EP0062631A1 - Verfahren zum freihalten oder abtauen von freiflächen von schnee und eisbelag, röhrenflächenheizung zur durchführung des verfahrens sowie verfahren zur herstellung der röhrenflächenheizung - Google Patents

Verfahren zum freihalten oder abtauen von freiflächen von schnee und eisbelag, röhrenflächenheizung zur durchführung des verfahrens sowie verfahren zur herstellung der röhrenflächenheizung

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Publication number
EP0062631A1
EP0062631A1 EP80902031A EP80902031A EP0062631A1 EP 0062631 A1 EP0062631 A1 EP 0062631A1 EP 80902031 A EP80902031 A EP 80902031A EP 80902031 A EP80902031 A EP 80902031A EP 0062631 A1 EP0062631 A1 EP 0062631A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tubes
surface heating
heating
pipe system
tubular surface
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP80902031A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Pferschy
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0062631A1 publication Critical patent/EP0062631A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/12—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/14—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor
    • F24D3/146—Tubes specially adapted for underfloor heating
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C11/00—Details of pavings
    • E01C11/24—Methods or arrangements for preventing slipperiness or protecting against influences of the weather
    • E01C11/26—Permanently installed heating or blowing devices ; Mounting thereof
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
    • E01C13/02—Foundations, e.g. with drainage or heating arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the invention relates to a method for keeping free or defrosting free areas of snow and ice covering by heating the free area by means of a pipe system which is laid beneath it and is heated by a medium which heats the free area, preferably under the action of a circulating device.
  • the invention further relates to a tubular surface heating for carrying out the method and a method for producing the tubular surface heating.
  • Open spaces are to be understood as traffic areas, sports fields, but also roofs, including gutters and landing bridges.
  • the method according to the invention can also be used as a pipe trace heating method and as a freezer protection for cold stores.
  • Heating by means of a heating system be it an electrical system or heating system operated by means of solid fuels, of heated water is extremely energy and cost-intensive. On the other hand, such energy is not always available or must be high
  • the object of the invention is to provide a method with which it is possible to keep free or defrost free areas of snow and ice covering using a heat source which is generally always available. State the nature of the invention
  • this object is achieved in that cold water is used as the heating medium, which is preferably taken from the groundwater, passed through the pipe system or pumped and then drained off, preferably flushed back into the groundwater.
  • the invention is based on the knowledge that only a surface temperature is required to keep free areas of snow and ice, but also to defrost existing snow or black ice, which is only slightly above 0 ° C.
  • Groundwater but also the deeper water from bodies of water, namely rivers, lakes or in the sea, has a temperature which is generally of the order of at least 6 °, but often up to 10 °. If necessary, the water of a water supply network can also have such temperatures. It is therefore possible, with such cold water, if it is passed through a Rohx system laid under the open space and then drained off again
  • water can be taken from the groundwater at a depth that results from the position and the temperature profile of the groundwater as a function of the extraction depth, in order to pump it through the pipe system installed under the open space and then flush it back into the groundwater.
  • the pipe diameter and pipe spacing as well as the flow rate are measured.
  • the heat consumption depends on the climatic conditions such as air temperature, wind speed, relative humidity, heat transfer resistance from the open surface to the air or to the snow or ice covering, the thermal conductivity of the pipes in the pipe system and the covering and in particular the thickness of the covering of the pipes by the covering from.
  • the flow rate of the water can optionally be changed automatically depending on the temperature of the coating on the surface and / or inside the coating and also depending on the climatic conditions, so that the heat supply can be limited to the extent necessary.
  • Snowfall and ice formation from humidity and cold always result in an air temperature from 0 ° C to approx. -6 ° C to -10 ° C.
  • the flow rate of the water is regulated in such a way that when the external temperature below approx. -6 ° C is just enough to prevent the pipe system from freezing.
  • the supply of heat and thus the flow rate of the water can thus be restricted to a temperature difference from -6 to -10 ° C. to +1 to + 4 ° C., which advantageously allows the operating costs of the method according to the invention to be reduced.
  • the heating can optionally also be set automatically so that, when the air temperature falls below -6 ° to -10 ° C, the open space to be kept free is generally not kept at a temperature above 0 ° C, since at such sluggish temperatures cannot form a slippery surface. It is therefore possible to empty the pipe system when temperatures below -6 ° C are reached, but if the temperature rises again, the pipe system is preheated to slightly above the freezing point of the water before the water is passed through again. This means that when the temperatures above -10 to -6 ° C that are critical for snow and black ice re-emerge, no icing of the groundwater can occur in the pipe system.
