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II Deckenheizung
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Die Erfindung betrifft eine Deckenheizung, insbesondere für Gebäude.
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Großflächige Niedertemperaturheizungen in Form von Boden- oder Deckenheizungen
sind bekannt. Derartige Heizungen ergeben ein günstiges Raumklima und erhalten aus
Cründen einer rationellen Energieverwendung eine steigende Bedeutung. Daß insbesondere
auch Deckenheizungen in diesem Sinne gegenüber Radiatorheizungen
vorteilhaft
sind, kann beispielsweise aus einer Vergleichsuntersuchung entnommen werden, bei
der sich über einen acht-Jährigen Beobachtungszeitraum eine durchschnittliche Energieersparnis
von 17% gegenüber Radiatoren ergeben hat, wobei gleichzeitig eine günstigere Temperaturverteilung
in den Räumen ermittelt wurde (W. Frank "Raumklima, Wärmeverbsauch und Heizkosten
in decken- und radiatorbeheizten Wohnungen", Zeitschrift "Klimatechnik" Heft 10,
1970 S. 6 bis 12).
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Deckenheizungen lassen sich ebenso wie Fußbodenheizungen bei der Erstellung
von Neubauten problemlos installieren. Während bei der Altbausanierung Radiatorheizungen
ohne Schwierigkeiten nachträglich eingebaut werden können, ist der nachträgliche
Einbau von Decken- oder Fußbodenheizungen nahezu unmöglich bzw. mit einem derart
großen Aufwand verbunden, der zumindest aus Rentabilitätsgründen abgelehnt werden
muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Deckenheizung zu schaffen,
die sich bei Gebäuden auch nachträglich einbauen läßt, ohne daß sie in bezug auf
ihre Funktionstüchtigkeit den bekannten Deckenheizungen nachsteht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Mehrzahl
von mit wärmebeaufschlagbaren plattenförmigen Einzelelementen
vorgesehen
ist, die vorzugsweise in einem Abstand unter der Zimmerdecke befestigbar sind.
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Die Anbringung von Einzelelementen unter einer fertigen Raumdecke
ist mit herkömmlichen Mitteln ohne größeren baulichen Aufwand in kurzer Zeit durchführbar.
Die Raumdecke sowie das gegebenenfalls zwischen den Einzelelementen und der Decke
befindliche Luftpolster bieten nach oben eine gute Wärmeisolierung, so daß der größte
Teil der durch die erfindungsgemäße Deckenheizung erzeugten Wärmemenge an den zu
beheizenden Raun abgegeben werden kann. Der vorzugsweise vorgesehene Zwischenraum
zwischen den Elementen und der Decke gewährleistet auch, daß keine Spannungen und
die damit verbundenen negativen Nebenwirkungen auftreten.
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Die Einzelelemente der Deckenheizung werden vorzugsweise in derselben
horizontalen Ebene z*u einer geschlossenen Fläche zusammengefügt. Durch diese Maßnahme
entsteht nicht nur ein besseres ästhetisches Gesamtbild, sondern durch die Einschließung
des Luftpolsters oberhalb der Einzelelemente wird auch die Wärmeisolierung nach
oben verbessert.
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Zur Erleichterung der Montagelkönnen die Einzelelemente unter der
Decke angehängt werden, beispielsweise an in die Decke eingedrehte Haken. Das Anhängen
erfolgt vorzugsweise über wärmeisolierendes Material, beispielsweise Kunststoffschlingen,
um Wärmebrücken zur Raumdecke hin zu vermeiden.
