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Raumtemperierungsanlage Die Erfindung betritit eine Raumteniperierungsanlage.
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Unter Temperierung im Sinne der Ertiiidutig ist die Aufrechterhaltung
bzw. die Erzeugung einer bestimmten physiologisch optimalen Rahmtemperatur zii verstehen,
die unabhängig vom Wechsel der Außentemperatur im Wandel der Jahreszeiten annähernd
konstant gehalten werden soll. Nlan unterscheidet bisher scharf zwischen Heiz- und
Klimaanlagen einerseits und Kühlanlagen andererseits. \Venn auch praktische Gründe
bestimmte Ausführungsformen der Frfindung nur für den Gebrauch als Heizaulage zu
schaffen ztvingen, so ist der generelle 1?rfindungsgedanke ein weitergehender. wie
sich aus nachstehenden Erläuterungen im einzelnen ergibt.
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Die Erfindung besteht darin, <laß der Wärmeanstatisch über mindestens
eine der in :ich hohl ausgebildeten 13egrenzungsfläahen, insbesondere den Fußboden,
des zu temperierenden Raumes vonstatten geht, die bzw. der von einem Temperiermedium,
vorzugsweise Luft, in ständigem Flusse mit großen Massen von verhältnismäßig geringer
Temperaturdifferenz gegenüber der gewünschten Raumtemperatur durchströmt wird. Das
kann mit Hilfe einer Anlage geschehen, bei der ein geschlossener Kreislauf nach
dem "Chermosvli'hotiprinzip für den Durehfluß des Temperiermediums vorgesehen ist.
Es 'können auch Pumpen, Gebläse. Ventilatoren o. cigl. für den Umlauf des Temperiermediums
angeordnet sein.
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Um bei manchen Baustoffen ein Schwinden durch Feuchtigkeitsentziehung
zu verhindern, kann in den Strom des Temperiermi.ttels eine Vorrichtung zur Regelung
seines Feuchtigkeitsgehalts eingeschaltet sein, welche je nach dem angewendeten
Prinzip im
Hin- oder Rücklauf des Temperiermittels angeordnet werden
kann. So können beispielsweise bei zum Heizen bestimmten Anlagen zusätzlich zur
Temperaturregelung des Ofens im Rücklauf des Temperiermittels Vorrichtungen zur
Regelung von Feuchtigkeit und Umlaufgeschwindigkeit <des -Mittels vorgesehen
sein. Die Anlage kann aber auch im Warmluftzulauf eine Befeuchtungsvorrichtung auf--weisen,
deren Feuchtigkeitsabgabe je nach dem anzuwendenden relativen Feuchtigkeitsgehalt
-sei der wirksamen Höchsttemperatur regulierbar ist.
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Raumtemperierungsanlagen dieser Art können umschaltbare Anschlüsse
für einen Wärme- und einen Kältespender erhalten, welche die Temperierung des Temperiermittels
wahlweise bewirken.
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Die Temperierungsanlage wird vorteilhaft derart verwirklicht, daß
die Wärmeaustauschfläche für die Hohlräume aus Fliesen, Kacheln, Platten o. dgl.
mit Mehrpunktauflage gebildet werden. Die Fliesen. Kacheln o. dgl. können dabei
aus Platten mit Füßen bestehen, wobei die seitlichen Begrenzungsflächen der Fliesen,
Kacheln o. dgl. zweckmäßigerw,eise falzartig ineinandergreifend ausgebildet sind.
Die Ausbildung des Hohlraumes kann auch so getroffen sein, daß mit Füßen versehene
Fliesen, Kacheln o. dgl. und glatte Platten vorgesehen sind, die derart schachbrettartig
verlegt sind, daß die glatten Platten auf Falzen ruhen, welche die .mit Füßen versehenen
Fliesen, Kacheln o. dgl. allseitig umgeben. Die Stoßfugen zwischen den Fliesen,
Kacheln, Platten o. dgl. werden vorteilhaft mittels einer thermoplastischen Masse
abgedichtet.
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Die bekannten Warmluftheizungen, die, je nach Bauart, auch auf Kühlluft
umgestellt werden können, arbeiten im Prinzip in der Weise, daß die erwärmte Luft
in den zu beheizenden Raum durch siebartige Öffnungen im Fußboden eingeblasen wird,
während die Abluft durch dicht unter der Decke vorgesehene Auslaßöffnungen nach
außen befördert wird. Ihr ausschlaggebender Nachteil ist, daß eine Strahlungswärme
praktisch überhaupt nicht zur Ausnutzung gelangt und große Energiemengen ungenutzt
an die Außenluft abgegeben werden.