  • the pipe system can optionally be heated electrically, for example by using the pipe itself as a heating resistor or embedding it in an electrical heating wire if it is made of a suitable plastic that does not conduct electricity. You can also preheat the water, for example by using an oil, gas or heat pump heater and by means of this preheated water to preheat the pipe system.
  • the heating devices can of course also be put into operation in other cases, which, however, should remain exceptional cases.
  • the efficiency of the method according to the invention can be increased further by improving the heat transfer from the pipe system to the open area by covering the pipe system by means of a coating containing embedded heat-conducting particles.
  • the cold water is led through a pipe system laid in at least two layers one above the other, preferably firstly the layer closer to the surface and then the lower one (s). Location (s) of the pipe system flows through.
  • the distance between the layers should be at least 5 cm.
  • the groundwater gives off heat to prevent snow and ice formation on the open area. Further heat is given off in the layer or layers underneath, whereby heat is to be prevented from escaping downwards or the heat emission is to be increased upwards.
  • Tubes can be arranged on a reinforced concrete support plate at the top and bottom.
  • the second layer of the tube system in the neutral zone of the flexural tension or in the lowest area of the structure.
  • a thermal insulation layer can also be arranged under the tube system or under the supporting structure in the case of a multi-layer tube system.
  • the invention further relates to a tubular surface heating, in particular for carrying out the method described above, the tubes through which a preferably liquid heating medium flows are in the form of a snake or register.
  • DE-OS 24 42 503 a surface heating is described, with which the object is to be achieved, in particular to avoid the use of additional heating devices, to lay the tubes in such a way that when the outside temperature drops sharply or after a room has been ventilated or outdoors in the case of snowfall or ice formation, the heating has an effect on the surface to be heated when it is switched on, without there being a risk that the floor or the like, ie the embedding material can be damaged by explosive stresses caused by the expansion of the pipes.
  • the pipe material for example, rubber or the like. provided, i.e. a material that is able to absorb the volume enlargements that occur during heating itself by upsetting, so that they act, if at all, only to a small extent on the embedding material surrounding the tubes.
  • the object of the invention is the technically flawless and also cost known from DE-OS 24 42 50 to further develop moderately justifiable tube surface heating, in particular for the purposes of the method according to the invention.
  • the tubes are made of a material or coated with a substance that do not allow a bond between the tube surface and screed or covering material, and that a space is provided for them at the bending or turning points of the tubes.
  • the tubes are preferably provided with a film or paint which prevents this friction and makes the tubes slidable accordingly.
  • An alternative possibility within the scope of the invention is the covering of the tubes with a thin tube made of plastic or a textile material or a mineral fiber fabric.
  • Tubes expediently extend in the horizontal direction on both sides of the turning loop of the tubes.
  • molded pieces which can be compressed without any special effort and when together press disintegrate if necessary.
  • molded pieces can be, for example, foam molded pieces made of the material known under the trade name Styrofoam or a similar material.
  • formwork elements such as flexible strips, preferably made of plastic, can be inserted, which delimit the desired free space, which can thus be filled with foam at the installation site of the tubular floor heating. It may be possible to use strips treated on the surface in such a way that they can be detached from the resulting foam and used again at another point.
  • Another possibility is the insertion of air-filled fittings, the shell of which e.g. decomposes after a comparatively short time, so that the elastic pressure between the casing and the heating tube is eliminated.
  • the hot liquid which can be water, for example
  • a cold liquid likewise expediently water, so that the pipe system contracts and thus the desired free space at the turning and bending points is created.
  • the heating and cooling process can be repeated several times during the solidification of the embedding material to repeat.
  • statically neutral zone of the screed or covering is in need of independent protection, since this alone means that inadmissible explosive stresses in the screed or covering are largely independent of the measure of possible sliding movement between the screed or covering and pipes can be reduced.
  • the double-laid pipes can be combined into a single pipe if the pipe cross-section is divided by an intermediate wall.
  • a cross-section In the form of such a double tube, an eight cross section is also conceivable in the form of two squares placed one above the other.
  • FIG. 1 shows a section from the tube system of the tube heater for rendering the free space to be created at the turning point of a tube
  • FIG. 2 shows a data position corresponding to FIG. 1 of a possibility of the flexible embedding of a pipe at a turning point
  • Fig. 1 generally denotes, for example, the screed over a base layer, preferably designed as thermal insulation, in which the heating tubes 2 are laid, of which only one turning point is shown in FIG. 1.