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Die Einzelelemente können an ihrer Unterseite eine gut wärmeleitende,
durchgehende Blechplatte aufweisen, auf welche die Wärme von den in den Einzelelementen
vorgesehenen Wärmequellen übertragbar ist. Aufgrund dieser Maßnahme ist es möglich,
die Wärme gleichmäßig auf die gesamte wärmeabgebende Unterseite der Deckenheizung
zu verteilen. Man kommt daher mit relativ geringen Temperaturen aus, so daß es möglich
ist, einen Wärmeträger zu verwenden, der lediglich eine Temperatur zwischen etwa
30 und 45 0C aufweist. Die erfindungsgemäße Deckenheizung ist daher gut für flüssige
Wärmeträger verwendbar, die mit Hilfe von Sonnenkollektoren oder Wärmepumpen erwärmt
werden. Um die Einzelelemente für die Verwendung eines flüssigen Niedertemperatur-Wärmeträgers,
beispielsweise Umlaufwasser, anzupassen, können die einzelnen Elemente mit Durchgangsleitungen
versehen sein, wobei die Eingangsenden der Durchgangsleitungen des einen Einzelelementes
mit den Ausgangsenden der Durchgangsleitungen des anderen Elementes flussigkeitsdicht
verbindbar sind.
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Sofern Umlaufwasser mit einer relativ niedrigen Temperatur verwendet
wird, können als Durchgangsleitungen durch die Einzelelemente Kunststoffschläuche
vorgesehen sein. Um die Wärmeabgabe von dem Wärmeträger auf die untere Blechplatte
noch zu erhöhen, können die Kunststoffschläuche dünnwandig ausgebildet sein und
breitflächig auf der Blechplatte aufliegen.
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Zweckmäßig sind die dünnwandigen Kunststoffschläuche zur besseren
Handhabung in ihrem Inneren mit einem flachen Formkörper versehen, beispielsweise
aus halbhartem Polyäthylenschaum, der auf dem Wärmeträger schwimmt. Die Kunststoffschläuche
lassen sich damit leichter nachträglich in die Durchgangsleitungen einführen.
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Zur Aufnahme der Kunststoffschläuche können U-Profile vorgesehen sein,
die mit ihrem Steg an der die Unterseite der Einzelelemente bildenden Blechplatte
befestigt sind und mit ihren freien Schenkeln nach oben weisen. Die U-Profile bestehen
vorzugsweise aus Metallblech, damit eine möglichst gute Wärmeübertragung auf die
Blechplatte erfolgen kann.
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Alternativ kann die untere durchgehende Blechplatte der Einzelelemente
auch aus Rollbond-Platinen gefertigt sein, die aus zwei aufeinander gewalzten Blechen
mit eingearbeiteten Flüssigkeitskanälen besteht, wobei die Kanäle des einen Elementes
mit denen des folgenden Elementes über ein Wasserstecksystem miteinander verbunden
sind.
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Um eine zusätzliche Wärmeabschirmung nach oben zu erzielen, können
die Einzelelemente an ihrer Oberseite eine Wärmeisolierung aufweisen. Die Wärmeisolierung
kann aus Kunststoffschaum bestehen und vorzugsweise als Hartschaumkern ausgebildet
sein. Der Hartschaumkern
kann an seiner Oberseite zusätzlich ein
Deckblech mit einem geringen Strahlungsemissionskoeffizienten aufweisen, wodurch
die Wärmeabstrahlung nach oben weitgehend reduziert wird.
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Gleichzeitig bietet das Deckblech eine zusätzliche Erhöhung der Steifigkeit
der Einzelelemente.
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Bei Verwendung der Kunststoffschaum-Isolierung können die Kunststoffschläuche
schlangenförmig in diese eingeformt sein, wobei sie Jedoch mit ihrer Unterseite
an der unteren Blechplatte anliegen sollten, damit eine ausreichende Wärmeabgabe
nach unten garantiert ist. Die Kunststoffschläuche weisen dabei zweckmäßig einen
ovalen Querschnitt auf, dessen längere Achse horizontal verläuft.
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Die Verbindung der Einzelelemente untereinander kann durch seitliche,
aneinander befestigbare Beschlagprofile erfolgen.
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Die untere Blechplatte Jedes Einzelelementes springt dabei zweckmäßig
seitlich soweit vor, daß sie nach gegenseitiger Befestigung der Beschlagprofile
bündig an der Stirnkante der Blechplatte des benachbarten Elementes anliegt.
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Die Unterseiten der unteren Blechplatten können mit einem Grundierungsanstrich
versehen sein, über den nach der Montage eine Schicht aus Dispersionsfarbe aufgebracht
werden kann. Da
die Blechplatte aus Gründen der guten Wärmeleitung
vorzugsweise aus Aluminium besteht, kann durch diesen Uberzug der ungünstige Emissionskoeffizient
des Aluminiums wesentlich verbessert werden.
