DE3227326A1 - Pressureless large-surface heating system - Google Patents
Pressureless large-surface heating systemInfo
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Abstract
Description
DK 1790/3aDK 1790 / 3a
Druckloses Grossflächen-HeizsystemPressureless large area heating system
I.I.
Die Erfindung betrifft ein Grossflächen-Heizsystem mit Wärmeübertragerelementen aus extrudieren Hohkörpern sowie Pumpen.The invention relates to a large area heating system with heat exchanger elements from extruding hollow bodies and pumps.
Es ist bekannt, für eine Fussboden-, Wand- oder Deckenheizung Plastikrohre zu verwenden, die nicht korrodieren, die aber wie alle organischen Werkstoffe Gase durchtreten lassen.It is known to use plastic pipes for underfloor, wall or ceiling heating which do not corrode, but which, like all organic materials, allow gases to pass through.
Da sich Sauerstoff Im Wasser löst, findet eine stetige Zunahme der Konzentration von Sauerstoff statt. Dieser Sauerstoff führt zu Korrosionsschäden im Kessel und im Leitungssystem. Wie alle Plastikwerkstoffe neigen diese Rohre auch dazu, dass sich fm Laufe der Jahre Kaltrisse bilden, so dass die Rohre undicht werden können. Die Kaltrissbildung ist eine Folge hoher spezifischer Verformung. Die spezifische Verformung wiederum Ist abhängig von der Rohrwandstärke und vom Biegeradius. Es sind zwar Jn der Elektroinstallationstechnik Kunststoffrohre bekannt, die sehr dünne Wandstärken aufweisen, die aber gewellt sind, so dass derartige Rohre ohne nennenswerte spezifische Verformung in sehr engen Bögen verlegt werden können.As oxygen dissolves in water, there is a steady increase in concentration of oxygen instead. This oxygen leads to corrosion damage in the boiler and in the Piping system. Like all plastics, these pipes also tend to Cold cracks form over the years so that the pipes can leak. The formation of cold cracks is a result of high specific deformation. The specific Deformation, in turn, depends on the pipe wall thickness and the bending radius. There are plastic pipes known in electrical installation technology that are very thin Have wall thicknesses that are corrugated, so that such pipes without significant specific deformation can be laid in very tight arcs.
Die Erfindung sieht vor, dünnwandige Hohlkörper einzusetzen, die wesentlich billiger sind als die heute üblichen Plastikrohre unddie sich mit wesentlich geringerem Lohnaufwand verlegen lassen als starre dickwandige Rohre. Ausserdem erlauben preisgünstige Rohre eine dichtere Verlegung, wodurch die Aufheizung fast ohne Verzögerung erfolgt. Für Grossflächenheizungen schieden dünnwandige Hohlkörper oder auch Gummischläuche bisher jedoch aus, da sie dem Druck des Heizungswassers nicht gewachsen sind.The invention provides to use thin-walled hollow bodies, which are much cheaper than the plastic pipes that are customary today and which are significantly cheaper can be laid as rigid, thick-walled pipes. In addition, allow inexpensive Pipes are laid closer together, which means that they heat up almost without delay he follows. For large surface heating systems, however, thin-walled hollow bodies or rubber hoses have so far been ruled out because they do not deal with the pressure of the heating water have grown.
Zur Vermeidung der obigen Nachteile «st vorgesehen, den Wärmeträgerkreislauf der Grossflächenheizung vom Übertrager mit geringer Wärmekapazität zu trennen, so dass der Grossflächenheizungs-Wärmeträgerkreislauf praktisch drucklos arbeitet.In order to avoid the above disadvantages, it is provided that the heat carrier circuit of the To separate large surface heating from the transformer with low heat capacity, so that the large surface heating heat transfer circuit works practically without pressure.