  • Fig.2 From Fig.2 can be seen at 1 again the screed over a preferably designed as a thermal support layer with a channel 11 for receiving a heating tube, not shown. At 12, this channel is widened and accommodates a possibly multi-part formwork element 13 that delimits the widened part inwards.
  • Fig. 3 shows at 4 the base layer on which the screed 5 is built. It can be seen that the pipe 6 of the tubular surface heating is moved into the neutral zone, as can be seen from the force areas at 7.
  • Fig. 4 shows a holder for a tube 8 consisting of a foot 9, which is laid on the support layer 10 and two arms 11, 12 which receive the tube 8 between them in a resilient manner.
  • a holder for a tube 8 consisting of a foot 9, which is laid on the support layer 10 and two arms 11, 12 which receive the tube 8 between them in a resilient manner.
  • FIG. 5 and 6 show two pipe cross-sections for pipes which replace double-laid single pipes by providing a partition in a single pipe, which enables this pipe to be charged with the heating medium in countercurrent.
  • a better heat exchange between the two tube halves is possible due to the larger flat partition wall.

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Description

Verfahren zum Freihalten oder Abtauen von Freiflächen von Schnee und Eisbelag, Röhren flächenheizung zur Durchführung des Verfahrens sowie Verfahren zur Herstellung der Röhren flächenheizung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Freihalten oder Abtauen von Freiflächen von Schnee-und Eisbelag durch Erwärmen der Freifläche mittels eines unter ihr verlegten, von einem die Freifläche erwärmenden Medium, vorzugsweise unter der Wirkung einer ümwälzvorrichtung durchströmten Rohrsystems. Die Erfindung betrifft ferner eine Röhr enf lächenhei zung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Verfahren zur Herstellung der Röhrenflächenheizung.
Unter Freiflächen sind dabei Verkehrsflächen, Sport platze, aber auch Dächer, einschließlich der Dachrinnen und Landebrücken zu verstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch als Rohrbegleitheizungsverfahren und als Unterfrierschütz von Kühlhäusern anwenden.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Die Beheizung mittels ineinerHeizanlage, sei es eine elektrische oder mittels fester Brennstoffe betriebenen Heizanlage,erwärmten Wassers ist außerordentlich energie- und kostenaufwendig. Zum anderen steht solche Energie auch nicht immer zur Verfügung oder muß unter hohem
Kostenaufwand an die Stelle gebracht werden, wo das Freihalten von Schnee- und Eisbelag gefordert wird.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, Freiflächen von Schnee- und Eisbelag unter Einsatz einer im allgemeinen immer zur Verfügung stehenden Wärmequelle freizuhalten bzw. abzutauen. Darlegung des Wesens der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als erwärmendes Medium Kaltwasser verwendet wird, das vorzugsweise dem Grundwasser entnommen, durch das Rohrsystem geleitet bzw. gepumpt und anschließend abgeleitet, vorzugsweise wieder in das Grundwasser eingespült wird.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß zur Freihaltung von Freiflächen von Schnee- und Eisbelag, aber auch zum Abtauen von vorhandenem Schnee oder Glatteis bloß eine Oberflächentemperatur erforderlich ist, die nur wenig über 0°C liegt.
Grundwasser, aber auch das tiefere Wasser von Gewässern, nämlich Flüssen, Seen oder im Meer, weist eine Temperatur auf, die im allgemeinen in der Größenordnung von mindestens 6°, häufig jedoch darüber bis zu 10°cliegt. Gegebenenfalls kann auch das Wasser eines Wasserverscrgungsnetzes etwa derartige Temperaturen aufweisen. Es ist also möglich, mit einem derartigen Kaltwasser, wenn es durch ein unter der Freifläche verlegtes Rohxsystem geleitet und anschließend wieder abgeleitet wird, die
Freifläche auf einer Temperatur etwas über 0°C zu halten.
Beispielsweise kann aus dem Grundwasser in einer Tiefe, welche sich aus der Lage und dem Temperaturverlauf des Grundwassers in Abhängigkeit von der Entnahmetiefe ergibt, Wasser entnommen werden, um es durch das unter der Freifläche verlegte Rohrsystem zu pumpen und anschließend in das Grundwasser wieder einzuspülen. Dabei kann man eine oder mehrere Entnahmestellen abhängig von der Größe der freizuhaltenden Freifläche wählen und das Rohrsystem in an sich bekannter Weise in einen oder mehreren Kreisen, gegebenenfalls parallel zueinander einsetzen. Entsprechend der errechneten und notwendigen Durchflußmenge pro Zeiteinheit, um den Antransport der notwendigen Wärmeeinheiten zu gewährleisten, erfolgt die Bemessung von Rohrdurchmesser und Rohrabstand sowie Durchfluß geschwindigkeit.
