauteilen und dem zweiten, den Strömungskanal definierenden plattenförmigen Bauteil wieder an den Anfang des Strömungskanales zu gelangen.

/.us Gründen einer preiswerten Fertigung ist es wichtig, daß die plattenför.nigen Bauteile aus nicht metallischen 'Merkstoffen bestehen können, wie Kunststoff, Plastik, rlolz, Gipskarton und dergleichen und daß auch die Rohre aus Plastik bestehen können.

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Figurenbeschreibung

Zum besseren Verständnis ist die Erfindung und ihre Ausgestaltung nachfolgend an Hand der Zeichnung und an Ausführungsbaispielen, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind, erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Anordnung gemäß der Erfindung in einem

Querschnitt,
Fig. 2 die Temperaturveränderungen an verschiedenen

Stellen entlang der Darstellung gemäß Fig. 1, Fig. 3 in der Ansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen Anordnung, die vorzugsweise einer Holzdecke

zuzuordnen ist,
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine Anordnung

mit Streifen, die zv/ei Flächen gemeinsam sind und Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine weitere Anordnung in Leichtbauweise.

Bei der Lösung gemäß Fig. 1 ist eine Deckenverkleidung 1 vorgesehen, ferner ein Luftführungskanal 2, eine Platte 3 aus undurchlässigem Material, eine Isolierschicht 4 und das Dach 5 des Gebäudes, in dem sich der Raum unter der Decke befindet. In der Platte 3 sind Riemen 6 angeordnet,

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die Plastikrohre 7 aufnehmen, wobei zwischen der Rinnenwand und den Plastikrohren ein Abstand S- basteht. Ein gleicher Abstand besteht zwischen den Plastikrohren 7 und der Wand von ensnrechenden unteren Rinnen 8 auf der Rückseite der Deckenverkleidung 1. Die lichte Höhe des Luf tführungskanales 2 ist mit S„ bezeichnet. Die Plastikrohre führen Wasser mit einer Temperatur von beispielsweise 25 bis 30° C. Durch den Luftführungskanal 2 v/ird Luft in Richtung des Pfeiles Ga geführt.

Die Temperaturänderungen der im Luftführungskanal 2 strömenden Luft bei der Lösung nach Fig. 1 sind in Flg. 2 aufgetragen. Umströmt die Luft ein Rohr 7 mit einer Temperatur von etwa 25° C, wird die Luft erwärmt und diese Temperatur fällt um etwa 2° C ab, bis die Luft das nächste Rohr T erreicht. Dort wird jedoch die Temperatur der strömenden Luft wieder erhöht. Das Let In Flg. 2 durch die Kurve Ta dargestellt. Die TemperaturSchwankungen der Deckenverkleidung 1 sind in Flg. 2 durch die Kurve Tc dargestellt, die die Raumtemperatur Tr um beispielsweise 2,5 bis 3° C erhöht, wenn das gesamte Nledrlg-Temperatur-HelEsystem entsprechend dimensioniert Ist.

Bei der Lösung nach Flg. 3 1st jedes der Rohre 7 der LÖ*ung gemäß Fig. 1 in eine Gruppe aus drei Rohren 31 aufgelöst,

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wobei die jeweils drei Rohre übereinandarlieger. Die Rohre 31 einer tohrgruppe sind miteinander und nit einer ^achverkleidung 32 sowie einer Deckenverkleidung 33 verbunden. Zwischen je zwai Rohren bzw. dem oberen Rohr und der Dachverkleidung sowie dem unteren Rohr und der Deckenverkleidung sind Abstandshalter 34 angeordnet. Die /abstandshalter gewährleisten den Abstand S₁ zwischen den Rohren und zwischen dan Rohren einerseits und der Dachverkleidung 32 bzw. der Deckenverkleidung 33 andererseits. Die Rohre 31 haben rechteckigen Querschnitt und sind aus Plastikmaterial so gefertigt, daß die Rohre 31, die Abstandshalter 34, die Deckenverkleidung 33 und gegebenenfalls die Dachverkleidung 32 einstückig ein gemeinsames Bauelement bilden. Die Dachverkleidung 32 und die Deckenverkleidung 33 können jedoch auch unabhängig von den Baugruppen au3 Rohren 33 und Abstandshaltern aus Preßspanplatten oder dergleichen gefertigt sein.