Es sind Heizungsanlagen, insbesondere in Verbindung mit Fernheizungen bekannt geworden, bei denen auch ein Wärmetauscher vorgesehen Ist. Derartige Wärmeübertrager erfordern jedoch einen grossen Materialaufwand und haben eine störend grosse Wärmekapazität. Ausserdem hat die Umwälzpumpe nicht nur den Reibungswiderstand in den z.B. im Fassboden verlegten Rohren, sondern auch den Widerstand in dem Rohrwendel im Wärmeübertrager zu überwinden. Dadurch steigt der jährliche Stromverbrauch erheblich an.There are known heating systems, especially in connection with district heating which also have a heat exchanger. Such heat exchangers however, require a great deal of material and have a disruptively large heat capacity. In addition, the circulation pump not only has the frictional resistance e.g. in the pipes laid in the bottom of the barrel, but also to overcome the resistance in the coiled pipe in the heat exchanger. This increases the annual Power consumption increases significantly.
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- r- - r-
Die Erfindung sieht für die Grossflächenheizungen deshalb Wärmetauscher vor, die mit geringem Materialaufwand hergestellt werden können, deshalb eine kleine Wärmekapazität haben, und die keinen zusätzlichen Widerstand erzeugen, deshalb energiesparend arbeiten. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Oberfläche des eigentlichen Wärmeübertrages, z.B. einer Rohrwendel vom Drall der Pumpe beaufschlagt wird, wodurch der konvektive Wärmeübergang an der wärmeabgebenden Seite der Wärmeübertragerrohre die gleichen Werte annehmen kann wie an der wärmeaufnehmenden Seite, wo der Wärmeübergang infolge der hohen Durchströmungsgeschwindigkeit des heizkreisseitigen Wärmeträgers sehr hohe Werte hat.The invention therefore provides heat exchangers for large surface heating systems which can be manufactured with little material expenditure, therefore have a small heat capacity, and which do not generate any additional resistance and therefore work in an energy-saving manner. This is achieved according to the invention in that the surface of the actual heat transfer, e.g. a pipe coil, is acted upon by the swirl of the pump, whereby the convective heat transfer on the heat-emitting side of the heat exchanger pipes can assume the same values as on the heat-absorbing side, where the heat transfer due to the high The flow rate of the heat transfer medium on the heating circuit side has very high values.
Die Erfindung besteht also darin, dünnwandige Hohlkörper einzusetzen und diese vom unter Druck stehenden Heisswasserstrang durch einen Wärmetauscher hydraulisch getrennt zu betreiben. Eine besonders günstige Ausführungsform sieht einen mit der Umwälzpumpe zu einer Einheit zusammengefassten Wärmeübertrager vor. In dem Wärmeübertragerraum kann zusätzlich noch ein Heizwiderstand angeordnet werden.The invention therefore consists in using thin-walled hollow bodies and these from the pressurized hot water line through a heat exchanger hydraulically operate separately. A particularly favorable embodiment provides a heat exchanger combined with the circulating pump to form a unit before. A heating resistor can also be arranged in the heat exchanger space will.
Anhand der Figuren wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of the figures.
Figur 1 zeigt eine Pumpe nnch der Erfindung Im Längsschnitt, bei der Heizungswasser durch eine im zylindrischen Austrittsraum der Pumpe angeordnete Rohrwendel geleitet wird.FIG. 1 shows a pump according to the invention in longitudinal section, in which the heating water flows through a coiled tubing arranged in the cylindrical outlet space of the pump is directed.
Figur 2 zeigt eine Anordnung im Längsschnitt, bei der die Rohrwendel im Ansaugraum der Pumpe angeordnet ist.Figure 2 shows an arrangement in longitudinal section, in which the coiled tubing in the suction chamber the pump is arranged.
Figur 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie IM-III.Figure 3 shows a section along the line IM-III.
Figur 1 zeigt einen Verfahrensschritt zur Herstellung der Wendel.FIG. 1 shows a method step for producing the helix.
Figur 5 zeigt ein Fussbodenheizrohr mit Wellung.Figure 5 shows an underfloor heating pipe with corrugation.
Figur 6 zeigt ein extrudiertes Heizelement als Grossflächenheizung.Figure 6 shows an extruded heating element as a large area heater.
Figur 7 zeigt eine extrudierte Platte.Figure 7 shows an extruded plate.