Der wärmeverbrauch hängt von den klimatischen Bedingungen wie Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, relative Luftfeuchtigkeit, Wärmeübergangswiderstand vom Freiflächen belag zur Luft oder zum Schnee- oder Eisbelag, von der Wärmeleitfähigkeit der Rohre im Rohrsystem und des Belages und insbesondere von der Dicke der Überdeckung der Rohre durch den Belag ab.
Selbstverständlich ist es sinnvoll, die Rohre möglichst oberflächennah zu verlegen, um eine möglichst große Wärmeabgabe des als erwärmendes Medium verwendeten Wassers zu erreichen.
Die Durchflußgeschwindigkeit des Wassers läßt sich gegebenenfalls automatisch in Abhängigkeit von der Temperatur des Belages an der Oberfläche und/oder im Inneren des Belages sowie auch in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen ändern, so daß die Wärmezufuhr im notwendigen Ausmaß eingeschränkt werden kann.
Schneefall und Glatteisbildung aus Luftfeuchtigkeit und Kälte ergeben sich immer im Bereich einer Lufttemperatur von 0°C bis ca. -6 °C bis -10°C. Bei tieferen Temperaturen ist mit Schneefall oder Giatteisbildung aus Luftfeuchtigkeit und Kälte nicht mehr zu rechnen. Daher muß bei tieferen Temperaturen im allgemeinen keine Wärme aus dem Rohrsystem abgegeben werden. Es genügt vielmehr, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Durchflußgeschwindigkeit des Wassers derart geregelt wird, daß sie bei Absinken der Außen- temperatur unter ca. -6°C gerade noch ausreicht, um ein Zufrieren des Rohrsystems zu verhindern.
Damit kann die Wärmemengenzufuhr und somit die Durchflußmenge des Wassers auf eine Temperaturdifferenz von -6 bis -10°C auf +1 bis +4°C eingeschränkt werden, was die Betriebskosten des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft zu erniedrigen gestattet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Beheizung gegebenenfalls automatisch auch so eingestellt werden, daß bei Unterschreiten einer Lufttemperatur von -6° bis -10°C grundsätzlich darauf verzichtet wird, die freizuhaltende Freifläche auf einer Temperatur über 0ºC zu halten, da sich bei solchen tiefen Temperaturen kein rutschiger Belag bilden kann. Es ist also möglich, bei Erreichen von Temperaturen unter -6°C das Rohrsystem zu entleeren, wobei man jedoch bei Wiederanstieg der Temperatur vor dem erneuten Durchleiten des Wassers das Rohrsystem auf etwas über den Gefrierpunkt des Wassers vorwärmt. Damit läßt sich erreichen, daß bei Wiedereintreten der für Schnee- und Glatteisbildung kritischen Temperaturen oberhalb von -10 bis -6°C keine Vereisung des Grundwassers im Rohrsystem eintreten kann. Die Beheizung des Rohrsystems kann gegebenenfalls elektrisch erfolgen, beispielsweise also dadurch, daß man das Rohr selbst als Heizwiderstand verwendet oder es in einem elektrischen Heizdraht einbettet, wenn es aus einem entsprechenden, keinen Strom leitenden Kunststoff hergestellt ist. Man kann auch das Wasser vorheizen, beispielsweise durch Einsatz einer öl-, Gas- oder Wärmepumpenheizung und mit Hilfe dieses vorgeheizten Wassers die Vorwärmung des Rohrsystems vornehmen. Die Heizeinrichtungen können selbstverständlich auch in anderen Fällen, die jedoch Ausnahmefälle bleiben sollen, in Betrieb genommen werden. Der Wirkungsgrad des Verfahrens nach der Erfindung läßt sich noch dadurch erhöhen, daß man den Wärmeübergang vom Rσhrsystem auf die Freifläche durch Abdeckung des Rohrsystems mittels eines eingebettete wärmeleitende Partikel enthaltenden Belages verbessert.
Um eine unnötige Abstrahlung oder Ableitung von Wärme in das Erdreich zu verhindern, wird in Fortbildung der Erfindung vorgeschlagen, unter dem Rohrsystem bzw. unter der Tragkonstruktion für das Rohrsystem eine Wärmedämm schicht zu verlegen.
