DE4337966C2 - Fußbodenkonstruktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fußbodenkonstruktion mit einem thermisch isolierenden Untergrund, einen zumindest teilweise in den Untergrund einbringbaren Wärmetau­ scher einer Fußbodenheizung und einer Abdeckung, wobei auf die Abdeckung gege­ benenfalls ein Belag aufbringbar ist, die Abdeckung als Platte mit hoher thermischer Leitfähigkeit ausgeführt ist, der Untergrund mindestens eine Isolierplatte mit einem zur Aufnahme des Wärmetauschers geeigneten Profil umfaßt und der Wärmetau­ scher in einer Ausnehmung des Profils der Isolierplatte angeordnet ist.

Fußbodenkonstruktionen der in Rede stehenden Art sind aus der Praxis seit Jahren bekannt. Warmwasserdurchflossene Heizrohre oder elektrisch beheizte Heizdrähte oder -matten werden auf einem isolierenden Untergrund, bspw. auf einer Mineralfaserdämmschicht, aufgebracht oder in Aussparungen einer Hartholz- oder Hartschaumplatte eingebracht. Anschließend wird ein 35 bis 40 mm dicker Estrich auf die Heizaggregate bzw. auf den Untergrund aufgebracht. Nach dem Aushärten des Estrichs werden auf diesem die unterschiedlichsten Bodenbeläge verlegt. Wird Zementmörtel als Estrich auf den Untergrund aufgebracht, so ist es im Hinblick auf die durch Veränderungen des Feuchtehaushalts bedingten Volumenänderungen des Zementmörtels allgemein üblich, einen Austrocknungszeitraum von 28 Tagen einzu­ halten, bevor ein Belag auf dem Estrich verlegt wird. Die Einhaltung dieser Trocken­ zeit wirkt einer stets angestrebten Verkürzung der Bauzeit aber ganz erheblich ent­ gegen und stellt somit einen nicht zu vernachlässigenden Kostenfaktor dar.

Im Hinblick auf die Effizienz der Fußbodenheizung ist deren Abdeckung mit einer Estrichschicht aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von Estrich nachteilig. Die geringe Wärmeleitfähigkeit der Estrichschicht macht sich insbesondere in der Träg­ heit der Fußbodenheizung bezüglich der Regulierung des Aufheiz- und des Abkühl­ vorgangs bemerkbar. Zur Aufheizung werden mehrere Stunden benötigt und ein Re­ gulieren der Fußbodenheizung auf eine niedere Temperatur, z. B. bei der Ausnutzung von Sonneneinstrahlung im Winter, ist aufgrund der Trägheit praktisch nicht möglich. Zudem ist es aufgrund des hohen Wärmeübergangswiderstands der Estrichschicht notwendig, eine im Vergleich zur letztendlich an der Fußbodenoberfläche herr­ schende Temperatur erheblich höhere Vorlauftemperatur zu realisieren.

Aus den eingetragenen Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 78 35 242 ist eine Fußbodenkonstruktion bekannt, bei der eine profilierte Montageplatte und eine die Montageplatte abdeckende Stahlplatte vorgesehen ist. Das Profil der Montage­ platte ist durch voneinander beabstandete Noppen gebildet. Zwischen den Noppen der Montageplatte sind Heizungsrohre bzw. Wärmetauscher verlegt. Die Heizungs­ rohre kontaktieren die isolierende Montageplatte und ggf. deren Noppen und sind an­ sonsten von Luft umgeben, die den Wärmetauscher erheblich behindert.

Aus Fig. 4 der DE 78 35 242 U1 ist ersichtlich, daß die Heizungsrohre außerdem von dem von der Stahlplatte abfließenden Klebstoff kontaktiert werden können. Dabei kann sogar eine homogene Verbindung zwischen dem Heizrohr und der Stahlplatte ausgebildet sein. Die Ausbildung einer quasi Klebstoffverbindung zwischen dem Heizrohr und der Stahlplatte ist hier jedoch zu bezweifeln, da Fig. 4 der Entgegen­ haltung eindeutig zeigt, daß ein Klebstoff-Propfen zwischen gering beabstandeten Noppen ausgebildet ist und daß sich Klebstoffnasen stets dann bilden, wenn die Noppen einen großen Abstand zueinander haben. Folglich ist die Klebstoffbrücke zwischen dem Heizungsrohr und der Stahlplatte technisch ausgeschlossen, zumal der Klebstoff auf der Stahlplattenunterseite weitgehend gleichmäßig aufgetragen wird.