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Die weiter bekannten Fußbodenheizungen mit eingebettetem Heizröhrenwerk
werden selten ausgeführt, weil ein Röhrensystemnur ein verhältnismäßig geringes
Volumen des Wärmeträgers, Wasser oder Wasserdampf, faßt, und die Heizrölirenlänge
daher groß und die Temperatur des @N'ärmeträgers verhältnismäßig hoch sein muß.
Dadurch wird aber einerseits die Zirkulation des Wärmeaustauschmittels im Röhrensystem
erschwert, und andererseits die Bildung von Schwind- und Schrumpfrissen im Fußboden
gefördert. Bei Schäden am Röhrensystem sind die Folgen unangenehm und Reparaturen
umständlich.
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Die Erfindung geht demgegenüber grundsätzlich von dem Gedanken aus,
mäßig erwärmte Luft vorzugsweise im geschlossenen Kreislauf durch einen breitflächigen
Hohlraum zu leiten, oder seinerseits wenigstens eine der Begrenzungsflächen de<
zu temperierenden Raumes bildet, bzw. je nach der Jahreszeit entsprechend gekühlte
Luft in großen Massen durch den Hohlraum strömen zu lassen. Auf diese Weise wird
Jedes Röhrensystem entbehrlich, denn der zusammenhängende. die gesamte Wand- oder
Fußbodenfläche oder jeweils eines Teiles davon bedeckende Hohlraum wird durch Aneinanderreihung
der oben erwähnten Fliesen, Kacheln oder Platten mit Mehrpunktaufla,ge erzielt,
wobei die vorgesehenen thermoplastischen Dichtungsmassen für eine 'hermetische .,bdichtung
der Stoßfugen sorgen. Uin die Ausfüllung des gesamten Hohlraumes mit dem Temperiermittel
Luft zu gewährleisten, kann er mittels mindesten: einer Trennwand in Abteilungen
geteilt werden, wohei mindestens eine der Abteilungen dem Ilin- und die übrigen
dem Rücklauf des Tetnperiermittels dienen. Zweckmäßig ist es, die Kachel- oder Fliesenschicht
vor ihrer Aufbringung mit einer wärmeisolierenden Schicht, z. B. aus Kieselgut,
zu hinterlegen. damit möglichst wenig Wärmeenergie durch Ableitung verloren geht.
Die tischförmigen Fliesen müssen einerseits die notwendige Festigkeit besitzen,
uni die Beanspruchungen durch Lasten auszuhalten und andererseits eine geeignete
Wärmeleitzahl halsen. Dazu können sowohl keramische Stotte als auch Kunstharzpreßstoffe
o. dgl. Kunststoffe. z. 13. Glas, Verwendung finden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
die in der nachfolgenden Beschreibung erläutert sind. In der Zeichnung ist Fig.
i eine schematische schaubildliche Teilansicht einer Raumtemperiernngsatilage gemäß
Erfindung, Fig.2 eine abgeänderte -\usfüiriitigsforni in gleicher Darstellungsweise
wie Fig. t.
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Fig.3 die schaubildliche Ansieht eines Fußbodens, Fig.4 die Ansicht
einer Fliese oder Kachel für die Ausbildung des Hohlraumes, Fig. 5 und 6 Ober- und
Unteransicht der Fin. 4 und Fig. 7 ein Querschnitt durch einen Fußboden. Gemäß F
ig. i ist auf den Blindboden t des Fußbodens eine isolierende Zwischenschicht 2,
z. 13. aus Kieselgur, aufgebracht, und auf diese. die durch Zement, Asphalt oder
andere geeignete Porenfüll-und Glättmittel nach oben abgedichtet ist, eine Schicht
besonders ausgestalteter Fliesen oder Kacheln 3, die zwischen ihrer Oherfläche und
der Fußbodenfläche einen Hohlraum 4 belassen. der von einem Wärmeaustausehmittel,
z. B. heißer Luft, durchströmt wird. Dieses Übertragungsmittel wird dem Hohlraum
über eine Leitung 5 zugeführt, die mit einem Heiz- (oder Kühl-) Aggregat, im dargestellten
Ausführungsbeispiel finit einem doppelwandigen Ofen 6 in Verbindung steht. in welchem
es so erwärmt wird, daß :eine Temperatur unter Berücksichtigung der unvermeidlichen
Leitungsverluste nur wenige Grade über der gewünschten Raumtemperatur liegt, so
daß der 1, ußboden eine ständige wohlige Wärme abgibt, also weder überheizt ist
noch Untertemperatur aufweist. In die
Leitung 5 ist ein Regulierventil
oder -schieber 7 eingeschaltet, mit Hilfe dessen die Menge der Zirkulationsluft
eingestellt «-erden kann. Es ist unerheblich, mit welchem Brennstoff das Heizaggregat
6 beheizt wird: Jedes Heizmittel ist anwendbar: Kohle, Elektrizität, Gas, C51, Dampf
oder andere feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe.