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Die zur Aufhängung der Einzelelemente dienenden Kunststoffschlingen
können über die Beschlagprofile mit den Elementen verbunden sein.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig.
1 in perspektivischer Darstellung mehrere Einzelelemente eines bestimmten AusfUhrungsbeispiels
in nicht maßstäblicher Darstellung, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Verbindung von
vier Einzelelementen, und zwar entlang der Schnittlinie II-II aus Fig. 3, Fig. 3
einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2,
Fig. 4 einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3, Fig. 5 eine Draufsicht und Schnitte
durch ein Ausführungsbeispiel eines Heizschlauchs, Fig. 6 eine schematische Darstellung
der Zu- und Abflußrohre, Fig. 7 eine Draufsicht auf vier montierte Einzelelemente
einer anderen Ausführung, Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII aus Fig.
7, Fig. 9 die Einzelheit bei A aus Fig. 7, Fig.1O die Einzelheit bei B aus Fig.
7j Fig.11 die Einzelheit bei C aus Fig. 7, Fig.12 die Einzelheit bei D aus Fig.
7.
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28 Die in Fig. 1 bis 4 dargestellten Einzelelemente bestehen im wesentlichen
aus einer gut wärmeleitenden Metallplatte 1, die auf der dem zu beheizenden Raum
zugewandten Unterseite des
Einzelelementes angeordnet ist, auf
die Oberseite der Blechplatte 1 aufgeklebtenU-förmigenBlechprofilen2, deren freie
Schenkel nach oben weisen, einem Hartschaumkern 3, der über dem größten Teil der
Blechplatte 1 angeordnet ist und über den U-Profilen ausgespart ist, sowie einem
blanken Deckblech 4, das an der Oberseite des Hartschaumkerns 3 vorgesehen ist.
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Die Verbindung des Hartschaumkerns 3 mit der unteren Blechplatte 1
sowie der oberen Blechplatte 4 erfolgt über eine Klebefläche, so daß eine mechanisch
äußerst stabile und trotzdem leichte Sandwichplatte aus den beiden Blechplatten
sowie dem dazwischen angeordneten Hartschaumkern entsteht.
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Die Einzelelemente sind in ihren Abmessungen so gestaltet, daß sie
bequem von einer einzigen Person gehandhabt werden können.
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Kantenlängen von etwa 1 m haben sich als zweckmäßig erwiesen.
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In Jedem Einzelelement sind drei durch Je ein U-Profil 2 gebildete
Durchgangsleitungen vorgesehen, die in paralleler Anordnung in Abständen von etwa
30 cm in den Elementen verlegt sind.
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Während es im Prinzip möglich ist, die U-Profile als Durchflußkanäle
für beispielsweise Zentralheizungswasser zu verwenden, werden bei dem in Fig. 1
bis 4dargestellten Ausfilhrungsbeispiel
zur Durchleitung des Heizwassers
flache Kunststoffschläuche in die durch die U-Profile 2 gebildeten Kanäle gescnoben.
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In Fig. 5 ist ein solcher Heizschlauch 11 dargestellt, der Jedoch
gegenüber den in Fig. 1 dargestellten Einzelelementen im vergrößerten Maßstab gezeigt
ist. Der breitflächige, dünnwandige Heizschlauch 11 füllt im eingeschobenen Zustand
die gesamte Breite der U-Profile aus und liegt flach auf dem Steg des U-Profils
auf, so daß ein guter Wärmeübergang auf die untere Blechplatte 1 und damit eine
ausreichende Wärmeabgabe auch bei geringer Temperatur des Wärmeübertragungsmediums
gewährleistet ist. Als Material kommt für den Heizschlauch Polyäthylenfolie von
ca. 0,1 mm Dicke in Frage. Nach Fig. 5, in welcher lediglich das Ende eines Heizschlauchs
dargestellt ist, ist in den Heizschlauch 11 ein Formkörper 12 aus halbhartem Polyäthylenschaumstoff
eingeschoben, der dem Schlauch eine genügende Längssteifigkeit erteilt, so daß er
sich mühelos durch die durch die U-Profile 2 gebildeten Kanäle schieben läßt. Gleichzeitig
ist es durch diese Konstruktion möglich, den Strömungsquerschnitt kleiner zu halten,
als den Querschnitt der Heizkanäle, der aus Gründen einer einfachen Montage nicht
zu niedrig ausgelegt werden kann. Weiterhin dient der eingelegte Formkörper zur
einwandfreien Befestigung des Heizschlauchs an den in Fig. 6 schematisch dargestellten
Zu- und Abflußrohren 30 bzw. 32.