In der Praxis erweist sich die aus der DE 78 35 282 U1 bekannte Fußbodenkonstruk­ tion als nachteilig, da das Heizungsrohr fast vollständig von thermisch isolierenden Medien umgeben ist. Die Ausbildung vereinzelter Klebstoffbrücken kann den zur Überwindung der isolierenden Medien bzw. zur Aufheizung der Stahlplatte erforderli­ chen Energiebedarf nur in unerheblichem Maße mindern, da einerseits die Wärme­ leitfähigkeit von Klebstoff nicht besonders hoch und andererseits die kontaktierte Oberfläche des Heizrohrs sehr gering ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fußbodenkonstruktion der ein­ gangs genannten Art anzugeben, die die Wärmeübertragung vom Wärmetauscher in die Umgebung verbessert und somit die Energiekosten verringert.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist die eingangs genannte Fußbodenkonstruktion derart ausgestaltet und weitergebildet, daß der verbleibende Zwischenraum zwischen dem Wärmetauscher und der ggf. mit einer Metallkaschierung versehenen Innenwandung der Ausneh­ mung mit einer thermisch leitenden Granulatschüttung verfüllt ist.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß die Wärmeleitfähigkeit der Ab­ deckung für die Effizienz und Reaktionsschnelligkeit einer Fußbodenheizung eine herausragende Rolle spielt. Weiter ist erkannt worden, daß sich die Bauzeit erheblich verkürzt, wenn anstelle eines Trockenzeiten erfordernden Estrichs eine Platte in Form eines fertigen Bauteils als Abdeckung eingesetzt wird. Auf diese Weise kann der Belag unmittelbar nach dem Verlegen der Platte aufgebracht werden und es ent­ stehen keine Verzögerungen im Baugeschehen. Außerdem wird durch die Installation der thermisch leitfähigen Platte das mit der Verlegung von Estrich verbundene Ein­ bringen von Feuchtigkeit in den Bau vermieden. Schließlich ist erkannt worden, daß einerseits eine Einsparung von Heizenergie bzw. Energiekosten durch extrem nied­ rige Vorlauftemperaturen und andererseits eine sehr schnelle Aufheizung eines Fuß­ bodens erfolgen kann, wenn die Platte eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Die Wärmeenergie des Wärmetauschers kann dadurch sofort über die Platte in den Raum abgeführt werden und die Erwärmung des Raumes ist innerhalb kürzester Zeit spürbar. Das Absenken der Temperatur wird durch eine Regulierung des Wärmetau­ schers, bspw. durch Steuerung über Außenfühler, bewirkt und ist im Gegensatz zur stark verzögerten Abkühlung einer Estrichschicht, innerhalb kurzer Zeit bemerkbar. Heizenergie kann daher durch die sofortige Wirksamkeit der Temperaturabsenkung, bspw. bei Sonneneinstrahlung, eingespart werden. Im Gegensatz dazu wird bei Estrichböden die Raumtemperatur in verschwenderischer Weise durch das Öffnen der Fenster geregelt.

Da der isolierende Untergrund aus Isolierplatten mit einem zur Aufnahme des Wär­ metauschers geeigneten Profil besteht, kann auf Haltemittel für den Wärmetauscher vollends verzichtet werden, zumal durch die Ausnehmungen des Profils eine unver­ änderliche Positionierung des Wärmetauschers gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die Wärmeübertragung zur Abdeckplatte dann besonders intensiv erfolgen kann, wenn das thermisch leitende Medium mög­ lichst die gesamte, frei zugängliche Wärme abgebende Oberfläche des Wärmetauschers kontaktiert. Des weiteren ist erkannt worden, daß die frei zugängli­ che Oberfläche des Wärmetauschers nahezu vollständig kontaktiert werden kann, wenn ein Medium in den Zwischenraum zwischen der Innenwandung der Ausneh­ mung und dem Wärmetauscher verfüllt ist, das sich der Form des Heizungsrohres anpassen kann.

Im Hinblick auf einfache Einbringung des Mediums ist weiter erkannt worden, daß ein trockenes Medium, nämlich ein rieselfähiger Feststoff in Form von Granulat, zu ver­ wenden ist. Auf diese Weise entfällt eine die Bauzeit verlängernde Aushärtezeit eines flüssigen Mediums. Mit der erfindungsgemäßen Granulatfüllung kann die thermisch isolierende Wirkung eines Hohlraumes zwischen dem Heizungsrohr, der Ausneh­ mung und der Abdeckplatte ausgeschlossen werden, wobei die Wärme direkt auf die Abdeckplatte übertragen wird. Schließlich wird eine weitere Optimierung des Wär­ metransports dadurch erreicht, daß die Ausnehmung mit einer Metallkaschierung versehen ist. Auf diese Weise kann auch von der Unterseite des Wärmetauschers her Wärme abgezogen werden und über das Granulat zur Abdeckplatte gelangen.

