DE9209999U1 - Heating or cooling panel - Google Patents
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Description
Heiz- oder KühlpaneelHeating or cooling panel
Die Erfindung betrifft ein Heiz- oder Kühlpaneel. 5The invention relates to a heating or cooling panel. 5
Insbesondere für Fahrgasträume von Fahrzeugen wie Omnibussen, Flugzeugen und Schiffen besteht häufig das Problem, daß mit Klimaanlagen zwar die Raumluft mehr oder weniger klimatisiert werden kann, jedoch insbesondere der Bereich dicht über dem Fußboden zumeist unzureichend klimatisiert bleibt.Particularly for passenger compartments of vehicles such as buses, aircraft and ships, there is often the problem that although air conditioning systems can more or less condition the room air, the area close to the floor in particular is usually insufficiently air-conditioned.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein zur Begrenzung von Innenräumen von Fahrzeugen, Gebäuden oder Behältern u. dergl. an Wänden, Decke und/oder Fußboden geeignetes Heiz- oder Kühlpaneel zu schaffen, das zum schnellen und wirksamen Heizen oder Kühlen bei relativ geringem Gewicht und gleichwohl hoher Druckfestigkeit bzw. Steifigkeit anwendbar ist.The invention solves the problem of creating a heating or cooling panel suitable for delimiting interior spaces of vehicles, buildings or containers etc. on walls, ceilings and/or floors, which can be used for rapid and effective heating or cooling with a relatively low weight and yet high compressive strength or rigidity.
Das erfindungsgemäße Heiz- oder Kühlpaneel ist gekennzeichnet durch einen Verbundaufbau mit einer eine Wabenstruktur, insbesondere eine Honeycombstruktur mit im Querschnitt sechseckigen Wabenzellen, aufweisenden metallischen Kernschicht, in welcher ein sich über die Kernschicht hin erstreckender Aufnahmekanal mit einem darin aufgenommenen Heiz- oder Kühlelement ausgebildet ist, und zwei die Kernschicht abdeckenden Deckschichten, von denen wenigstens eine aus einem Metallmaterial ist.The heating or cooling panel according to the invention is characterized by a composite structure with a metallic core layer having a honeycomb structure, in particular a honeycomb structure with hexagonal honeycomb cells in cross section, in which a receiving channel extending over the core layer with a heating or cooling element received therein is formed, and two cover layers covering the core layer, at least one of which is made of a metal material.
Es wurde gefunden, daß eine derartige Wabenstruktur-Verbundplatte sich nicht nur als relativ druckfeste und stark belastbare Leichtbauplatte eignet, wie sie im Stand der Technik beispielsweise im Flugzeugbau an sich bekannt ist, sondern die Wabenstruktur darüberhinaus eine schnelle und überraschend gleichmäßige Temperaturverteilung entsprechend der von dem Heiz- oder Kühlelement abgegebenen bzw. abgeführten Wärme liefert. So kann das erfindungsgemäße Paneel beispielsweise als freitragende Bodenplatte eines Omnibusses oder eines anderen Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs oder auch eines FahrstuhlsIt was found that such a honeycomb composite panel is not only suitable as a relatively pressure-resistant and highly resilient lightweight panel, as is known in the prior art, for example in aircraft construction, but the honeycomb structure also provides a quick and surprisingly uniform temperature distribution in accordance with the heat given off or dissipated by the heating or cooling element. The panel according to the invention can thus be used, for example, as a self-supporting floor panel of a bus or other land, water or air vehicle or even an elevator.
verwendet werden, die gleichzeitig beheizt ist. Es ist jedoch auch möglich, erfindungsgemäße Paneele als Wand-, Decken- oder Bodenbelag zu verwenden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten finden sich beispielsweise für Kühlräume in Fahrzeugen, Gebäuden oder Behältern.which is heated at the same time. However, it is also possible to use panels according to the invention as wall, ceiling or floor coverings. Other possible applications include, for example, cold rooms in vehicles, buildings or containers.
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Heiz- oder Kühlpaneel eben, wenngleich es aber auch gewölbt sein kann.Preferably, the heating or cooling panel according to the invention is flat, although it can also be curved.