Bei de» Lösung gemäß Fig. 4 werden streifenförmige Verklei dungen von profilierten Plastiklaisten 41 in in*·» Lage relativ zueinander gehalten. In den Leisten 41 sind Längsbohrungen 42 zur Aufnahme der Rohre 7 vorgesehen und Querschlitze 43. Die Querschlitze haben eine solche Höhe, daß zwischen ihren Wänden und den Rohren 7 der Abstand S. in Fig. 1 besteht. Sie bilden auf diese Weise den in Fig. 1 mit 2 bezeichneten Luftführungskanal. Die Plastikleisten 41

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sind auf Tragbalken 33 montiert, und die Deckenverkleidung kann bei dieser Lösung beispielsweise aus einer dännen Plastikplatte bestehen, die an dir Unterseite der Leisten befestigt ist.

Bei der Lösung nach Fig. 5 ist die !Deckenverkleidung 1 aus beispielsweise einer dünnen Plastikplatte an den Unterseiten parallel verlaufender Plastikstreifen 51 angeklebt. Oie Plastikstreifen 51 sind so profiliert, daß Längsrinnen 52 zur Aufnahme der Plastikrohre 7 und Querstege 53 bestehen. Die Querstego 53 sind so hoch, daß zwischen je zwei Ouerstegen Luftführungskanäle bestehen, die die Rohre 7 in Abstand S₁ ungeben. An den Stegen 53 sind die Plastikstreifan 51 und die Rohre 7 miteinander verklebt. Entsprechend profiliert, d.h. mit Längsrinnen 54 und Querstegen 55 versehen, ist eine dünne Plastikplatte 56, an der die Rohre 7 angeklebt sind und die ihrerseits in geeigneter Weise an diner nicht gezeigten Deckentrag-

konstruktion befestigt ist. Diese Lösung igt besonders

leicht und preiswert.

Der theoretische Hintergrund für die Anwendung der Er findung ergibt sich aus folgendem, wobei folgende Symbole verwendet werden.

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LTIiij = das Niedrig-Temperatur-Wärmeabgabssystem gemäß

der Erfindung mit gleichmäßiger Wärmeabgabe

G... = das fließende Wasser in kg/s

G^ = die strömende Luft in kg/s

Q. = die Gesamtheit der Wärmeabgabe der Rohre (tf) C _t = die Wärmeabgabe an die unmittelbare Umgebung (W) Q. = die Wärmeabgabe in den zu beheizenden Bereich oder Raum

«tot = ^Qtot/A ²

«in ^{= Q}in/A

T . .. j, Ta, Tc, Tr = Temperaturkurven für Wasser

(EU- bzw. abströmend), Luft, Decke (oder Dach)

und Raum, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind (⁰C) θ = die in Flg. 2 definierte Temperaturdifferenr (⁰C) A β b,c * C/FHE-QbereiLKche In m² S. ο Spaltweite für die strömende Luft Im Bereich

der Rohre gemäß Fig. 1 in m S₂ ·= Spaltweite für die strömende Luft über der

LTIin-Flüche gamHß Flg. 1 in m b * die Breite der LTHE-Fläche in m c β die Länge der LTHE-Flache In m d *= der Abetnnd ewlechen den Rohren auf der LTiIE-

öemflß Flg. 1 In ta

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Ij. ~ die Länge» der Luftströmung in Beraich der Heizrohre rrerv'ß Fiq. 1 in π

,„ = die Länge der Luftströmung über der LTIIE-Flüche

außerhalb / . cjipv'ß Fig. 1 in η .. = Jig Wärmeübergangszahl z'/i.schen der Luft und den

bohren (;/ια^{2 0}C)
>₂ = die Wärmeübergangs zahl zv/ischen der Luft und der

LTHiJ-¹? leiche (V/m °C) = die Luftdichte =1,29 kg/m³ _rx = die dynamische Viskosität der Luft = 18x10 Ns/mⁱ ^ = die Wärmeleitzahl von Luft = 0.025 W/m°C ^ , = der Druckabfall der Luft auf ihrem Weg durch LTHE (N/m²)