Als Material für die plattenförmige Abdeckung eignen sich Metalle, insbesondere Aluminium, das gegenüber Zementestrich 146× besser thermisch leitet (λAl = 204 W/m×K, λ Zementestrich = 1,4 W/m×K). Um einen möglichst niedrigen Wärmeübergangswiderstand bei ausreichender Stabilität der Platte zu realisieren, könnte diese eine Stärke von mehreren mm, vorzugsweise von 5 mm, aufweisen. Bei einem teilweise in den Untergrund eingebrachten und mit dem Untergrund bündig abschließenden Wärmetauscher könnte die Platte sowohl auf dem Untergrund als auch auf dem Wärmetauscher aufliegen. Die Platte könnte auch ausschließlich mit­ telbar auf dem Untergrund und ggf. auf dem Wärmetauscher aufliegen, wenn zwi­ schen die Platte und den Untergrund eine Zwischenlage, bspw. eine thermisch lei­ tende Schicht, angeordnet ist.

Im Hinblick darauf, daß den Dimensionen einer erfindungsgemäßen Platte ferti­ gungstechnisch Grenzen gesetzt sind, wird diese aus mehreren aneinanderliegenden Einzelplatten gebildet. Die Einzelplatten werden bevorzugt über ihre aneinanderlie­ genden Stoßkanten mittels Kleber verbunden. Denkbar wäre es aber auch, die Ein­ zelplatten übereinanderlappend kraftschlüssig zu verbinden oder an den gegenüberliegenden Stoßkanten Eingriffselementenpaare zur formschlüssigen Ver­ bindung, bspw. Steckleisten vorzusehen. Bei der Herstellung einer Klebeverbindung ist es besonders vorteilhaft, vor dem Aufbringen des Klebers auf die beiden Kanten einen Sicherheitsstreifen unter die Stöße zu verlegen, damit der Kleber die Einzel­ platten nicht mit dem Untergrund und/oder dem Wärmetauscher verklebt. Der Si­ cherheitsstreifen könnte als 120 bis 150 mm breiter Aluminiumstreifen von etwa 0,1 mm Dicke ausgeführt sein. Die Verwendung eines metallischen Streifens bzw. eines Aluminiumsicherheitsstreifens wirkt sich günstig auf den Vorgang der Wärmeübertra­ gung aus. Während des Erhärtens des Klebers werden die freien Plattenkanten durch zwischen den freien Plattenkanten und den angrenzenden Wänden angeord­ nete Keile mit einer Preßkraft beaufschlagt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine gute Verklebung zwischen relativ schmalen Kanten erreicht. Als Klebstoff wird bevor­ zugt ein Zwei-Komponenten-Kleber eingesetzt der unter Ablauf chemischer Reak­ tionen aushärtet und bei dem ein Stoffaustausch mit der Umwelt, bspw. durch das Freisetzen von Lösungsmitteln, nicht erfolgt. Das Verlegen des Belags kann daher unmittelbar nach dem Aufbringen der Platten vorgenommen werden. Aufgrund des in Abhängigkeit von der Temperatur wechselnden Dehnungsverhaltens der Platte wer­ den die Keile nach dem Erhärten des Klebers entfernt.

Im Hinblick auf die Wärmedehnung von Metall- bzw. Aluminiumplatten ist es notwen­ dig, daß eine Dehnungsfuge zu den angrenzenden Wänden verbleibt. Die Grundflä­ che der Platte ist demnach so zu bemessen, daß sie die gesamte Grundfläche des Raumes unterschreitet. Da die aus den Einzelplatten gebildete Platte in der Regel an den Stellwänden durch Schränke oder andere Einrichtungsgegenstände belastet wird, ist mit einer einseitigen, in der Regel zur Fensterfront hin erfolgenden Ausdeh­ nung der Gesamtplatte zu rechnen. Daher muß die Dehnungsfuge zu den an­ grenzenden Wänden mindestens so groß sein, daß auch bei einseitiger Belastung die gesamte Längenausdehnung in einer Richtung ohne Behinderung erfolgen kann.

Als Isolierplatten könnten Hartschaumplatten verwendet werden oder Platten aus an­ deren isolierenden Werkstoffen eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Isolierplatte zur Reflexion der Wärme mit einer Metallkaschierung ausgestattet ist. Diese Metallkaschierung könnte bspw. als Metallfolie auf die Fläche der Isolierplatte aufgebracht werden und mit dieser fest verbunden sein. Aus Kostengründen wird eine Aluminiumkaschierung bevorzugt.

