DE7537677U

DE7537677U - Heizelement als fassadenelement

Info

Publication number: DE7537677U
Application number: DE19757537677
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1974-12-05
Filing date: 1975-11-27
Publication date: 1976-06-10
Also published as: FR2293671A1; FR2293671B3; NL7511110A; CH586376A5

Description

zum Gebrauchsmustergesuch

der Firma Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schweiz

betreffend:

"Heizelement als Fassadenelement"

Die Neuerung betrifft ein rohr- oder kastenförmig ausgebildetes, gitterartiges Heizelement, das als Fassadenelement zum überziehen von mindestens einer Außenwand eines Raumes eines Gebäudes bestimmt

Die bei bekannten Gebäudeheiziingsanlagen dieser Art verwendeten Heizelemente sind geschoßhoch, jedes Element ist in sich geschlossen und besteht aus mehreren, horizontalen und vertikalen rohrartigen Strängen. Gegenüber konventionellen mit Radiatoren oder Konvektoren als Raumheizelementen versehenen Anlagen ergeben sich bei den genannten Heizungsanlagen eine Reihe von Problemen. Da einerseits die Größe der Heizfläche des Heizelementes eines Raumes durch nicht von der Heizungsanlage bestimmte Faktoren,- sondern durch bauliche und/oder architektonische Gegebenheiten - z.B. die statischen Belange der Fassadentragkonstruktion - bestimmt

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ist, andererseits der Wärmebedarf - je nach Größe des Raumes, der Abkühlungsfläche sowie nach der Lage zur Himmelsrichtung usw. - von Raum zu Raum verschieden ist, müssen für eine KOmfortheizung dieser Art von Raum zu Raum verschiedene mittlere Heizflachentemperaturen eingehalten werden. In größerem Gebäuden, z.B. Wohnblocks, mit einem zentralen Wärmeerzeuger ist jedoch fast immer die Heizwasser-Vorlauftemperatur für alle an einem Heizwasserregelkreis hängenden Heizelemente gleich hoch und beträgt z.B. 9o C. Eine von Raum zu Raum unterschiedliche mittlere Heizflächentemperatur könnte daher nur mit grossem Aufwand, beispielsweise mit je einer individuellen Rücklauf beimischung für jedes Heizelement, d.h. für jeden Raum, verwirklicht werden.

Weiterhin fordern die räumliche Ausdehnung der geschilderten Heizelemente über die ganze Fassadenfläche zur gleichmäßigen Temperaturverteilung im Raum und die durch die Erwärmung entstehenden Dehnungen des Fassadenelementes zur Vermeidung von Dehnungsschäden, daß die Temperaturspreizung - d.h. die Temperaturdifferenz zwischen den· wärmsten und den relativ kühlsten Obaflächenbereichen des Heizelee'mntes - auch bei maximalem Wärmebedarf einen Wert von ca. 4 C nicht übersteigt. Um den Heizbedarf eines Raumes mit Hilfe einer derartig niedrigen Temperaturdifferenz zu decken, sind sehr große Wassermengen erforderlich, die ihrerseits entweder sehr große Leitungsquerschnitte für die Vor- und die Rücklaufleitung erfordern oder erhebliche Druckverluste infolge von Reibung in den Leitungen verursachten.

Aufgabe der Neuerung ist es, erstens trotz einer konstanten Heizwasser-Vorlafuftemperatur die von Raum zu. Raum unterschiedlichen mittleren Heizflächentemperaturen zu gewährleisten und zweitens trotz der geringen Temperaturspreizung die Zufuhr der erforderlichen Heizenergie mit Hilfe von Vor- und Rücklaufleitungen relativ geringen Querschnitts

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ohne überhöhte Druckverluste sicherzustellen.,

Gemäß der Neuerung wird diese Aufgabe durch eine für den Anschluß der Vorlaufleitung bestimmte Ejektoreinrichtung gelöst, die in einen Strang des gitterartigen Heizelements einmündet, und einen fest eingestellten, jedoch vom maximalen Wärmebedarf des zugehörigen Raumes abhängigen Öffnungsquerschnitt aufweist.