Figur 8 zeigt eine Platte gemäss Fbur 7 mit einer Blechauflage.FIG. 8 shows a plate according to FIG. 7 with a sheet metal support.
'BAD ORIGINAL'BAD ORIGINAL
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In Figur 1 ist gezeigt, dass das Wasser des Heizkreises, das durch eine Heizungspumpe umgewälzt wird, durch das Rohr 1 in die Rohrwendel 2 eintritt und durch das Rohr 3 die Wendel verlässt. Die Wendel befinden sich konzentrisch in einem zylindrischen Pumpengehäuse 10 nahe der äusseren Peripherie desselben, so dass ein zylindrischer Innenraum 12 freibleibt. Die Grossflächenheizung ist über die Rohre 4 und 5 mit der Pumpe 11 verbunden. Die Strömungsgeschwindigkeit an der Oberfläche der Wendel beträgt 0,5 bis 3 m pro Sekunde, denn trotz des grossen Querschnittes des Gehäuses 10 wird eine grosse Relativgeschwindigkeit parallel zu der Rohrwendel 2 erzeugt, weil der Pumpenläufer 6 so angeordnet ist, dass sich der Austrittsdrall 14 über die im gleichen Drehsinn sich entwickelnde Wendel 8 nach obenhin fortpflanzt. Durch die hohe Relativgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu der Rohrwendel 2 wird der hohe Wärmeübergang sichergestellt, deshalb ist nur eine kleine Rohrlänge für die Rohrwendel 2 und ein kleines Gehäuse 10 erforderlich.FIG. 1 shows that the water of the heating circuit, which is circulated by a heating pump, enters the coil tube 2 through the tube 1 and leaves the coil through the tube 3. The helix is located concentrically in a cylindrical pump housing 10 near the outer periphery of the same, so that a cylindrical interior 12 remains free. The large area heating is connected to the pump 11 via the pipes 4 and 5. The flow speed on the surface of the helix is 0.5 to 3 m per second, because despite the large cross section of the housing 10, a high relative speed is generated parallel to the coiled tubing 2 because the pump rotor 6 is arranged so that the outlet swirl 14 extends over the helix 8 developing in the same direction of rotation propagates upwards. Due to the high relative speed of the liquid to the coiled tubing 2, the high heat transfer is ensured, which is why only a small pipe length is required for the coiled tubing 2 and a small housing 10.
Bei der Ausführungsform In Figur 2 kommuniziert der Saugbercfch 17 des Läufers 6' mit dem Inneren des Gehäuses 10 und erzeugt auf diese Weise eine ansaugseitige Drallströmung 16.In the embodiment in Figure 2, the suction cup 17 of the rotor 6 'communicates with the interior of the housing 10 and in this way generates a suction-side swirl flow 16.
In Figur 3 ist der Querschnitt längs der Schnittlinie Ill-Ill in Figur 1 dargestellt. Die Snugleltung 4 verlüuft spiralförmig, wodurch die Drallströrnung nur einen kleinen Widerstand erfährt. Alle Anschlüsse 1, 3, 4 und 5 führen durch den Boden ]9 hindurch.In FIG. 3, the cross section along the section line III-III in FIG. 1 is shown. The Snugleltung 4 runs in a spiral, so that the twist flow experiences only a small resistance. All connections 1, 3, 4 and 5 lead through the base ] 9 .
Eine Verbesserung des Wärmeüberganges durch grossere Oberfläche bei gleicher Länge der Wendel erfolgt dadurch, dass die Wärmeübertragerrohre mit flachem Querschnitt ausgebildet werden. Hierzu wird erfindungsgemäss eine Rohrwendel aus rundem Rohr 42 mit konventionellen Herstellungsmethoden geformt. Danach wird die Rohrwendel axial zusammengepresst, wodurch alle Rohre gleichmässig einen Langrund-Querschnitt 43 annehmen.An improvement in the heat transfer through a larger surface with the same The length of the helix is achieved by designing the heat exchanger tubes with a flat cross section. For this purpose, according to the invention, a coiled tubing is made round tube 42 using conventional manufacturing methods. After that, the Coiled tubing axially compressed, which means that all tubes are evenly one Assume long-round cross-section 43.