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Zum Anschluß ist eine Klebmuffe 13 vorgesehen, die ihrerseits durch
zwei seitlich vorspringende Flansche 14 und 15 mit dem
Formkörper
12 verbunden ist. Unter dem oberen Flansch 14 ist ein auch auf Polyäthylen haftender
Kleblack aufgetragen, der zur Abdichtung dient. Konstruktionsbedingt wird die Folie
des Heizschlauchs durch den Auftrieb des Formkörpers 12 und den Innendruck ständig
gegen den Flansch gedrückt, so daß eine schälende Beanspruchung der Klebung ausgeschlossen
ist. Die Heizschläuche werden an beiden Enden durch eine oder mehrere Schweißnähte
16 verschlossen. Da der Schlauch im fertig montierten Zustand allseitig von festen
Wänden umgeben ist, hat er keine Druckbelastung aufzunehmen, sondern erfüllt nur
Abdichtungsfunktionen.
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Bei der Montage werden die Einzelelemente genau zueinander ausgerichtet,
so daß die durch die U-Profile 2 gebildeten Kanäle zueinander fluchten und die Kunststoffschläuche
11, durch die der Wärmeträger flieht, eingeschoben werden können.
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Durch die beschriebene Gestaltung der Heizschläuche 11 wird erreicht,
daß zwischen etwa einem Drittel bis zu über der Hälfte der Heizfläche praktisch
unmittelbar vom Wärmeträger bestrichen wird. Ein großer Teil der Decke hat damit
eine Temperatur, die nur um ca. 1 0C unter der Temperatur des Heizmediums liegt.
Aufgrund der guten Wärmeleitung der unteren Blechplatte 1 wird die von dem Wärmeträger
an die Platte 1
abgegebene Wärme gleichmäßig über die gesamte Fläche
verteilt, so daß die gesamte durch die Heizelemente gebildete Deckenfläche zur Wärmeabgabe
beiträgt.
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Zur Verbindung der Einzelelemente untereinander sind diese mit seitlichen
Beschlägen versehen, die eine ebene und nahezu fugenlose Unterseite der Decke sicherstellen.
Die Verbindung erfolgt über seitliche Winkelprofile 7, die an den Längsseiten der
Elemente befestigt sind,sowie einen Eckverbinder 5, der Jeweils vier zusammenstoßende
Ecken von Einzelelementen verbindet. Die Verbindung erfolgt durch Blechschrauben
10, die in entsprechende genau sitzende Löcher in den Winkelprofilen 7 bzw. dem
Eckverbinder 5 geschraubt werden, wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die
Montage erfolgt stufenweise in Richtung der Heizkanäle. Die dem Eckverbinder 5 diagonal
gegenüberliegende Ecke der Heizelemente ist beim Zusammenfügen der Elemente nicht
zugänglich. In dieser Ecke ist der Verbindungsmechanismus daher als Schiebeverbindung
ausgebildet, bei der ein einwandfreier fester Sitz durch einfaches Zusammenschieben
erreicht werden kann, indem das schwalbenschwanzförmig ausgebildete Ende der Winkelprofile
7 sich ab stützend über das entsprechend ausgebildete Ende des benachbarten Winkelprofils
7 schiebt.