Von besonderem Vorteil ist der Einsatz von Aluminiumpartikeln, insbesondere granu­ liertem Aluminium. Aluminium weist eine geringe Härte auf, so daß ein Verschleiß der Wärmetauscher infolge der während der Längenänderung auftretenden Reibung ge­ ring gehalten werden kann. Durch eine kugelige Ausgestaltung der Granalien könnte die Reibwirkung weiter herabgesetzt werden, da eine verstärkte Roll- und Gleitwir­ kung auftritt. Einem Verschleiß des Wärmetauschers infolge der durch die Trittbela­ stung hervorgerufenen Reibung bei den Wärmetauscher überdeckender Granu­ latschüttung könnte dadurch begegnet werden, daß die Schütthöhe der Granalien so hoch ist, daß der Scherkraftgradient zum Wärmetauscher hin abnimmt und somit eine direkte Reibungswirkung nicht erfolgt.

Als Wärmetauscher könnten neben elektrisch beheizten Matten oder Drähten Rohr­ leitungen mit einem darin zirkulierenden Wärmeträger eingesetzt werden. Bei einer bereits in einem Gebäude installierten Zentralheizung mit einem Heizkessel zur Er­ wärmung von Wasser als Wärmeträger werden zweckmäßigerweise Rohre als Wär­ metauscher der Fußbodenheizung verlegt. Diese Rohre werden bevorzugt aus Kup­ fer hergestellt, da Kupfer einen besonders hohen Wärmeleitfähigkeitswert aufweist.

Die durch die erfindungsgemäße Fußbodenkonstruktion herbeigeführte Schnellreak­ tion der Fußbodenheizung kann besonders intensiv ausgenutzt werden, wenn der Durchmesser der Kupferrohrleitung erhöht wird. Bei einem größeren Durchmesser erhöht sich auch die Durchflußrate und es kann ausreichend Energie, die bei der er­ findungsgemäßen Fußbodenkonstruktion sofort in die thermisch leitende Platte ab­ geführt wird, nachgeführt werden. Im Hinblick darauf, daß eine Verlegung einer Rohrleitung innerhalb eines Raumes auf jeden Fall gekrümmte Abschnitte der Rohrleitung erforderlich macht, wirkt sich der vergrößerte Durchmesser auch in die­ ser Hinsicht günstig auf die Erhöhung des Durchflusses aus. Die Umlenkelemente für Rohre eines größeren Durchmessers können dann nämlich einen größeren Radius aufweisen. Damit würden sowohl die Rohrreibungs- und Krümmerwiderstände verrin­ gert werden als auch der erforderliche Pumpendruck. Aufgrund der prompten Wei­ terleitung der Wärmeenergie zur Aluminiumplatte sollte die Fließgeschwindigkeit bzw. die Durchflußrate relativ hoch sein. Der bisher übliche Kupferohraußendurchmesser von 15 mm bei 1 mm Wandstärke sollte deutlich überschritten werden. Bereits bei ei­ nem Außendurchmesser von 20 mm bei 1 mm Wandstärke könnte eine erhebliche Zunahme des Durchflußquerschnittes erreicht werden. Eine weitere Vergrößerung des Rohrquerschnitts über 20 mm Außendurchmesser hinaus könnte zwar die Lei­ stungsfähigkeit, insbesondere die Reaktionsschnelligkeit der Fußbodenheizung wei­ ter steigern, wäre jedoch im Hinblick auf eine leichte Montage wieder erschwerend.

Die erfindungsgemäße Fußbodenkonstruktion könnte in vorteilhafter Weise durch einen Belag ergänzt werden, der eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Der Belag könnte einerseits auf der Deckfläche der Platte aufgeklebt werden oder in an­ derer Weise, bspw. durch Schraub- oder Nietverbindungen, befestigt werden.