Über die Ejektoreinrichtung wird in jedes Heizelement mit Hilfe des in der Vorlaufleitung gegenüber dem Heizelement herrschenden Überdrucks eine relativ geringe Primärwassermenge eingespitzt, mit der die benötigte Wärme dem :Raum zugeführt wird; diese, eine weit über der mittleren Heizflächentemperatur liegende Temperatur besitzende Primärwassermenge, die mit hoher Geschwindigkeit, aus dem Ejektor austritt, reißt bei ihrem.Eintritt in das Heizelement eine gewisse, von ihrer jeweiligen Geschwindigkeit abhängige Sekundärwassermenge mit, die dem Wasserinhalt des Heizelements zugehört. Dadurch ergibt sich zum einen ein rascher Temperaturausgleich zwischen dem hoch temperiert eingespritzten Primärwasser und dem mitgerissenen Sekundärwasser, so daß in Strahlrichtung kurz hinter dem Ejektor bereits der gewünschte obere Wert der Temperaturspreizung erreicht ist. Weiterhin liefert das durch den Ejektor eingespitzte Primärwasser die für eine Wasserzirkulation im Heizelement notwendige Energie. Die auf ■Grund der Auslegungsberechnung der Anlage für jedes Heizelement individuell festgelegte Größe des Ejektorquerschnitts, die nach Maßgabe des maximalen Wärmebedarfs des angeschlossenen Raumes unter Berücksichtigung des Druckunterschiedes zwischen der Vorlauf leitung und dem Heizelement bestimmt wird, erlaubt eine individuelle, u.U. von Raum zu Raum verschiedene Einstellung der eingespritzten Primärwassermenge und damit eine von Raum zu Raum verschiedene mittlere Heiz—

flächentemperatur. Auf diese Weise erweist sich die Neuerung als einfache und wirksame Lösung der geschilderten Doppelaufgäbe. Ein weiterer Vorteil der Neuerung besteht darin, daß durch die Ejektoreinrichtung gewährleistet wird, daß bei unbeabsichtigtem überschreiten der primären Vorlauftemperatur keine zu hohen Heizelement-Temperaturen entstehen, die zu Dehnungsschäden an der Fassade führen könnten.

Die Einspritzung und die Zirkulation des Wassers im Heizelement können verbessert werden, wenn die Vorlaufleitung in seinen Vertikalstrang einmündet und die öffnung der Ejektoreinrichtung nach oben gerietet ist. Als konstruktiv einfach hat sich eine Ejektoreinrichtungerwiesen, die aus einem an das freie Ende der Vorlaufleitung angesetzten Rohrstück besteht, das in Achsrichtung an seinem Ende verschlossen ist und als Ejektoröffnung eine Bohrung bestimmten Durchmessers aufwäst.

Die erwähnte Berechnung und Auslegung der Ejektoreinrichtung erfolgt - wie für die Berechnung von Heizungsanlagen allgemein üblich - für die benötigte Maximalleistung der Anlage. Eine vorteilhafte Teillastregulierung läßt sich daher dadurch erreichen, daß - wie auch bei Radiatorheizungen vor dem Ejektor element in der Vörlauxleitung ein Durehflußregelorgan angeordnet ist, das darüber hinaus in Abhängigkeit von der Temperatur des zu beheizenden Raumes thermostatisch, gesteuert sein kann.

Um eine gleichmäßige Zirkulation des Wassers und der Temperaturverteilung innerhalb des Heizelementes zu erreichen, ist es weiterhin zweckmäßig, wenn in seinen Verzweigungen Blendenöffnungen mit festen unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten vorgesehen sind, wobei die Blendenquersehnitte unter Berücksichtigung der Dimensionierung des dem jweiligen

Raum zugehörigen Ejektors bei der Auslegung der Anlage festgelegt werden. Als technisch vorteilhaft hat sich erwiesen, die Blenden als einfache Bohrungen in den Profilwänden des Heizelements auszubilden.

Weiterhin läßt sich die Berechnung einer erfindungsgemäßen Anlage erheblich vereinfachen und eine gegenseitige/ störende Beeinflussung von benachbarten Heizelementen vermeiden, wenn ein als Heizelement ausgebildeter Strang eines Fassadenelementes, das zu zwei aneinander angrszenden Räumen gehört, durch eine Zwischenwand unterteilt und jeder Teil dem Heizelement eines einzelnen Raumes zugeordnet ist.