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Nachdem das Wärmeaustauschmittel den Hohlrauem 4 durchströmt hat,
indem es den gezeichneten Pfeilen folgend, zuerst die vor der mittleren Längswand
8 liegende Hälfte und dann, umgekehrt, die hintere Hälfte des Fußbodens erwärmt
hat, verläßt es ihn durch die Öffnung g und gelangt über die Leitung io in den unteren
Teil des Ofens 6 zurück. Hier wird es erneut erwärmt und setzt seinen Kreislauf
fort. Dieser geht also nach dem Thermosyphonprinzip vonstatten. Bei der Ple'heizung
besonders großer Räume oder wenn hohe Gebäude zu temperieren sind, kann es vorteilhaft
sein, die UmluftgeschwIndigkeit zu erhöhen. Hierzu dienen geeignete Vorrichtungen,
wie Pumpen, Gebläse oder Ventilatoren, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist. Ein durch
Pumpen o: dgl. erzwungener Umkauf des Temperiermittels ist auch dann am Platze,
wenn es nicht möglich ist, das Wärmeaustauschaggregat unterhalb des Fußbodenniveaus
aufzustellen.
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Die Erwärmung des Temperiermittels erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel
durch eine oberhalb des Fußbodens 15 des zu temperierenden Raumes vorgesehene elektrische
Wärmequelle 12, von der eine Leitung 13 in eine Art Kamin 14 führt, von dem aus
die Verteilung des Temperiermediums über die ganze Breite des Fußbodens 15 erfolgt
bis an die gegenüberliegende Wand, in der sie ähnlich wie vor de Eintritt durch
einen Kamin 17 in die Leitung 18 entweicht.
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Die in Fig. 2 eingezeichneten Zu- und Rückflußleitungen haben nur
schematische Bedeutung. In der Praxis wird man möglichst den Höhlraum des Fußbodens
dazu ausnutzen, um Zu- und Rückfluß an der Stelle aus- und einmünden zu lassen,
an welcher das Heizaggregat der Heizfläche am nächsten steht. Bei Wärmequellen,
die wenig Raum erfordern, z. B. elektrischen, kann das gesamte Heizsystem (Wärmequelle
und Warmluftzirkulation) in den Hohlraum des Fußbodens verlegt werden.
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Bevor das Medium vom Ventilator i9 der Wärmequelle 12 wieder zugeführt
wird, kann es noch eine Befeuchtungsvorrichtung 2o durchströmen, die dafür sorgt,
daß (las Medium stets so viel Feuchtigkeitsgehalt hat, (laß Austrocknungen der Leitungen
oder des Baumaterials für die gesamte Heizanlage vermieden werden. Die Befeuchtungsregulierung
der umlaufenden Warmluft kann unter Ausnutzung des natürlichen Temperaturgefälles
in der Leitung so vorgenommen werden, daß bei geeigneter Abstimmung des Warmluftumlaufes
die Temperatur der Luft vor \Viedereintritt in das Heizaggregat auf den (errechneten)
Taupunkt herabgesunken ist und in diesem Zustand eine Feuchtigkeitssättigung durch
"Zerstäuben voll Wasser ,gleicher Temperatur aus eineng eingebauten Wasserbehälter
erreicht werden kann. Unter Taupunkt versteht man bekanntlich diejenige Temperatur,
bei welcher Luft, die bei einer bestimmten höheren Temperatur einen bestimmten relativen
Feuchtigkeitsgehalt besitzt, gesättigt ist. Wenn z. B. die in den zu beheizenden
Fußboden eingeführte Warmluft bei einer vorgeschriebenen Heiztemperatur von 40°
C eine relative Luftfeuchtigkeit von 65% besitzen soll (einen Gehalt, bei welchem
weder ein Austrocknen noch ein tropfenförmiger Niederschlag möglich ist), so läßt
sich der Taupunkt aus physikalischen Tabellen zu etwa 32° entnehmen. Bei dieser
Temperatur muß dann im Rücklauf der Warmluft die Feuchtigkeitssättigung durchgeführt
werden.