Die Wärmeverteilung über das Paneel hin erfolgt durch Wärmeleitung in den Wänden der Wabenstruktur und der bzw. den aus Metallmaterial bestehenden Deckschichten. Wenngleich der Aufnahmekanal in der Wabenstruktur für das Heiz- oder Kühlelement gerade verlaufen kann, wird es vorgezogen, den Aufnahmekanal entlang einer gekrümmten, gezackten oder gestuften Linie über das Paneel hin verlaufen zu lassen, um die Länge und daher das Volumen des Heiz- oder Kühlelementes und somit der von diesem unter gegebenen Bedingungen zugeführten bzw. abgeführten Wärmemenge pro Flächeneinheit des Paneels zu vergrößern. Vorzugsweise verläuft der Aufnahmekanal über die Kernschicht hin mäanderförmig.Heat is distributed across the panel by conduction in the walls of the honeycomb structure and the cover layer(s) made of metal material. Although the receiving channel in the honeycomb structure for the heating or cooling element may be straight, it is preferred to have the receiving channel run along a curved, jagged or stepped line across the panel in order to increase the length and therefore the volume of the heating or cooling element and thus the amount of heat supplied or removed by it under given conditions per unit area of the panel. Preferably the receiving channel runs in a meandering manner across the core layer.
Als Heizelement in dem Aufnahmekanal kann beispielsweise ein elektrisches Heizkabel verwendet werden. Vorgezogen wird jedoch, daß das Heiz- oder Kühlelement als Rohrschlange mit einer Vorlaufleitung und einer an dem einen Ende des Aufnahmekanals an die Vorlaufleitung angeschlossenen Rücklaufleitung ausgebildet ist. Hierbei sind die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung im Bereich einer der Paneelränder vorzugsweise quer zur Paneelfläche für den Anschluß an ein Heiz- bzw. Kühlaggregat od. dergl. für ein die Rohrschlange durchströmendes Wärmeträgermedium aus der Kernschicht herausgeführt.An electric heating cable, for example, can be used as a heating element in the receiving channel. However, it is preferred that the heating or cooling element is designed as a pipe coil with a flow line and a return line connected to the flow line at one end of the receiving channel. In this case, the flow line and the return line are led out of the core layer in the area of one of the panel edges, preferably transversely to the panel surface, for connection to a heating or cooling unit or the like for a heat transfer medium flowing through the pipe coil.
Wenngleich es möglich ist, für die Aufnahme der Vorlaufleitung einerseits und der Rücklaufleitung andererseits gesonderte Abschnitte des Aufnahmekanals vorzusehen, wird es bevorzugt, wenn die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung in demAlthough it is possible to provide separate sections of the receiving channel for the supply line on the one hand and the return line on the other, it is preferred if the supply line and the return line are in the
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Aufnahmekanal nebeneinander verlaufen.3
Recording channel run next to each other.
Als Metallmaterial für die Wabenstruktur und wenigstens die eine Deckschicht soll ein möglichst gut wärmeleitendes Leichtmetallmaterial verwendet werden. Insbesondere sind daher die Kernschicht und die metallische Deckschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt.A light metal material with the best possible heat conductivity should be used as the metal material for the honeycomb structure and at least one cover layer. In particular, the core layer and the metallic cover layer are therefore made of aluminum or an aluminum alloy.
Unter der Bezeichnung "Wabenstruktur" werden hier solche Strukturen verstanden, die über die gesamte Dicke der Kernschicht durchgehende Zellen aufweisen, die von dünnen Wandungen begrenzt sind. Wenngleich eine Honeycombstruktur mit im Querschnitt rechteckigen Zellen bevorzugt wird, können die Zellen ggf. einen anderen Querschnitt wie z.B. einen Kreisquerschnitt oder einen dreieckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen.The term "honeycomb structure" refers here to structures that have continuous cells across the entire thickness of the core layer that are delimited by thin walls. Although a honeycomb structure with cells that are rectangular in cross-section is preferred, the cells can have a different cross-section, such as a circular cross-section or a triangular or square cross-section.