Im folgenden ist die Neuerung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische, teilweise

aufgebrochene Ansicht der Fassadenhei Elemente zweier nebeneinander liegender Räume A und B;

Fig. 2 und 3 sind ein Schnitt Ix und ein vergrößertes Detail III von Fig. 1, während

Fig. 4 als Detail eine Ausführungsform einer

Ejektoreinrichtung im größeren Maßstab als Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2 wiedergibt.

Das scheitiatLSch dargestellte gitterartige Netz von Fassa denelemente^ 5,- 6, 7, 8, 9, 1o, 11 ist zwei verschiedenen Räumen A und B zugeordnet und weist daher zwei voneinander getrennte Heizelemente 1 und 2 auf. Die unterschiedliche Ausgestaltung der Vertikal- und Horxzontalstränge 3 und 4

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der beiden Elemente 1 und 2 ist durch architektonische Gegebenheiten bedingt. So kann beispielsweise in dem Zwischairaum 5 des Elementes 1 eine nicht gezeigte Balkontür eingesetzt werden, während die Fassadenfachen 6, 7 und8 beispielsweise für die Aufnahme von Fenstern dienen, und die Flächen 9, 1o und 11 durch undurchsichtige Fensterbrüstungen ausgefüllt sein können.

Jedes Heizelement 1 bzw. 2, das aus im wesentlichen rechteckigen Profilrohren (Fig. 2 und 3) besteht, weist an den Kreuzungsstellen 12 zwischen einem vertikalen und einem horizontalen Strang 3 bzw. 4 zur Aufteilung der in dem Element strömenden Wassermenge auf die einzelnen Stränge Blendenöffnungen 13 auf, die im einfachsten Fall aus Bohrungen in den Wänden der Profilrohre bestehen. Die einzelnen Blendenöffnungen 13 eines jeden Elementes sind dabei so aufeinanderabgestimmt, daß in dem Heizelement 1 bzw. 2 eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteiung erreicht wird. Außer auf den Strömungswiderstand in den einzelnen Strängen ist die Blendenöffnung 13 zusätzlich auf die dem Heizelement zugeordnete Ejektoreinrichtung abgestimmt, da durch den Strömungswiderstand der Gesamtheit der Blendenöffnungen die vom Ejektor mitgerissene Sekundärwassermenge beeinflußt ist. Die einzelnen Blendenöffnungen 13 werden daher, zusammen mit der jeweiligen Ejektoreinrichtung des einzelnen Heizelements, bei der Auslegungsberechnung der Anlage festgelegt. Das Verhältnis zwischen Primär- und mitgerissener Sekund/frärwassermenge kann beispielsweise im Bereich zwischen 1 : 5 und 1 : 2o variieren, wobei der erste Wert für Räume mit hohem und der zweite für Räume mit relativ geringem maximalem Wärmebedarf bzw. relativ hoher und relativ geringer mittlerer Heizflächentemperatur gilt.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, gehört der mittlere Vertikalstrang 3' als Fassadentragelement sowohl zu Raum A

ab auch zu Raum B. Da die Auslegung und Berechnung der Anlage wesentlich übersichtlicher und einfacher viird, wenn jedem Raum ein eigenes Heizelement zugeordnet ist und die einzelnen Heizelemente 1 oder 2, in denen darüber hinaus je nach dem Wärmebedarf des zugehörigen Raumes unterschiedliche mittlere Temperaturen notwendig sein können, völlig getrennt und unabhängig voneinander sind, ist der vertikale Strang 3¹ durch eine Zwischenwand 14 {Fig. 1 und 3) in zwei Teilstränge unterteilt, wobei die Wand 14 unter Umständen wärmeisolierend sein kann.