N . . = die für die Luftströruung G. erforderliche netto 1

Leistung in W

c = die spezifische Wärme von Wasser ρ ν

c =die spezifische Wärme von Luft, pa

Eine LTHE-Fläche verliert unmittelbar nach "außen" an die Umgebung die Wärmemenge C . und gibt durch Radiation nach "innen" in den zu beheizenden Raum die Wärmemenge Q. ab.

Die folgende Beziehung ist für die Ermittlung der für den zu beheizenden Raum erforderlichen Wärmemenge Q. . anwendbar:

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^Qtot ⁼ -in ⁺ °out ⁼ S ^x %, - ^βι; ^{= r}'tot ^{x C}pw ^x *;■? (1)

Abhängig von dem laß, urn das die Oockurij des aanzan Bedarfes Q . mit LTHt möglich ist, vorbl-iibt 3in unterschiedlicher Bedarf an Q. , der von der abcrter.r-ierntur Θ gedeckt waruen kann, die sich hai normaler iaunttrroeratur und praktisch allen dankbaren Oberflächan v;i3 rolqt darstellt:

worin ist

= 5.5

Im Tall eines gut isolierten Raumss, für den ain zufriedenstellend arbeitet, ist C!· nahezu 150 V7 und A= 10 η , wonach

θ = 150 = 2.7°C
5.5x10

Die Wärmemenge, die der Luft an einem Rohr übertragen werden soll, beträgt

q_tot X b X d = G_a X c_pa X 9_a (3)

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voraus sich ergibt

(4)

'a " c χ Ο
oa a

3er 7erm<3 absorbieren ie Ka^az.it" tsflul 1 xc χ S soll

a na ^J a

i:'i Gleichgewicht sain ir.it Jcr .;.Urr.v3Übertragungsfläciia 2x^xb in den b.iia;'ii 5jtr'5HuiK/~.kar.".lsn multipliziert mit der ' JUrmeüberganrjszahl CX₁ der Pl'ichen.

Oie Luft nimmt darait folgende kiär'.ici.iencje auf

^{x c}pa ^{x 9} a = ² ^x -'1 ^{x b x C}S ⁸wa

Die üuft gibt die liärmeuange

' χ b ( α . + α. ) = J, χ b (σ ^+ :t_, χ θ ) (6) ^W2 -out -in ^2 ^aout ^ ac

Die von der Luft aufgenommene Wärraomenge und dia von der Luft abgegebene Wärmemenge sind gleich, d.h. Formel (5) = Formel (6) . Die Abmessungen der Ströniungskanäle sind so gewählt, daß eine la.uinara Strömung vorliegt, worauf sich für jeden Strömungskanal als Ergebnis ergibt:

χ Λ

—- , wobei Nu = 7.5 at (7)

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Der Druckabfall in der laminaren Strömung wird praktisch ausschließlich von den Bedingungen im Strömungskanal S₁ in Bereich der Rohre bestimmt. Im Hinblick darauf gilt folgende Beziehung

12 χ O x ίι_Λ x c χ G^ -a ι a

^tot dx b xj_aX 2 χ S₁ ^{3 (8)}

und wenn i7 = 13 χ 10 Ks/m und K =1.29 kg/α , dann ist

λ 83.7 χ U. χ C χ G_

10⁶xdx b x

Daraus ergibt sich der theoretische Leistungsbedarf zur Erzeugung der Luftströmung G wie folgt

ν = δ χ 5a <¹⁰>

netto - p_tot
Beispiel:

Bei einem Raum sollen folgende Kriterien vorliegen

*tot

.2

q_tot - 40 W/
= 10 m'

2°C
²°^C

b - 3 m

c = 3 m

d = 0.3 m

s* ⁼ 1 nun

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Aus der Beziehung 4 erhält man 40 χ 3 χ 0.3

G₌ = H)OO χ 2 = 0.013 kg/s ( 50 m^J/h)

el

üas sind normale Verhältnisse für ein Schlafzimmer.