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Es kann auch die Feuchtigkeitsregulierung im Warmluftzulauf eingebaut
werden. Zu diesem Zweck muß dann die im Heizaggregat neu erwärmte und feuchtigkeitsarme
Warmluft über eine feuchtigkeitsspendende Oberfläche (Wasserspiegel oder poröser,
Wasser ansaugender Körper) geleitet werden, dessen Dimension und damit seine Feuchtigkeitsabgabe
denn Bedarf entsprechend reguliert werden kann.
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Es ist klar, daß die Anlagen nach den Fig. i und 2 in genau der gleichen
Weise arbeiten wenden, wenn sie anstatt Luft als Heizmedium Luft als Kühlmedium
benutzen, wie es der Fall wäre, wenn statt. der Wärmequellen 6 oder 12 Kiühlvorrichtungen
vorgesehen wären. Natürlich steht auch nichts im Wege, Anlagen vorzusehen, welche
die wahlweise Einschaltung einer Heiz- oder Kühleinrichtung zulassen.
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Wesentlich ist die Ausbildung des Hohlraumes 4. Im Hinblick auf die
umgewälzten beträchtlichen Massen des Temperiermittels und dessen geringe Temperaturdifferenz
gegen Raum muß dafür Sorge getragen werden, daß die Wärmeaustauschflächen einen
guten Wärmedurchgang und entsprechende Temperaturverteilung gewährleisten, der <lern
Durchströmen großer Massen entgegenwirkende Widerstand innerhalb der Hohlräume aber
auch gering bleibt. Demzufolge müssen die Wärmeaustauschflächen der Hohlräume und
diese selbst baulich entsprechend gestaltet werden.
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Fig. 3 veranschaulicht eine einfache 1löglic.hkeit unter Verwendung
ebener Platten.
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Der Fußboden 22 ist hier mit kegelstumpfartigen Erhöhungen 23 versehen,
auf welche die Platten 21 mit ihren Ecken aufgelegt werden. Nach Verkittung der
Stoßfugen mit geeignetem Dichtmaterial, welches soweit thermoplastisch ist, daß
Schrumpf-und Schwundrisse nicht eintreten können, bildet der Fußboden 22 eine zusammenhängende
Fläche, die vollständig unterhöhlt ist. Das Tempericrmedium tritt durch den Kanal
24 bzw. die Öffnungen 25, 26, 27, 28 in die vordere Hälfte des durch die Trennwand
29 längsgeteilten Hohlraumes 4 ein, durchströmt diese und verläßt sie nach Durchwandern
der hinteren Hälfte über die Öffnungen 30 bzw. den Kanal 31.
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Eine einfache -Möglichkeit zur .,",usltildung des Hohlraumes 4 bietet
sich durch entsprechende Gestaltung der die zu temperierende Fläche be-
(leckenden
Platten, Kacheln oder Fliesen. Die bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele .dafür.
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Die Fliese besteht aus einer Platte 32, die ati ihrer Unterseite Füße
33 hat, wodurch der Fliese eine Art Tischform gegeben wird. Nebeneinander angeordnet,
entstehen unter den Platten breitflächige Hohlräume, die jedem Ratungrundriß ebenso
angepaßt werden können. wie es bei iiblichein Fliesenbelag möglich ist. Die Fliesen
;;reifen zw;,ckmäßig falzartig ineinander, indem, wie Fig.4 bis 6 erkennen lassen,
an zwei Seiten der Flie#c durchgehende Ausnehnlung 3:I vorgesehen ist. (U:# an den
gegenüberliegenden Seiten der Fliese ihre Ergänzung durch eine überhängende Leiste
35 findet, wenn zwei solchermaßen gestaltete Fliesen aneinand,ergelegt werden. Auch
hier werden die Stoßfugen mit einem thermoplastischen. wärmenachgiebigen Dichtungsmittel
ausgefüllt. Natürlich ist es auch möglich, die Kacheln, Fliesen'oder Platten, die
selbst aus einem Kunststoff bestehen können, mit umlaufenden Falzen zu versehen,
so daß sie etwa nach Art von Nut und Feder ineinandergreifen. Die aneinanderstoßenden
Stirnflächen der Fliesenkönnen auch bei Ausführung mit oder ohne Falz so abgeschrägt
werden, daß die Stoßfugen nach der Außenfläche des Fliesenbelages hin erweitert
sind, wodurch das thermoplastische Dichtungsmittel bequem in die Fuge einzubringen
ist.