Bei einer Klebeverbindung hat es sich von ganz besonderem Vorteil erwiesen, wenn der Klebstoff die aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten des Platten- und des Belagmaterials auftretenden Spannungen kompensiert. Dazu muß der Kleb­ stoff dauerhaft elastisch sein. Als Belagmaterial werden vorzugsweise Keramikfliesen mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und einem hohen Ausdehnungskoeffizienten ein­ gesetzt. Die Keramikfliesen werden mittels eines Dünnbettmörtels auf eine Alumini­ umplatte aufgeklebt. Im Hinblick auf eine möglichst kontinuierliche thermische Leitfä­ higkeit und Transformation der unterschiedlichen Dehnungseigenschaften des Alu­ miniums und der Keramik wird dem Dünnbettmörtel vorzugsweise Aluminiumgranulat oder Aluminiumpulver zugesetzt. Die zwischen die einzelnen Keramikfliesen einzu­ bringende Fugenmasse trägt vorteilhafterweise ebenfalls zu einer Kompensation der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Aluminiumplatte und der Keramik­ fliesen bei, in dem sie zumindest geringfügig dauerelastisch ist oder wenigstens halb­ elastische Komponenten enthält. Die Klebstoffe und Dünnbettmörtel für Keramikflie­ sen, bspw. aus Steinzeug, oder Beläge aus Naturstein müssen wasserbeständig sein und dauerhaft elastisch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Platte und des Belages ausgleichen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fußbodenkonstruktion sieht vor, den Wärmetauscher von den Stellwänden des Raumes beabstandet zu verlegen. Da der Aufenthalt vorwiegend im Inneren des Raumes stattfindet, kann darauf verzichtet werden, die Flächen in Stellwandnähe - unabhängig davon, ob diese mit Einrichtungsgegenständen verstellt sind oder nicht - für die Ausbringung der Wärme zu nutzen. Daher ist es sinnvoll, die Wärmetauscherelemente in einem Abstand von vorzugsweise 0,6 m zu verlegen. An diese Ausgestaltung knüpft sich gleichzeitig der Vorteil, daß weniger Wärmetauscherelemente, bspw. Rohrleitungen oder Heizmatten, benötigt werden. Gerade im Hinblick auf Kupferrohre, die wegen ih­ rer hohen Wärmeleitfähigkeit besonders bevorzugt eingesetzt werden, macht sich diese Einsparung an Verlegefläche kostengünstig bemerkbar. Bei der Installation ei­ ner Rohrleitung wird vorzugsweise das Strömungsmedium Wasser als Wärmeträger eingesetzt.

Eine besonders vorteilhafte und physikalisch sinnvolle Verlegung der Heizungsrohre wird vorgenommen, indem der Vorlauf der Rohrleitung im Bereich der Rauminnen­ seite und der Rücklauf der Rohrleitung im Bereich der Fensterfront vorgesehen sind. Dieser Form der Verlegung liegt die Überlegung zugrunde, daß die Anbringung von konventionellen Heizkörpern im Fensterbereich nur den praktischen Grund hat, daß Stellwände nicht verbaut werden sollen. Gerade die Anordnung von Heizkörpern bzw. Rohrleitungen der Fußbodenheizung im Fensterbereich führt aber nur zu einem Gleichgewicht zwischen abfallender Kaltluft und aufsteigender Warmluft mit der Folge der Störung einer langsamen, aber gleichmäßigen Luftumwälzung im Raum. Durch die für die optimale Ausnutzung der erfindungsgemäßen Fußbodenkonstruktion gün­ stige Verlegung der Rohrleitung mit dem Rücklauf im Bereich der Fensterfront und dem Vorlauf im Bereich des Raum inneren wird eine sinnvolle Konvektion mit fast gleichmäßigem Raumklima erreicht. Langsam, aber stetig steigt die Warmluft im Rauminneren zur Decke auf, bewegt sich an der Decke Richtung Fensterfront und fällt in diesem Bereich nach unten. Voraussetzung für eine zugfreie Umwälzung der Luft ist der Einbau von gut isolierenden und dicht schließenden Fenstern sowie das geringe Temperaturgefälle im Boden von der Rauminnenseite zur Fensterfront hin.

Bei elektrisch beheizten Matten oder Drähten könnte durch eine weniger enge Verle­ gung im Bereich der Fensterfront der vorherbeschriebene Umwälzvorgang vom Rauminneren aus zur Fensterfront hin realisiert werden. Die erfindungsgemäße Fußbodenkonstruktion könnte aber auch mit einer Fußbodenheizung ausgestaltet sein, die die herkömmlichen Konvektionsverhältnisse ermöglicht. Dazu könnte der Vorlauf der Rohrleitung im Fensterfrontbereich vorgesehen sein, außerdem könnte die Rohrleitung in diesem Bereich besonders eng verlegt sein. Als alternativer Wär­ meträger zum Warmwasser in der Kupferrohrleitung könnte, insbesondere im Hin­ blick auf Industriebauten, bspw. Abgas eingesetzt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Fußbodenkonstruktion entstehen zwar zunächst hohe Materialkosten, insbesondere hinsichtlich der thermisch leitenden Platte aus Alumi­ nium und der Kupferrohrleitung für die Fußbodenheizung, jedoch können die Mehr­ kosten durch die Temperaturabsenkungen nachts und bei entsprechenden Gebäu­ den am Wochenende amortisiert werden. Eine beträchtliche Einsparung von Heiz­ energie ist dadurch möglich, daß Temperaturabsenkungen sofort wirksam werden und nicht, wie bei estrichüberdeckten Fußbodenheizungen, die Überwärme durch Öffnen eines Fensters abgeführt werden muß und damit verschwendet wird.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol­ gende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.