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Eine gute Wärmeisolierung nach oben wird nicht nur durch den Kunststoffschaumkern
3 erzielt sondern auch dadurch, daß die Einzelelemente in einem Abstand unter der
Raumdecke aufgehängt werden. Das zwischen der Decke und den Einzelelementen, die
im montierten Zustand ebenfalls eine geschlossene Decke bilden, eingeschlossene
Luftpolster bietet eine zusätzliche gute Wärmeisolierung.
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Das Aufhängen der Einzelelemente an der Raumdecke 9 erfolgt, wie insbesondere
aus Fig. 2 bis 4 hervorgeht, über Kunststoffschlingen 8, wie sie von der Elektroinstallation
zur Bündelung von Kabeln bekannt sind. Diese Kunststoffschlingen lassen sich leicht
zusammenziehen und erleichtern dadurch die Montage und insbesondere eine genaue
Höhenverstellung. Eine Sperrsicherung verhindert das Lösen der Schlinge. Zur Befestigung
der Schlinge 8 weist das Jeweilige U-förmig ausgebildete Eckelement 5 eine Achse
6 auf, die zwischen den beiden freien Schenkeln des Profils befestigt ist. Die Schlinge
8 wird unter der Achse 6 hindurchgezogen und über einen in die Decke 9 eingeschraubten
Haken 33 gehängt. Auf diese Weise ergibt sich eine schnelle und einfache Montage,
die keine hohen Ansprüche an die genaue Position der in der Decke.angebrachten Haken
stellt. Diese Art der Montage ermöglicht eine ungehinderte Wärmedehnung der Heizfläche
und läßt praktisch keine Wärmeleitung durch die Aufhängung in die Decke 9 zu. Durch
das
blanke Oberblech 4 der Elemente ist auch eine Wärmeabgabe durch
Strahlung nach oben äußerst gering.
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Bei der Montage können im Randbereich der Räume seitliche Randelemente
an die Einzelelemente angeschlossen werden, die so zugeschnitten sind, daß zur Wand
hin ein Spiel von ca. 10 mm verbleibt. Die entstehende Lücke wird nachträglich durch
eine an der Wand befestigbare Abschlußleiste verdeckt.
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Ein Problem der bekannten Niedertemperaturheizungen, die mit geringer
Temperaturspreizung betrieben werden, besteht in dem großen Flüssigkeitsdurchsatz,
der in Verbindung mit dem durch die langen Rohrleitungen entstehenden großen Widerstand
zu erheblichen Pumpleistungen führt. Im vorliegenden Fall kann der Widerstand sehr
gering gehalten werden, so daß mit einem Druck entsprechend einer Wassersäule von
0,2 m das System ausreichend versorgt werden kann. Der niedrige Widerstand wird
durch weitgehende Parallelschaltung der Heizschläuche erreicht, die außerdem im
Vergleich zu den sonst üblichen Rohrleitungen einen verhältnismäßig großen Querschnitt
von beispielsweise 5 cm2 haben.
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In Fig. 6 ist ein Schaltschema mit vier strichpunktiert dargestellten
Einzelelementen 28 gezeigt, die von parallelen Heizkanälen
durchzogen
sind. Bei drei Kanälen pro Element wird der mittlere Kanal als Hinleitung und die
seitlichen Kanäle als Rückleitung verwendet. Bei der gewählten Anordnung sind alle
Einzelelemente hinsichtlich des vom Wärmeträger zurück zu legenden Weges und der
Anzahl der Umlenkungen gleichrangig.
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Die Regelung erfolgt durch das als Nebenschluß wirkende Venti 26,
in dessen Nebenschlußzweig eine dem Widerstand der in dem betreffenden zu beheizenden
Raum zusammengeschalteten Heizkanäle entsprechende Drosselstelle liegt. Unabhängig
von der Regelung ist so die auf einen zu beheizenden Raum entfallende Durchflußmenge
immer die gleiche. Die Förderhöhe der Umwälzpumpe 24 bleibt dadurch unabhängig von
der Stellung der Regelventile konstant.
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Zur Verbindung der einzelnen Durchflußkanäle 27 der Einzelelemente
28 sind Abschlußelemente 34 und 35 vorgesehen, die entweder lediglich zur Verbindung
der Einzelkanäle 27 eines Elementes dienen oder auch den Anschluß für die Zu- und
Rückführung des Wärmeträgers übernehmen.