Figur 4 zeigt eine Vorrichtung, bei der zwei Formteile 40 und 41 unter einer nicht gezeigten Presse gegeneinander gefahren werden, und so das Rohr der Rohrwendel verformt wird. Nachdem die flachgedrückte Rohrwendel aus der Vorrichtung herausgenommen wird, muss sie um einen geringen Betrag axial gereckt werden, damit zwischen benachbarten Windungen ein Spalt bleibt.Figure 4 shows a device in which two mold parts 40 and 41 under one is not press shown are driven against each other, and so the tube of the coiled tubing is deformed. After the flattened coiled tubing is removed from the device it has to be axially stretched a small amount so that a gap remains between adjacent turns.
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Figur 5 zeigt ein an sich bekanntes dünnwandiges Wellrohr, das erfindungsgemäss in Verbindung mit der Wärmetauschpumpe zur Fussbodenheizung eingesetzt wird. Die nicht gebogenen Bereiche werden vorteilhaft als Clattrohr 50 ausgebildet.Figure 5 shows a known thin-walled corrugated pipe, which according to the invention is used in connection with the heat exchange pump for underfloor heating. The non-bent areas are advantageously designed as a clatt tube 50.
Figur 6 zeigt den Querschnitt durch gleichzeitig mittels Extrusion erzeugte Rohre 60, die miteinander durch Stege 61 verbunden sind. Diese Stege werden, wie aus der Draufsicht ersichtlich, nachträglich mit Durchbrüchen 62 versehen. In den Bereichen 63 können sie genagelt werden, durch die Durchbrüche 62 hindurch kann die Deckschicht des Fussbodenaufbaues mit der darunterliegenden Schicht verklebt werden. An einem Ende werden die gradzahligen Rohre 60. mit dem Vorlauf und die ungradzahligen mit dem Rücklauf verbunden. Am anderen Ende werden jeweils die gradzahligen Rohre über Krümmer oder über ein gemeinsames Sammelrohr mit den ungradzahligen verbunden.FIG. 6 shows the cross section through tubes 60 which are produced simultaneously by means of extrusion and which are connected to one another by webs 61. As can be seen from the top view, these webs are subsequently provided with openings 62. They can be nailed in the areas 63 and the top layer of the floor structure can be glued to the layer below through the openings 62. At one end, the even tubes 60 are connected to the flow and the odd tubes to the return. At the other end, the even-numbered pipes are connected to the odd-numbered pipes via elbows or a common collecting pipe.
Figur 7 zeigt eine als Doppelstegplatte ausgebildete, ebenfalls durch Extrusion hergestellte, plattenförmige Fussbodenheizung. Die Kanäle 70 können zum Zwecke der Befestigung mit Nägeln 73 durchsetzt werden. Die Platten sind an den Enden durch Zuschmelzen oder Einkleben von Streifen 71 verschlossen. An einem Ende ist ein wannenförmiger Sammler 74 seitlich auf die Platte aufgeschweisst oder aufgeklebt. Dieser Sammler 71 weist in der Mitte eine Trennwand 76 auf, wodurch der Vorlaufbereich mit dem Stutzen 77 vom Rücklaufbereich mit dem Stutzen 78 getrennt ist.Figure 7 shows a double-walled sheet, also produced by extrusion, panel-shaped underfloor heating. The channels 70 can be penetrated with nails 73 for the purpose of fastening. The panels are at the ends closed by melting or gluing in strips 71. At one end is a trough-shaped collector 74 welded or glued to the side of the plate. This collector 71 has a partition wall 76 in the middle, as a result of which the flow area with the connector 77 is separated from the return area with the connector 78 is.