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Will man erreichen, daß der Hohlrauen unterhalb der Fliesenfläche
möglichst wenige Tragkörper enthält, wie sie die Füße 33 darstellen, um den Strömungswiderstand
des Temperiermediums so gering wie möglich zu halten, so ist es vorteilhaft, einen
Teil der tischförmigen Fliesen mit an ihrem ganzen Umfange vorspringenden Falzen
3.4 auszuführen und sie so schachbrettartig zu verlegen, daß zwischen ihnen glatte
Platten Platz finden können, die auf den Falzen allseitige Auflage finden. Auf diese
Weise verbilligt sich auch die Herstellung des Fußbodens, weil Platten ohne tischl)einartige
Stützen Verwendung finden können, die einfacher herzustellen sind als solche mit
Füßen 33. Die Fig. i und 2 lassen erkennen, wie sich derartige Fliesen mit Füßen
33 in einem Fußboden ausnehmen. Fig. 7 stellt einen Querschnitt durch einen solchen
Fußsoden dar. Dabei ist 35' der Blindboden. 36 eine Isolierschicht aus Kieselgur.
37 eine 1)irhtun@s-und Glättungsschicht aus Zement oder _\sphalt, auf die schließlich
die Fliesen 32 mit i111-eil Fiil3etl 33 aufgesetzt sind.
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Selbstverständlich könnte der Zweck auch durch die üblichen Hohlziegel
als Fußbodenbelag erreicht werden, wenn auch deren 'Montage und Wärmeausnutzung
nicht so rationell sind wie die ollen beschriebene Bauweise. Für beheizte Fußblöden
von Industriehallen oder ähnlichen Großräumen lassen sich auch um der höheren Festigkeit
willen Eisenbetonplatten zur Überbrückung der Hohlrätinie verwenden.
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Wie schon bemerkt, kann nicht nur der Fußboden des zu temperierenden
Raumes mit Hohlräumen ausgestattet sein, sondern diese können sich auch auf die
unteren Teile der Seitenwände oder auf die ganzen Seitenwände (bei hiiliii-:*111111(211)
erstrecke>>. Es bleibt auch die \lögliclikeit oftcn, eitle Fti°-bodenheizung mit
den geschilderten Merkmalen mit einer Dampf- oder Warinwasserlieizung üblicher Bauart
zu kombinieren. Hierbei können ,die 7_uleitungsrohre für die Radiatoren innerhalb
des Hohlraumes .4 verlegt werden, wodurch die Wärilieverluste auf ein Minimum reduziert
werden.
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Das Neuartige und Vorteilhafte besteht darin, dafl1 durch geeignete
bauliche Maßnahnieii die .\nw-endung großer Wärineaustatischfiicheii bei inäßigeil
Temperaturen ermöglicht wird, wodurch die Eiiiwirkting auf den inetischlicheii li<ii-per
auf ratioinelhste Weise durch unmittelbare 1>erührtiug un(1 Strahlung aus nächster
Nähe erfolgt. _\ußer der rationellen Wärmeausnutzung ist mit (lern ertindungs@gemäßen
System eine erhebliche Ersparnis alt Baumaterial verbunden, weil der F# u131x>cien-
oder Wandbelag gleichzeitig die Ileizk@irper vertritt und eigene Heizeinrichttin<-en
<lernzuf(llge wegfallen. Bei der Anwendung auf Fußbodenkonstruktionen ergibt
sich ein weitererVorteil dadurch. daß Kunststoffußböden restlos abwaschbar sind
und keine Ritzen aufweisen wie die seitherigen Holzfußböden, die häufig als Brutstätten
fürUngeziefer und Staubsammelstellen dienten.
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Es möge noch bemerkt werden, daß die Erfindung nicht nur auf kreislaufende
Umluft beschränkt ist, sondern daß es durchaus möglich ist, sie für Frischlufttemperierung
zu verwenden. Ini Leitungssystem für das Teinperiernlittel können da:iti außer Befeuchtüngsvorriclitungeii
auch Entstaubun.gseinric'htungen v orgeselien seih.