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Bei dem in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt
der Anschluß über in der Zeichnung nicht dargestellte Rohrkrümmer, die in die in
Fig. 5 dargestellten Muffen 13 der Schläuche fest und flüssigkeitsdicht eingesteckt
werden.
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Die Einzelelemente sind bereits vor der Montage an der Unterseite
der unteren Blechplatte mit einem Grundierungsanstrich versehen, über den nach der
Montage eine Dispersionsfarbe gestri~chen werden kann. Dabei wird gleichzeitig der
ungünstige Emissionskoeffizient des Aluminiumblechs, aus welchem die untere Platte
1 in der Regel besteht, wesentlich verbessert.
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Rechnungen und Messungen an einem Prototyp des Systems haben ergeben,
daß mit relativ niedrigen Heiztemperaturen gute Heizleistungen erzielbar sind. Temperaturen
des Wärmeträgers die etwa 20 0C über der angestrebten Raumtemperatur liegen reichen
bereits aus.
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Bei dem in Fig. 7 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen
die Einzelelemente 36 wiederum die Form Der Sandwichplatte auf, bei der zwischen
der unteren Blechplatte 37 und der oberen Reflektorplatte 38 ein Schaumstoffkern
39 vorgesehen ist. Unmittelbar über der unteren Blechplatte 37 verläuft, wie insbesondere
aus den Figuren 7 und 8 zu erkennen ist, eine Rohrschlange 40, die in den Kern 39
eingeschäumt ist.
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Im Bereich der Heizfläche ist der Querschnitt der Rohrschlange oval,
wobei der größere Durchmesser horizontal verläuft. Aufgrund dieses flachen Querschnitts
liegt ein größerer Bereich der Rohrschlange 40 an der Oberseite der unteren Blechplatte
37 an, so daß ein guter Wärmeübergang auf die Blechplatte 37 erfolgen kann.
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Die Enden 41 und 42 der Rohrschlange 40 werden aus dem Element herausgeführt
und über eine Steckmuffe 42 bzw. ein anderes geeignetes Stecksystem mit dem herausgeführten
Rohrende des benachbarten Elementes bzw. der Vor- oder Rückleitung verbunden.
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An der den Rohraustritten 41 und 42 gegenüberliegenden Seite weisen
die Elemente Aussparungen 44 und 45 auf, die bei der Montage die Rohrverbindungen
der benachbarten Elemente aufnehmen.
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Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt je eine
Elementreihe in einem Leitungsstrang. Zwei nebeneinander liegende Reihen bilden
eine durchgehende Leitungsschleife.
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Die Heizungselemente werden allseitig mit Hilfe von in der Nähe der
Plattenunterseite angeordneten Verbindungsstreifen 46 bis 49 miteinander verbunden.
Die Verbindungsstreifen überlappen sich beim Zusammenschieben der Elemente wechselseitig,
wie aus der Kombination der Figuren 9 und 10 bzw. 11 und 12 im einzelnen zu sehen
ist. Die Verbindung der Streifen 47 und 49 erfolgt über korrespondierende Bohrungen
50 und 51, durch die von unten her in der Zeichnung nicht dargestellte Blechschrauben
eingedreht werden. Die Verbindung der Streifen 46 und 48 erfolgt
über
zusammengehörige Bohrungen 52 und 53, wie aus einer Kombination der Figuren 9 und
12 zu erkennen ist.
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Durch die zur Deckung gebrachten Bohrungen 52 und 53 wird ebenso wie
bei den übrigen Bohrungen von unten her eine Blechschraube eingedreht.
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Die Befestigung der Elemente an einer Decke erfolgt ebenso wie bei
dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel über Kunststoffschlaufen 54, die im
vorliegenden Fall an Ösen 55 der Einzelelemente befestigt sind. Wie insbesondere
aus Fig. 8 hervorgeht, bestehen die Ösen aus aufrechtstehenden, mit einem Längsschlitz
versehenen Blechstücken 55, die an die seitlichen Blechstreifen 49 angeschweißt
sind.bzw. mit diesen aus einem Stück bestehen.
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