Um beispielsweise die Entnahmemenge des Grundwassers pro Stunde zu begrenzen, kann vorgesehen sein, daß das Kaltwasser durch ein in mindestens zwei übereinander liegenden Lagen verlegtes Rohrsystem geführt wird, wobei es vorzugs weise zuerst die der Oberfläche näher liegende Lage und anschließend die tiefer liegende (n) Lage (n) des Rohr systems durchströmt. Der Abstand der Lagen soll dabei mindestens 5 cm betragen. In der obersten Lage gibt das Grundwasser Wärme zu Verhütung von Schnee und Glatteisbildung auf der Freifläche nach oben ab. In der bzw. den darunter liegenden Lagen wird nochmals weitere Wärme abgegeben, wodurch ein Abgang von Wärme nach unten vermieden bzw. die Wärmeabgabe nach oben verstärkt werden soll.
Bei einem zweilagigen Röhrensystem können z.B. auf einer Stahlbetontragplatte oben und unten Röhren angeordnet sein. Bei Tragkönstruktionen von Brücken, Betonbelägen auf Flughäfen oder ähnlichen Anwendungen ist es zweckmäßig, die zweite Lage des Röhrensystems in der neutralen Zone der Biege-Zug-Spannungen oder im untersten Bereich der Konstruktion anzuordnen.
Selbstverständlich kann auch bei einem mehrlagigen Röhrensystem zusätzlich eine Wärmedämmschicht unter dem Röhrensystem bzw. unter der Tragkonstruktion angeordnet sein. Die Erfindung betrifft ferner eine Röhrenflächenheizung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend geschilderten Verfahrens, deren von einem vorzugsweise flüssigen Heizmedium durchflossene Röhren schlangen- oder register förmig sind.
In der DE-OS 24 42 503 ist eine Flächenheizung beschrieben, mit der die Aufgabe gelöst werden soll, insbesondere zur Vermeidung des Einsatzes zusätzlicher Heizvorrichtungen die Röhren so zu verlegen, daß bei stark fallender Außentemperatur oder nach dem Lüften eines Raumes bzw. im Freien auch bei Schneefall oder Glatteisbildung die Heizung beim Einschaltemrasch zur Wirkung auf die zu beheizende Oberfläche kommt, ohne daß dadurch die Gefahr besteht, daß der Boden o.dgl., d.h. das Einbettungs material, durch von der Dehnung der Rohre herführende Sprengspannungen beschädigt werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der DE-OS 24 42 503 dadurch gelöst, daß die Röhren im geringen Abstand, d.h. größenordnungsmäßig 3 cm, unterhalb der zu beheizenden Fläche angeordnet sind und/oder aus einem Material bestehen, welches bei Erwärmung keine wesentlichen Sprengspannungen auf das die Röhren umgebende Einbettungs material ausübt.
Als Rohrmaterial ist beispielsweise Gummi o.dgl. vorgesehen, d.h. ein Material, das die beim Erwärmen auftretenden Volumenvergrößerungen durch Stauchen selbst aufzunehmen vermag, so daß sie, wenn überhaupt, nur in geringem Umfange auf das die Röhren umgebende Einbettung material einwirken.
Die DE-OS 24 42 503 nennt noch weitere Maßnahmen zur Lösung der in ihr gestellten Aufgabe.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aus der DE-OS 24 42 50 bekannt gewordene technisch einwandfreie und auch kosten mäßig vertretbare Röhrenflächenheizung insbesondere für die Zwecke des Verfahrens nach der Erfindung weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Röhren aus einem Material gefertigt oder mit einer Substanz überzogen sind, die keine Bindung zwischen Röhrenoberfläche und Estrich- oder Belagmaterial zulassen, und daß an den Umbiegungs- oder Wendestellen der Röhren für sie ein Freiraum vorgesehen ist.
Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß allein vom Material her die Röhren am Material des Estrichs oder Belages gleiten können und keine reibungsfeste Verbindung eingehen, aber die Möglichkeit besteht, daß sich die Wärmedehnung, welche nunmehr nicht örtlich als Spreng spannung auf den umhüllenden Estrich oder Belag wirkt, an den Umbiegungs- oder Wendestellen der Röhren als Längsdehnung frei auswirken kann.
Vorzugsweise werden beispielsweise die Röhren mit einem Film oder Anstrich versehen, welcher diese Reibung verhindert und die Röhren entsprechend gleitfähig mächt.