In Verbindung mit der Erläuterung des Ausführungsbeispiels der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen be­ vorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Fußbodenkonstruktion,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Fußbodenkonstruktion nach Fig. 1 im Wandbereich während des Erhärtens des zwischen den Einzelplatten wirkenden Klebers,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Fußbodenkonstruktion aus Fig. 1 im Wandbereich nach dem Erhärten des Klebers zwischen den Einzelplatten,

Fig. 4 eine Draufsicht, verkleinert, auf den verlegten Wärmetauscher aus Fig. 1 vor der Abdeckung und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A des Gegenstandes aus Fig. 4.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen gemeinsam eine erfindungsgemäße Fußbodenkonstruktion 1 mit einem thermisch isolierenden Untergrund 2. Aus Fig. 1 ist ein Wärmetauscher 3 einer Fußbodenheizung ersichtlich. Des weiteren ist aus den Fig. 1 bis 3 erkennbar, daß ein Belag 4 auf einer als Platte 5 ausgebildeten Abdeckung aufgebracht ist. Die Platte 5 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus Aluminium, weist eine Stärke von 5 mm auf und ist daher zur prompten Wärmeübertragung gut geeignet. Erfindungs­ gemäß führt dies zu einem außerordentlichen schnellen Reaktionsvermögen der Fußbodenheizung. Die Platte 5 liegt im wesentlichen auf dem Untergrund 2 auf und überdeckt, wie aus Fig. 1 ersichtlich, den Wärmetauscher 3.

Die Platte 5 ist aus mehreren Einzelplatten 6 und 7 gefertigt. Die Einzelplatten 6, 7 sind an ihren Stoßkanten aneinandergeklebt. Unterhalb der Klebeverbindung 8 ist ein Sicherheitsstreifen 9 vorgesehen. Der aus einem thermisch leitenden Material, hier aus Aluminium gefertigte Sicherheitsstreifen 9 wird vor dem Aufbringen des Klebers auf die beiden Kanten der Einzelplatten 6, 7, unter die Stöße verlegt, damit der Kle­ ber die Einzelplatten 6, 7 nicht mit dem Untergrund 2 verklebt.

Fig. 2 stellt den Zustand der erfindungsgemäßen Fußbodenkonstruktion 1 während des Erhärtens der Klebeverbindung 8 zwischen den Einzelplatten 6, 7 dar. Zwischen der angrenzenden Wand 10 und der freien Plattenkante der Platte 5 ist ein Keil 11 angeordnet, der zum Zusammenpressen der Einzelplatten 6, 7 dient, bis der Kleber trocken ist. Nach dem Erhärten des Klebers wird der Keil 11 unbedingt entfernt, da­ mit die von der jeweiligen Temperatur abhängige Dehnung der Platte 5 nicht behin­ dert wird.

Aus den Fig. 2 bis 5 geht hervor, daß zwischen den freien Plattenkanten der Platte 5 bzw. den parallel zur Wand 10 verlaufenden Grenzflächen des Untergrunds 2 und den angrenzenden Wänden 10 eine Dehnungsfuge 13 ausgebildet wird. D.h., die Grundflächen der Platte 5 und des Untergrunds 2 unterschreiten die Gesamt­ grundfläche des Raumes. In Fig. 4 sind die Größenverhältnisse der Grundflächen deutlich zu erkennen. In Fig. 3 ist dargestellt, daß die Dehnungsfuge 13 von einer Sockelleiste 12 überdeckt wird. Unterhalb der Sockelleiste 12, von außen nicht ein­ sehbar, vollzieht sich die Längenänderung der Platte 5 infolge des Deh­ nungsverhaltens des Aluminiums in Abhängigkeit von der Temperatur.

Der Untergrund 2 weist mehrere, hier als Hartschaumplatten ausgeführte Isolierplat­ ten 14 auf. Deutlich erkennbar ist in Fig. 1 eine Ausnehmung 15 zur Aufnahme des Wärmetauschers 3. Die Isolierplatten 14 weisen an ihrer Deckfläche eine Metall­ kaschierung 16 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel aus Aluminium besteht. Die Metallkaschierung 16 dient der Leitung der Wärme in die Breite bzw. Fläche durch Kontakt mit dem Wärmetauscher 3 einerseits und der aufliegenden Platte 5 anderer­ seits.