Der Aufnahmekanal kann unmittelbar von der Wabenstruktur begrenzt sein. Insbesondere bei Ausbildung des Heiz- oder Kühlelementes als Rohrschlange wird der Aufnahmekanal jedoch vorzugsweise von einer metallischen U-Profilschiene begrenzt, die mit ihrem U-Steg an der einen Deckschicht, und zwar vorzugweise derjenigen Deckschicht, die aus Metallmaterial ist, und mit dem Stirnrand ihrer U-Schenkel an der anderen Deckschicht anliegt. Hierdurch wird das Heiz- oder Kühlelement einerseits versteift und andererseits kann die Rohrschlange, wenn sie in der bevorzugten Ausführungsform ebenfalls aus Metall ist, an der Profilschiene durch Schweißen oder Klebenfestgelegt werden. Als Metallmaterial für die Profilschiene wie auch für die Rohrschlange wird ebenfalls Aluminium oder eine Aluminiumlegierung vorgezogen, wenngleich die Rohrschlange auch aus einem anderen gut wärmeleitenden Material wie Kupfer sein kann.. Anstelle einer U-förmigen Profilschiene, die bevorzugt wird, könnte beispielsweise auch eine metallische Leiste, an die die Rohrschlangen angeschweißt oder angeklebt werden kann, oder eine sonstige geeignete Halterung für die Rohre angewendet werden.The receiving channel can be directly delimited by the honeycomb structure. However, particularly when the heating or cooling element is designed as a pipe coil, the receiving channel is preferably delimited by a metallic U-profile rail, the U-web of which rests against one cover layer, preferably the cover layer that is made of metal material, and the front edge of its U-legs rests against the other cover layer. This stiffens the heating or cooling element on the one hand and on the other hand the pipe coil, if it is also made of metal in the preferred embodiment, can be attached to the profile rail by welding or gluing. Aluminum or an aluminum alloy is also preferred as the metal material for the profile rail and the pipe coil, although the pipe coil can also be made of another material that conducts heat well, such as copper. Instead of a U-shaped profile rail, which is preferred, a metal strip to which the pipe coil can be welded or glued, or another suitable holder for the pipes could also be used.
Die Verbindung der Wabenstruktur mit den Deckschichten und ggf. mit der Profilschiene kann in für Honeycomb-Verbundplatten an sich bekannter Klebtechnologie ausgeführt sein, wobei ein möglichst gut wärmeleitender Kleber bevorzugt wird. Ferner kann auf der einen Deckschicht, die in der Einbaulage des erfindungsgemäßen Verbundpaneels dem zu heizenden bzw. zu kühlenden Raum abgewandt ist, mit einer Wärmedämmschicht versehen sein.The connection of the honeycomb structure with the cover layers and, if applicable, with the profile rail can be carried out using adhesive technology known per se for honeycomb composite panels, whereby an adhesive with the best possible heat conduction is preferred. Furthermore, one cover layer, which in the installation position of the composite panel according to the invention faces away from the room to be heated or cooled, can be provided with a thermal insulation layer.
Für Gegenstände, die auf dem erfindungsgemäßen Heiz- oder Kühlpaneel festgelegt werden sollen, wie beispielsweise Sitzgestelle in einem Omnibus, bei dem der Boden des Fahrgastraums von dem Heiz- oder Kühlpaneel gebildet wird, können in die Kernschicht Befestigungsbüchsen zum Befestigen von Gegenständen an dem Paneel eingelassen sein.For objects that are to be secured to the heating or cooling panel according to the invention, such as seat frames in a bus in which the floor of the passenger compartment is formed by the heating or cooling panel, fastening bushings for securing objects to the panel can be embedded in the core layer.
Ferner können die Zellen der Wabenstruktur mit einem Schwergas oder einem Schalldämpfungs- oder Schalldämmungsmaterial oder wenigstens teilweise mit einem Wärmedämmungsmaterial angefüllt sein.Furthermore, the cells of the honeycomb structure can be filled with a heavy gas or a sound-absorbing or sound-insulating material or at least partially with a thermal insulation material.
Die eine Deckschicht des erfindungsgemäßen Heiz- oder Kühlpaneels, und zwar diejenige, die dem zu heizenden oder zu kühlenden Raum zugewendet wird, ist aus einem wärmeleitenden Metallmaterial. Die andere Deckschicht kann aus einem wärmedämmenden Material, insbesondere einem laminierten glasfaserverstärkten Material sein. Besonders in diesem Fall kann es zweckmäßig sein, den an die Dämmschicht angrenzenden Teile der Wabenstruktur mit einem Wärmedämmaterial anzufüllen, um die Wärmedämmwirkung an der dem zu umgrenzenden Raum abgewandten Seite des Paneels zu verbessern, ohne hierzu die Dicke der Wärmedämmschicht vergrößern zu müssen.One cover layer of the heating or cooling panel according to the invention, namely the one that faces the room to be heated or cooled, is made of a heat-conducting metal material. The other cover layer can be made of a heat-insulating material, in particular a laminated glass fiber reinforced material. In this case in particular, it can be expedient to fill the parts of the honeycomb structure adjacent to the insulation layer with a thermal insulation material in order to improve the thermal insulation effect on the side of the panel facing away from the room to be enclosed, without having to increase the thickness of the thermal insulation layer.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Ausführungsform erläutert, die aus der Zeichnung in Fig. 1 im Teilquerschnitt und in Fig. 2 im Teilflächenschnitt ersichtlich ist.The invention is explained below using an embodiment which can be seen in the drawing in Fig. 1 in partial cross section and in Fig. 2 in partial surface section.