Eine alternative, im Rahmen der Erfindung liegende Möglichkeit, ist die Umhüllung der Röhren mit einem dünnen Schlauch aus Kunststoff oder einem Textilmaterial oder einem Mineralfasergewebe.
Der Freiraum an den Umbiegungs- oder Wendestellen der
Röhren erstreckt sich zweckmäßig in horizontaler Richtung beiderseits der Wendeschleife der Röhren.
Zur Schaffung des Freiraumes gibt es in weiterer Ausbildung der Erfindung mehrere Möglichkeiten, beispielsweise das Einlegen von Formstücken, welche ohne besonderen Kraftaufwand zusammendrückbar sind und beim Zusammen drücken gegebenenfalls zerfallen. Solche Formstücke können beispielsweise Schaumstofformstücke aus dem unter dem Handelsnamen Styropor bekannten oder einem ähnlichen Material sein.
Man kann elastische Formstücke einlegen, die bei der
Wärmedehnung der Röhren zusammengedrückt werden und sich anschließend beim Zusammenziehen der Röhren wieder entsprechend ausdehnen.
An den Umbiegungs- oder Wendestellen können auch Schalungselemente, wie biegsame Leisten, vorzugsweise aus Kunststoff, eingelegt werden, die den gewünschten Freiraum abgrenzen, der somit am Verlegungsort der Röhrenfußbodenheizung ausgeschäumt werden kann. Dabei ist es gegebenenfalls möglich, oberflächig derart behandelte Leisten zu verwenden, daß diese vom entstandenen Schaumkcrper gelöst und an anderer Stelle erneut verwendet werden können.
Eine weitere Möglichkeit ist das Einlegen von luftgefüllten Formstücken, deren Hülle sich z.B. nach vergleichsweise kurzer Zeit zersetzt, so daß damit der elastische Druck zwischen Hülle und Heizrohr beseitigt ist.
Man kann auch die Heizrohren beim Verlegen im Einbettungsmateriai mit einer Flüssigkeit füllen, deren Temperatur in der Größenordnung der Vorlauftemperatur der Röhrenfiächenheizung liegt. Damit werden die Röhren gedehnt.
Während der Erstarrung des Estrichs oder Belages wird die heiße Flüssigkeit, bei der es sich beispielsweise um Wasser handeln kann, durch eine kalte Flüssigkeit, ebenfalls zweckmäßig Wasser, ersetzt, so daß sich das Röhrensystem zusammenzieht und damit an den Wende- und Umbiegungsstellen der erwünschte Freiraum geschaffen wird. Gegebenenfalls läßt sich der Erwärmungs- und Abkühlungsvorgang mehrfach während der Erstarrung des Einbettungsmaterials wiederholen.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile lassen sich noch vergrößern, wenn man Röhren in der statisch neutralen Zone des Estrichs oder Belages verlegt.
Hierdurch ergibt sich nicht nur eine gewünschte Anhebung der Röhren in die Nähe der Oberfläche, die von der Röhrenflächenheizung zu beheizen ist, sondern insbesondere auch eine Verlagerung eventuell noch verbleibender Biegeoder Zugspannungen in die am wenigsten beanspruchte Zone des Estrichs oder Belages und schließlich auch noch eine wesentlich gleichmäßigere Erwärmung von der Mitte des Estrichs oder Belages aus, so daß Wärmestauungen und die damit verbundenen Aufwölbungen mit unzulässigen Biegespannungen, welche zu Rißbildung führen können, vermieden sind,
Für die zuletzt genannte Maßnahme der Verlegung der Röhren ist die statisch neutrale Zone des Estrichs oder Belages wird selbständiger Schutz begehrt, da allein dadurch bereits unzulässige Sprengspannungen in dem Estrich oder Belag unabhängig von der Maßnahme der möglichen gleitenden Bewegung zwischen Estrich oder Belag und Röhren sehr weitgehend herabgesetzt werden können.
In Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen, dieRöhren doppelt zu verlegen und im Gegenstrom mit dem erwärmenden Medium zu beschicken. Man erhält dadurch einen günstigen Temperaturausgleich über die verlegte Rohrlänge und damit eine geringe Beanspruchung des Einbettungsmaterials. Diese Lösung ist allgemein für Röhrenflächenheizunge- brauchbar.