Mit 17 ist eine thermisch leitende Granulatschüttung bezeichnet, die, wie aus Fig. 1 ersichtlich, den Zwischenraum zwischen der Innenwandung der Ausnehmung 15 des Profils der Isolierplatte 14 und dem Wärmetauscher 3 ausfüllt. Die Granulatschüttung 17 besteht aus Aluminium und ist zur Kontaktverbesserung und zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit bzw. der direkten Übertragung der Wärme vorgesehen. Die Granulatschüttung 17 schließt bündig mit der Deckfläche der Isolierplatte 14 des Un­ tergrundes 2 ab.

Aus den Fig. 1, 4 und 5 ist ersichtlich, daß der Wärmetauscher 3 als Rohrleitung 18 ausgeführt ist, in der als Wärmeträger Warmwasser zirkuliert. Die Rohrleitung 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Kupfer gefertigt und weist bei einer Wandstärke von 1 mm einen Außendurchmesser von 20 mm auf.

Die erfindungsgemäße Fußbodenkonstruktion 1 wird durch einen Belag 4 ergänzt, der eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist und, wie aus Fig. 1 ersichtlich, auf der Deckfläche der Platte 5 aufgeklebt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Dünnbettmörtel 19 mit hoher thermischer Leitfähigkeit zum Verkleben von Fliesen 20 aus Keramik eingesetzt. Der Dünnbettmörtel 19 kompensiert die aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der Aluminiumplatte 5 und dem Belag 4 auftretenden Spannungen und weist dazu elastische Eigenschaften auf. Außerdem ist der Dünnbettmörtel 19 zur Verbesserung der Transformation der unterschiedli­ chen Dehnung und der thermischen Leitfähigkeit mit feinem Aluminiumgranulat ange­ reichert.

In diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu den Isolierplatten 14 eine Zusatz­ dämmung 21 vorgesehen. Diese Zusatzdämmung 21 ist unterhalb der Isolierplatten 14 und ist hier aus Polystyrol hergestellt.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß nach dem Aushärten des Klebers der Klebeverbindung 8 der Keil 11 aus dem Zwischenraum zwischen der Wand 10 und den freien Kanten der Platte 5 entfernt wurde und eine Schaumstoffeinlage 22 in die Dehnungsfuge 13 eingebracht wurde. Diese Schaumstoffeinlage 22 dient einerseits zur Wärmeiso­ lierung gegenüber der Wand 10 und andererseits als Polsterung für die sich aufgrund der Ausdehnung bewegenden Platte 5.

In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verlegung der Rohrleitung 18 im Raster von 500 mm, wobei die Umlenkung mit 250 mm Radius erfolgen kann. Mit der ge­ strichelten Linie wird in Fig. 4 verdeutlicht, daß an den Innenwänden ein ca. 600 mm breiter Streifen frei von der Rohrleitung 18 belassen wird. Damit ergibt sich - gegen­ über der derzeit üblichen Verlegung im Parallelabstand der Rohre von 250 mm - bei nunmehr 500 mm Raster und bei generellem Freiraum an den Innenwänden von 600 mm eine Gesamteinsparung von Kupferrohr von mindestens 70%.

Mit 23 ist der Vorlauf der Rohrleitung 18 bezeichnet, der in diesem Ausführungsbei­ spiel im Bereich des Rauminneren vorgesehen ist. Der Rücklauf 24 der Rohrleitung 18 befindet sich dagegen im Bereich der Fensterfront 25. Diese physikalisch sinn­ volle Verlegung der Rohrleitung 18 führt zu einer Konvektion mit fast gleichmäßigem Raumklima. Die Umwälzung der erwärmten Luft wird durch die in Fig. 5 dargestellten, nicht näher bezeichneten Pfeile verdeutlicht. Im Bereich des Vorlaufs 23 weist das Warmwasser die Höchsttemperatur von ca. 25°C gegenüber der bisher üblichen Vorlauftemperatur von 27° bis 32° C auf. Im Bereich des Rücklaufs 24 ist die Tem­ peratur des Warmwassers niedriger, da ein Wärmeübergang zum Raum entlang der Rohrleitung 18 stattfindet. Der Wärmeaustausch erfolgt in optimaler Weise im Ge­ genstromprinzip. D.h., die Restwärme am Rücklauf 24, im Bereich der Fensterfront 25 wird durch die herabfallende kühlere Raumluft aufgenommen, die - während des Entlangstreichens an der Fußbodenkonstruktion in Richtung Vorlauf 23 - immer mehr Wärme aufnimmt und schließlich zur Decke steigt. Folglich entsteht durch die konti­ nuierliche Wärmeaufnahme im Gegenstromprinzip ein gleichmäßiges Raumklima. Bei konventioneller Anordnung des Vorlaufs im Fensterfrontbereich würde die her­ abfallende Kaltluft zwar eine größere Wärmemenge aufnehmen, das Aufsteigen der erwärmten Luft zur Decke würde jedoch bei zunehmender Zirkulation in Richtung ei­ nes raumseitigen Rücklaufs und damit verbundener zunehmender Abkühlung der Luft weniger effektiv erfolgen. Daher wird der Rücklauf 24 bevorzugt im Bereich der Fensterfront und der Vorlauf 23 bevorzugt im Rauminneren angeordnet.