Aus der Beziehung 7 ergibt sich

■■* = 7.S χ 0.025 = 94 W/m² χ ⁰C. 2 χ 0.001

Aus den Beziehungen 5 und 3 ergibt sich

⁼ °-°^{32 m (=}

Beziehung 9 ergibt

, 83 7 x 0.032 χ 3 χ 0.018 _{= 16ON/n}2 ° 1O^b χ 0.3 χ 3 χ 10~^y

Schließlich ergibt sich aus der Beziehung

^Nnetto - ¹⁶° ^{x 2}TT₂T - ²·^{2 W} 2.2 Watt sind ohne Bedeutung.

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Zusammenfassend ergaben sich folgende Vorteile:

1. Abfallwärme mit gerincjsr Temperatur kann unmittelbar verwendet v/erden.

2. Das Helzsysten hat eine hohe Kapazität und geringe Verluste.

3. Ein Wärmespeicher kann iiärne geringer Temperatur speichern, was ermöglicht

a) die Speicherung von Abfallwürne

b) das Arbeiten von Solarkollektoren init hoher Effizienz,

c) geringe Verluste.

4. Ein Wärmespeicher mit begrenzten Volumen kann bis hinunter zu geringen Temperaturen verwendet werden.

5. Eine Wärmepumpe kann mit hohen Heizfaktoren arbeiten.

6. Ein LTHE-Systera hat, wenn es einer Raundecke zugeordnet ist, eine geringe thermische Trägheit und ist deshalb gut regelbar.

7. Es ergeben sich keine besonderen Probleme, wenn statt geheizt gekühlt werden soll, d.h. wenn ein Raum gekühlt werden soll, was bei Klimaanlagen oft statt einer Heizung zu erfolgen hat.

8. Es wird eine extrem komfortable Umgebungstemperatur geschaffen, ohne daß Zugerseheinungen auftreten oder die heizenden Flächen sehr heiß werden müßten, d.h. ihre Temperatur liegt nur wenig über der Raumtemperatur.

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Das erf indungsge.r.äße LT;..--:-Syr?toni kann als K'2^;rmeemissionsheizung in "iäuman, Gebäuden usvr. :,iit der vorerwähnten Vorteilen verwendet warUen. Jas Gysteru ist besonders auch deswegen interessant, weil as eine preiswerte Konstruktion für Decken und Außonw'indr. darstellt.

Die beheizten Decken und 'lande haben eine sehr geringe thermische Tr'igheit, dia eine sehr rasche Regelung der Raumtemperatur bzw. der Radiationsbedingungan erlaubt. Das LTIIS-Sys te™ gemäß der Erfindung kann auch in Fußboden angeordnet werden, wo es in grundsätzlich gleicher v/eise wie bei der Anordnung in Oeckon und Wänden angeordnet wird. Die '.""ußbodenheizung komnt insbesondere dann in Betracht, wenn ohne diese Heizung sich infolge des Fußbodens in besonderen .laße Wärmeverluste ergeben v^irdan.

Das erfindungsgemäße LTüE-System kann auch verwendet werden, um Gebäude und r.iäuiiie bei entsprechend hohen Außentemperaturen zu kühlen, ohne daß besonders hohe Kühltemperaturen erzeugt werden müßten. Das bedeutet, daß die Oberflächentemperatur der Rohre über der Taupunkttemperatur liegen kann und der Niederschlag von Feuchtigkeit auf den Rohren und eine Verrottung der Anlage verhindert werden kann.

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Das erf indungsgeraäße LTIIE-System ist preiswert herzustellen und ergibt einen guten Wärmeübergang von und zu den Rohren und von und zu den Wärme abstrahlenden Oberflächen. Das bedeutet beispielsweise, daß nicht in besonderem Maße wärmeleitende und deswegen besonders teuere Materialien verwendet werden müssen. Es müssen beispielsweise keine Rohrschlangen oder gerippte Rohre aus Kupfer oder /vluminiun zur Erhöhung der Effizienz der Anlage verwendet werden.