Die doppelt verlegten Röhren können zu einem einzigen Rohr zusammengefaßt werden, wenn der Rohrquerschnitt durch eine Zwischenwand unterteilt wird. Als Querschnitts form eines solchen Doppelrohres ist ein Achterquerschnitt auch in Form zweier übereinander gesetzter Quadrate denkbar.
Beschreibung der Zeichnungsfiguren
Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen Anschnitt aus dem Röhrensystem der Röhrenheizung zur Wiedergabe des an der Wendestelle einer Röhre zu schaffenden Freiraumes;
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Datstellung einer Möglichkeit der nachgiebigen Einbettung eines Rohres an einer Wendestelle;
Fig. 3 die Spannungsverteilung an einem gemäß der Erfindung in einem Estrich verlegten Rohr,
Fig. 4 eine Klammer zur Verlegung der Röhren nach der Erfindung,
Fig. 5 und 6 zwei Rohrquerschnitte.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungs beispielen
In Fig. 1 ist mit 1 allgemein beispielsweise der Estrich über einer, vorzugsweise als Wärmedämmung ausgebildeten Tragschicht bezeichnet, in den die Heizröhren 2 verlegt sind, von denen in Fig. 1 lediglich eine Wendestelle wiedergegeben ist.
Entweder legt man an der Stelle 3 ein Formstück ein, welches ohne besonderen Kraftaufwand zusammendrückbar ist und beim Zusammendrücken gegebenenfalls zerfällt, wobei es sich beispielsweise um ein Schaumstofformstück handeln kann, oder man legt ein elastisches Formstück ein, das bei der Wärmedehnung desRohres zusammengedrückt wird und sich anschließend beim Zusammenziehen des Rohres 2 wieder entsprechend ausdehnt.
Man kann aber auch an die Stelle 3 ein luftgefülltes Formstück einlegen, dessen Hülle sich z.B. nach ver gleichsweise kurzer Zeit zersetzt, so daß damit der elastische Druck zwischen Hülle und Heizrohr beseitigt ist.
Aus der Fig.2 erkennt man bei 1 wieder den Estrich über einer vorzugsweise als Wärmedämmung ausgebildeten Trag schicht mit einem Kanal 11 zur Aufnahme eines nicht gezeichneten Heizrohres. Bei 12 ist dieser Kanal aufgeweitet und nimmt ein den aufgeweiteten Teil nach innen begrenzendes, gegebenenfalls mehrteiliges Schalelement 13 auf.
Fig. 3 läßt bei 4 die Tragschicht erkennen, auf der der Estrich 5 aufgebaut ist. Es ist erkennbar das Rohr 6 der Röhrenfiächenheizung in die neutrale Zone verlegt, wie sich aus den Kräfteflächen bei 7 erkennen läßt.
Fig. 4 zeigt eine Halterung für ein Rohr 8 bestehend aus einem Fuß 9, der auf der Tragschicht 10 verlegt ist und zwei Armen 11,12 die federnd zwischen sich das Rohr 8 aufnehmen. Es gibt für die Ausbildung dieser Halter die verschiedensten Möglichkeiten. Wesentlich ist, daß sie es gestattet, das Rohr 8 von einer Auflage unmittelbar auf der Tragschicht 10 in die neutrale Zone anzuheben.
Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Rohrquerschnitte für Rohre, die doppelt verlegte Einzelrohre ersetzen, indem eine Trennwand in einem Einzelrohr vorgesehen ist, die die Beschickung dieses Rohres mit dem erwärmenden Medium im Gegenstrom ermöglicht. Beim Querschnitt nach Fig. 6 ist durch die größer flächige Trennwand ein besserer Wärmeaustausch zwischen den beiden Rohrhälften möglich.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Verfahren zum Freihalten oder Abtauen von Freiflächen von Schnee und Eisbelag durch Erwärmung der Freifläche mittels eines unter ihr verlegten, von einem die Freifläche erwärmenden Medium, vorzugsweise unter der Wirkung einer Umwälzvorrichtung, durchströmten Rchrsystems, dadurch gekennzeichnet, daß als erwärmendes Medium Kaltwasser verwendet wird, das vorzugsweise dem Grundwasser entnommen, durch das Rohr system geleitet bzw. gepumpt und anschließend abgeleitet, vorzugsweise wieder in das Grundwasser eingespült wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltwasser einem Gewässer (Fluß, See, Meer) entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchfiußgeschwindigkeit des Wassers geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußgeschwindigkeit des Wassers derart ge regelt wird, daß sie bei Absinken der Außentemperatur unter -6°C bis -10°C gerade noch ausreicht, ein Zufrieren des Rohrsystems zu verhindern.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen von Temperaturen unter -6°C bis -10°C das Rohrsystem entleert und bei Wiederanstieg der Temperatur vor dem erneuten Durchleiten des Wassers das Rohrsystem auf etwas über den Gefrierpunkt des Wassers vorgewärmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen des Rohrsystems durch elektrische
Beheizung vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltwasser durch ein in mindestens zwei übereinander liegenden Lagen verlegtes Rohrsystem geführt wird, wobei es vorzugsweise zuerst die der Oberfläche näher liegende Lage und anschließend die tiefer liegende (n) Lage(n) des Rohrsystems durchströmt.