Das Heiz- oder Kühlpaneel weist in Verbundaufbau eineThe heating or cooling panel has a composite structure and
Kernschicht 1 und zwei mit deren Oberseite bzw. Unterseite verklebte Deckschichten 2 auf. Die Kernschicht 1 hat eine Wabenstruktur mit sechseckigen Zellen, die sich über die gesamte Dicke der Kernschicht 1 hin durchlaufend erstrecken. Die Kernschicht 1 und wenigstens die eine Deckschicht 2 sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wohingegen die andere Deckschicht 2' auch aus einem Wärmedämmaterial sein kann.Core layer 1 and two cover layers 2 glued to their top and bottom. The core layer 1 has a honeycomb structure with hexagonal cells that extend continuously across the entire thickness of the core layer 1. The core layer 1 and at least one cover layer 2 are made of aluminum or an aluminum alloy, whereas the other cover layer 2' can also be made of a thermal insulation material.
In der Kernschicht 1 ist über deren gesamte Dicke hin ein Aufnahmekanal 3 ausgebildet, der mäanderförmig über die gesamte Paneelfläche hin verläuft. Der Aufnahmekanal wird an drei Seiten von einer U-Profilschiene 4 begrenzt, die mit ihrem U-Steg an der oberen Deckschicht 2 anliegt und mit den freien Stirnrändern ihrer U-Schenkel auf der unteren Deckschicht 2' aufliegt. Die U-Profilschiene 4 ist mit den Deckschichten 2, 2' und mit der Wabenstruktur der Kernschicht 1 ebenfalls verklebt. In dem Aufnahmekanal 3 ist ein Heiz- oder Kühlelement 5, 6 in Form einer aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellten Rohrschlange angeordnet, die eine Vorlaufleitung 5 und eine am einen Ende des Aufnahmekanals 3, der dort insbesonder blind enden kann, an die Vorlaufleitung angeschlossene Rücklaufleitung 6 für ein Heiz- oder Kühlmedium aufweist, wobei die Vorlaufleitung 5 und die Rücklaufleitung am anderen Ende des Aufnahmekanals 3 mit aus dem Paneel herausgeführten Anschlüssen versehen sind. Die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung 6 verlaufen in dem Aufnahmekanal 3 nebeneinander und sind mit der U-Profilschiene 4 verschweißt oder verklebt.A receiving channel 3 is formed in the core layer 1 across its entire thickness, which runs in a meandering shape across the entire panel surface. The receiving channel is bordered on three sides by a U-profile rail 4, which rests with its U-web on the upper cover layer 2 and rests with the free front edges of its U-legs on the lower cover layer 2'. The U-profile rail 4 is also glued to the cover layers 2, 2' and to the honeycomb structure of the core layer 1. A heating or cooling element 5, 6 is arranged in the receiving channel 3 in the form of a pipe coil made of aluminum or an aluminum alloy, which has a supply line 5 and a return line 6 for a heating or cooling medium connected to the supply line at one end of the receiving channel 3, which can in particular end blindly there, wherein the supply line 5 and the return line at the other end of the receiving channel 3 are provided with connections leading out of the panel. The supply line and the return line 6 run next to each other in the receiving channel 3 and are welded or glued to the U-profile rail 4.
Das erfindungsgemäße Heiz- oder Kühlpaneel hat vorzugsweise solche Abmessungen, wie sie bei handelsüblichen Blechen oder Platten vorhanden sind, die für die Deckschichten hergenommen werden. Beispielsweise haben erfindungsgemäße Paneele eine Größe von 2-4 auf 1-2,5 m bei einer Dicke von 1,5-3 cm. Die Wabenstruktur kann an den Stirnrändern der Paneele freiliegen oder verkleidet sein. Im letzteren Fall können die Stirnränder beispielsweise verspachtelt sein. Es ist jedoch auch möglich,The heating or cooling panel according to the invention preferably has the same dimensions as those of commercially available sheets or plates used for the covering layers. For example, panels according to the invention have a size of 2-4 by 1-2.5 m and a thickness of 1.5-3 cm. The honeycomb structure can be exposed or covered on the front edges of the panels. In the latter case, the front edges can be filled, for example. However, it is also possible
die Stirnränder der Deckschicht mit einem Randprofil zu umkleiden, das zwischen die beiden Deckschichten geklebt ist.to cover the front edges of the covering layer with an edge profile that is glued between the two covering layers.
Claims (10)
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