Wenn das erfindungsgemäße LTHE-System als ein Verfahren zur besonders effektiven Wärmeübertragung zwischen Oberflächen und Rohren angesehen wird, könnte es ein Beitrag zur Schaffung besonders einfacher Sonnenheizungen sein, die aus Masonit- oder Plastikfolie und Plastikrohren
ohne Verwendung von Spiegelflächen bestehen.

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ι?

Leerseite

Claims

τ- 70 P 1Ο2

Aima ld er: Ove Berti 1 PLATELL, Tilskogsvägen 15, S-190 30 SIGTUNA, Schweden

Titel: Heiz- bzw. Kühlvorrichtung.

P atentansprüche

1.J Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem ein Strömungsmittel führenden Rohrsystem und einer Wärme aufnehmenden oder abgebenden Platte insbesondere zum Temperieren von Luft und/oder für Solarheizungen, die mit einer geringen Terapsraturdifferenz zwischen der Platte und den zu temperierenden gasförmigen Hediuin arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) auf der dem zu temperierenden gasförmigen Medium abgekehrten Seite zusammen mit einer parallelen Gegenfläche (3) einen Gas führungskanal (2) bildet, in dein mehrere Rohre (7) parallel zueinander und quer zur dichtung der laminaren Strömung (6a) im Gasführungskanal angeordnet sind, von denen jeweils zwei zwischen sich einen Strömungskanalabschnitt begrenzen, wobei die einzelnen Abschnitte im Bereich dar Rohre durch Verbindungskanäle miteinander verbunden sind, deren Höhe (SI) zwischen dem Außenumfang der Rohre und den den Gasführungskanal begrenzenden Flächen bis zu 2 mm, vorzugsweise 1 mm, beträgt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Strömungskanal (2) begrenzenden Flächen (1,3) einen Abstand (S₂) voneinander haben, der geringer als der Außenclurchmesser der Rohre (7) ist und in Bereich der Rohre zu konzentrisch zu den Rohren angeordneten kreisbogenförraigen Verbindungskanälen ausgeweitet sind, die in Längsrichtung der Rohre durch Rinnen (8,55) in mehrere Abschnitte unterteilt sind, vrabei die Rippen den Abstand (S₁) zwischen den Rohren und den den Strömungskanal begrenzenden Flächen im Bereich der Rohre definieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenabschnitte der Platten (1,3) mit den den Strömungskanal begrenzenden Flächen zumindest bei einer Platte einstückig mit dieser ausgeführt sind (Fig. 1).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenabschnitte der Platten (1,3) den den Strömungskanal begrenzenden Flächen zumindest bei einer Platte separate Führungsteile (41,51) sind (Fig. 4,5).

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile (41,51) den Abstand zwischen den den Strörnungskanal (2) begrenzenden Flachen zunächst auf ein :iaß verringern, das kleiner als der Rohrdurchmesser ist und dann die um die Rohre bogenförmig herumgeführten Verbindungskanäle bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dia Rohre (7) und die Platten (1,3) die den Strömungskanal (2) bilden, über die Rippen (8,55) miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die die Temperatur abstrahlende oder aufnehmende Fläche der Decke eines Raumes zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Strömungskanal (2) geführte Luft die Raumluft ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Platte eine Wänaeabsorptionsplatte einer Solarheizung ist, dadurch gekennzeichnet, daß das im Strömungskanal (2) strömende Gas, gegebenenfalls Luft, in einem geschlossenen Kreis der Solarheizung strömt, dessen Rückführungsteil in hinteren Teil der Solarheizung angeordnet ist.

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9. Vorrichtung nach eine^Tn der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeenissions- oder -absorptionsplatte (1) aus nichtmetallischem Werkstoff, wie Holz, Plastik oder Fibermaterial ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dia Rohre (7) aus Plastik bestehen.

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809823/092B