8. Röhrenflächenheizung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,daß das Rohrsystem eine Abdeckung aus einem wärmeleitende Partikel enthaltenden Belag aufweist.
9. Röhrenflächenheizung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 und gegebenenfalls nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Rohrsystem bzw. unter der Tragkonstruktion für das Rohrsystem eine Wärmedämmschicht verlegt ist.
10. Röhrenflächenheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 und gegebenenfalls nach Anspruch 8 und/oder 9, gekennzeichnet durch eine fallweise in
Betrieb zu nehmende Zusatzeinrichtung zum Erwärmen des Kaitwassers.
11. Röhrenflächenheizung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine elektrische Beheizung des Rohrsystems.
12. Röhrenflächenheizung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Einsatz einer Wärmepumpe.
13. Röhrenflächenheizung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, deren von einem vorzugsweise flüssigen Heizmedium durchflüssene Röhren schlangen- oder registerförmig verlegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren aus einem Material gefertigt oder mit einer Substanz über zogen sind, die keine Bindung zwischen Röhrenoberfläche und Verlege- oder Einbettungsmaterial zulassen, und daß an den Umbiegungs- oder Wendestellen der Röhren für sie ein Freiraum vorgesehen ist.
14. Röhrenflächenheizung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren mit einem reibungs- und/oder haftungsmindernden Anstrich oder Film überzogen sind.
15. Röhrenflächenheizung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren mit einem dünnen Schlauch aus Kunststoff oder einem Textilmaterial oder einem Mineralfasergewebe überzogen sind.
16. Röhrenflächenheizung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den Umbiegungs- oder Wendestellen der Röhren Formstücke einlegbar sind, welche ohne besonderen Kraft aufwand zusammendrückbar sind, beim Zusammendrücken gegebenenfalls zerfallen.
17. Rchrenflächenheizung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke Schaumstofformstücke sind.
18. Röhrenflächenheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den Umbiegungs- oder Wendestellen der Röhren elastische Formstücke eingelegt sind, die bei der Wärmedehnung der Röhren zusammengedrückt werden und sich anschließend beim Zusammenziehen der Röhren wieder ausdehnen.
19. Röhrenflächenheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den Umbiegungs- und Wendestellen Schalungselemente zur Abgrenzung eines am Verlegungsort ausschäumbaren Frei raumes eingesetzt sind.
20. Röhrenflächenheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an den Umbiegungs- oder Wendestellen luftgefüllte Formstücke eingesetzt sind, deren Hülle sich nach vergleichsweise kurzer Zeit zersetzt.
21. Verfahren zur Herstellung einer Röhrenflächenheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohren beim Verlegen in das Einbettungsmaterial mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, deren Temperatur in der Größenordnung der Vorlauftemperatur der Röhrenflächenheizung liegt, und daß während des Erstarrens des Estrichs oder Belages die heiße Flüssigkeit durch eine kalte Flüssigkeit ersetzt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel zwischen heißer und kalter Flüssigkeit mehr fach während des Erstarrens des Einbettungsmaterial wiederholt wird.
23. Röhrenflächenheizung, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet daß die Röhren in der statisch neutralen Zone des Estrichsoder Belages verlegt sind.
24. Röhrenflächenheizung, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren doppelt verlegt und im Gegenstrom mit dem erwärmenden Medium beschickt ist.
25. Röhrenflächenheizung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelt verlegten Röhren zu einem einzigen Rohr mit einer seinen Querschnitt in zwei Teile trennenden Zwischentrennwand vereinigt sind.
EP80902031A 1980-10-15 1980-10-15 Verfahren zum freihalten oder abtauen von freiflächen von schnee und eisbelag, röhrenflächenheizung zur durchführung des verfahrens sowie verfahren zur herstellung der röhrenflächenheizung Withdrawn EP0062631A1 (de)

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