Jedes Heizelement 1 und 2 hat einen eigenen Anschluß an das zur nicht dargestellten Wärmequelle führende Vor-(18) und Rücklauf- (17) Leitungssystem. Jedes Heizelement ist daher über eine Verbindungsleitung 15 mit einer im Boden verlegten horizontalen Rücklaufleitung 17 und mit der ebenfalls im Boden 16 verlegten Vorlaufleitung 18 über eine Vorlauf-Zuführleitung 19 verbunden. Zur Regulierung der Raumperatur ist an jeder Zuführleitung 19 jedes Raumes A und B ein mit einem Temperaturfühler 2o versehenes, für Radiatorheizungen bekanntes und häufig benutztes DurctfLußregelorgan 21 vorhanden. Dieses Regelorgan 21 steuert den Druck in der Ejektoreinrichtung 22 (Fig. 1, 2) vor der Ejektoröf fnung 25 und damit cM.e. dem Heizelement 1 oder 2 zugeführte Primärwassermenge in Zeiten, während denen nur ein Teil der maximalen Wärmeleistung benötigt wird. Die Vorlauf-Zuführleitung 19 führt in einen - im gezeigten Beispiel vertikalen - Strang 3 des jeweiligen Heizelementes 1 und und mündet in die Ejektoreinrichtung 22 aus; diese besteht aus einem Rohrstück 23, das in der Leitung 19 befestigt, z.B. über ein Gewinde 24 eingeschraubt oder eingelötet, und an seinem freien Ende durch Zusammenquetschen verschlossen ist (Fig. 4) . Als Ejektoröf fnung dient eine nach eben gerichtete Bohrung 25 (Fig. 2und 4), die einen zuvor bei

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der Auslegung festgelegten Durchmesser - zwischen beispielsweise "5, 5 mm und 6 mm - aufweist- Die in den Heizelementen erzeugte Wasserzirkulation ist in Fig. 1,3 durch kleine Pfeile angedeutet.

Wie mehrfach erwähnt, wird der Durchmesser der Öffnung 25 bei der Berechnung und Auslegung der Anlage nach Maßgabe des maximalen Wärmebedarfs des einzelnen Raums und der zwischen Vorlaufleitung 18 und Heizelement 1,2 gegebenen Druckdifferenz so bestimmt, daß die eingangs erwähnten Forderungen hinsichtlich der mittleren Oberflächentemperatur und der relativ geringen Temperaturspreizung in jedem Heizelement 1,2 erfüllt werden können.

Selbstverständlich ist die gezeigte Ejektoreinrichtung 22 nur ein - zwar aus fertigungstechnischen Gründen bevorzugtes Ausführungsbeispiel; in gleicher Weise können auch andere an sich bekannte Ejektor-Konstruktbnen verwendet werden. Mündet die Vorlauf-Zuführleitung 19 beispielsweise in einen horizontalen Strang 4, so kann als Ejektor z.B. eine in Achsrichtung der Leitung 19 verlaufende Strahldüse bestimmten Durchmessers verwendet werden. Die N.eüerung ist daher bezüglich der konstruktiven Details nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.

(Schutzansprüche)

Claims

Schutz ans pr ü c h e

1. Rohr- oder kastenförmig ausgebildetes, gitterartiges Heizelement, das als Fassadenelement zum überziehen von
mindestens einer Außenwand eines Raumes eines Gebäudes bestimmt ist, gekennzeichnet durch eine für den Anschluß der Vorlaufleitung (19) bestimmte Ejektoreinrichtung (22), die in einen Strang (3, 4) des Heizelementes (1, 2) einmündet
und einen fest eingestellten, jedoch vom maximalen Wärmebedarf des zugehörigen Raumes (A, B) abhängigen Öffnungsquerschnitt aufweist.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufleitung (19) in seinen Vertikalstrang (3)
einmündet und die Öffnung der Ejektoreinrichtung (22) nach oben gerichtet ist.

3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektoreinrichtung (22) aus einem an das freie Ende der Vorlaufleitung (19) angesetzten Rohrstück (2 3) besteht, das in Achsrichtung an seinem Ende verschlossen ist und als Ejektoröffnung eine Bohrung (25) bestimmten Durchmessers
aufweist.

4. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ejektorelement (22) in der Vorlaufleitung (19) ein Durchflußregelorgan (21) angeordnet ist.

5. Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußregelorgan (21) thermostatisch gesteuert ist.

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,&. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, L daß in seinen Verzweigungen (12) Blendenöffnungen (13) mit

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festen, unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten vorgesehen sind.

f. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang (3¹} eines Fassadenelementes, das zu zwei aneinander angrerzenden Räumen (A, B) gehört, durch eine Zwischenwand (14) unterteilt und jeder Teil dem Heizelement (1 oder 2) eines einzelnen Raumes (A oder B) zugeordnet ist.

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