Hinsichtlich weiterer, in den Figuren nicht gezeigter Merkmale wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Claims (22)

1. Fußbodenkonstruktion (1) mit einem thermisch isolierenden Untergrund (2), einen zumindest teilweise in den Untergrund (2) einbringbaren Wärmetauscher (3) einer Fußbodenheizung und einer Abdeckung, wobei auf die Abdeckung gegebe­ nenfalls ein Belag (4) aufbringbar ist, die Abdeckung als Platte (5) mit hoher thermi­ scher Leitfähigkeit ausgeführt ist, der Untergrund (2) mindestens eine Isolierplatte (14) mit einem zur Aufnahme des Wärmetauschers (3) geeigneten Profil umfaßt und der Wärmetauscher (3) in einer Ausnehmung (15) des Profils der Isolierplatte (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Zwischenraum zwi­ schen dem Wärmetauscher (3) und der ggf. mit einer Metallkaschierung (16) verse­ henen Innenwandung der Ausnehmung (15) mit einer thermisch leitenden Granu­ latschüttung (17) verfüllt ist.

2. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, gefertigt ist.

3. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 2, wobei die Platte aus Aluminium be­ steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) eine Stärke von einigen Millime­ tern, vorzugsweise 5 mm, aufweist.

4. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Platte (5) auf dem Untergrund (2) aufliegt.

5. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Platte (5) aus mehreren aneinanderliegenden Einzelplatten (6, 7) gebildet ist.

6. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelplatten (6, 7) über ihre aneinanderliegenden Stoßkanten mittels Klebstoff ver­ bunden sind.

7. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unter­ halb der Klebeverbindung (8) ein vorzugsweise metallischer Sicherheitsstreifen (9) vorgesehen ist.

8. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Grundfläche der Platte (5) die Gesamtgrundfläche des Rau­ mes derart unterschreitet, daß eine ggf. von einer Sockelleiste (12) überdeckte Deh­ nungsfuge (13) zu den angrenzenden Wänden (10) verbleibt.

9. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Isolierplatte (14) zur verbesserten Wärmeleitung in die Breite bzw. Fläche mit einer Metallkaschierung (16), vorzugsweise mit einer Aluminiumkaschierung, ausgestattet ist.

10. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Granulatschüttung (17) aus Aluminiumpartikeln besteht.

11. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) als Rohrleitung (18) ausgeführt ist und in der Rohrleitung (18) als Wärmeträger ein Strömungsmedium, vorzugsweise Warmwasser, zirkuliert.

12. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (18) aus Kupfer gefertigt ist.

13. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (18) zur Erhöhung der Durchflußrate einen großen, bei einer Wandstärke von 1 mm mindestens ca. 20 mm betragenden, Außendurchmesser aufweist.

14. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Belag (4) auf der Deckfläche der Platte (5) eine hohe thermi­ sche Leitfähigkeit aufweist.

15. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (4) auf der Deckfläche der Platte (5) aufgeklebt ist.

16. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff die aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten des Platten- und des Belagmaterials auftretenden Spannungen zumindest weitgehend kompensiert und dauerhaft elastisch ist.

17. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff zum Aufkleben des Belags (4) ein Dünnbettmörtel (19) verwendbar ist.

18. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnbettmörtel (19) thermisch leitfähig, vorzugsweise aluminiumhaltig, ist.

19. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Belag (4) vorzugsweise aus Keramik oder Naturstein bestehende Fliesen (20) eingesetzt sind, deren Fugen mit einer vorzugsweise geringfügig dauerelastischen Fugenmasse (26) verfugt sind.

20. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fugenmasse (26) die Ausdehnungskoeffizienten des Fliesen- und Plattenmaterials kompensiert.

21. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher (3) von den Stellwänden des Raums beabstandet verlegt ist und daß der Abstand vorzugsweise 0,6 m beträgt.

22. Fußbodenkonstruktion nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlauf (23) der Rohrleitung (18) im Bereich der Raum­ innenseite und der Rücklauf (24) der Rohrleitung (18) im Bereich der Fensterfront (25) vorgesehen sind.