Innerhalb der Wanne 74 sind Durchbrüche 75 durch die Curtfläche 81 vorgesehen, so dass die Kanäle 79, soweit sie nicht von Nägeln 73 durchsetzt sind, mit dem Inneren der Wanne 74 kommunizieren. Die Querschnitte der Durchbrüche 75 sind dort, wo sich im Kanalelement 74 ein Staudruck ausbildet, kleiner als in den übrigen Bereichen. Hierdurch wird eine gleichmässige Durchströmung aller Kanäle 79, 80'sichergestellt. Über den Anschluss-Stutzen 77 tritt das Wärmeträgerwasser ein und verlässt über den Anschluss-Stutzen 78 die Grossflächenheizplatte. Am anderen Ende dor Crossflächcnhclzplotto Ist die Gruppe der Kanäle 79, die mit dem Stutzen 77 kommunizieren, mit der Gruppe der Kanäle 80', die mit dem Stutzen 78 kommunizieren, verbunden. Hierzu ist erforderlich, vor dem Vcrschliessen der Platte durch den Streifen 71 die Stege 82' über die Breite des Verbindungskanals 83'herauszuschneiden. Zur besseren Lastverteilung ist die Platte mit einer Auflage 84'aus hartem Werkstoff verschen. Hierfür eignet sich insbesondere Stahlblech.Breakthroughs 75 through the curtain surface 81 are provided within the tub 74, so that the channels 79, insofar as they are not penetrated by nails 73, communicate with the interior of the tub 74. The cross-sections of the openings 75 are smaller there where a dynamic pressure is formed in the channel element 74 than in the other areas. This ensures a uniform flow through all of the channels 79, 80 '. The heat transfer water enters via the connection stub 77 and leaves the large-area heating plate via the connection stub 78. At the other end of the cross-surface plot, the group of channels 79 that communicate with the connector 77 is connected to the group of channels 80 'that communicate with the connector 78. This requires, before the plate Vcrschliessen 83'herauszuschneiden through the strip 71, the webs 82 'across the width of the connecting channel. For better load distribution, the plate is given a support 84 'made of hard material. Sheet steel is particularly suitable for this.
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Figur 8 zeigt die Kantenausbi IdUHg-. U&iigs"der rechteor K&hie ist der Randstreifen 90 um eine Blechstärke abgesetzt und weist eine Sicke 89 auf. An der linken Kante ist ein Winkelprofil 91 längs der Naht 84 mit der Stahlblechauflage 84'unlösbar verbunden. Auch dieses Winkelprofil weist eine Sicke 85 auf, die die Sicke 89 formschlüssig hält. Die Breite des Profils entspricht der Breite des Randstreifens 90, so dass zwei benachbarte Platten sowohl auf Druck als auch auf Zug zueinander fixiert sind. Auf der Stahlblechauflage ist der Fussbodenbelag 86 verklebt. Im Kantenbereich weist die Doppelstegplatte Streifen 88 auf, die der Nagelung dienen.Figure 8 shows the edge design IdUHg-. The edge strip 90 is offset by a sheet metal thickness and has a bead 89. On the left edge, an angle profile 91 is permanently connected to the sheet steel support 84 ′ along the seam 84. This angle profile also has a bead 85 which the bead 89 holds in a form-fitting manner. The width of the profile corresponds to the width of the edge strip 90, so that two adjacent panels are fixed to one another both in compression and in tension. The floor covering 86 is glued to the sheet steel support used for nailing.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, für die Doppelstegplatten einen klebbaren, hydrolyse beständigen Werkstoff, z.B. PPO, verschnitten mit Polystyrol oder anderen Plastikwerkstoffen einzusetzen. Auch ist es vorteilhaft, zwischen der Stegplatte und der Stahlblechauflage eine Schicht aus einer zähen, nicht-verdunstenden Flüssigkeit oder einer nicht-härtenden Paste vorzusehen, wodurch die Scherkräfte zwischen der Blechauflage und dem Fussboden vergrössert werden.It has proven to be advantageous to use an adhesive hydrolysis for the double wall sheets resistant material, e.g. PPO, blended with polystyrene or other plastic materials to use. It is also advantageous between the web plate and the sheet steel support Provide a layer of a viscous, non-evaporating liquid or a non-hardening paste, thereby reducing the shear forces between the sheet metal support and the floor can be enlarged.
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