EP1790915A1

EP1790915A1 - Kühlelement sowie Kühldecke

Info

Publication number: EP1790915A1
Application number: EP05405672A
Authority: EP
Inventors: Helmuth Sokolean; Bojan Djordjevic
Original assignee: Barcol Air AG
Current assignee: Barcol Air AG
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-05-30

Abstract

Zur Erhöhung der Kühlleistung vor allem durch verstärkte Konvektion weist eine Rohranordnung eines Kühlelements (1) mehrere mit Abstand übereinander angeordnete mäanderförmige Teilanordnungen (2, 3, 4) auf, welche von einem Kühlfluid durchströmt werden. Zur Vergrösserung der Projektionsfläche der Rohranordnung sind die gleich ausgebildeten Teilanordnungen (2, 3, 4) gegeneinander verdreht oder versetzt. Sie sind an drei Stellen durch Stützen (6) verbunden, welche an einer Raumdecke verankert sein können und z.B. die Form des Mantels eines quadratischen Prismas aufweisen mit fluchtenden Paaren von Schlitzen zur Aufnahme von Rohrabschnitten der Teilanordnungen (2, 3, 4). Mit Abstand unterhalb des Kühlelements (1) ist eine Deckenplatte (5) angeordnet, z.B. eine Lochplatte oder eine Streckmetallplatte.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Kühlelement sowie eine Kühldecke, wie sie zur Klimatisierung von Räumen eingesetzt werden.

Stand der Technik

Es sind gattungsgemässe Kühlelemente bekannt, die ein z.B. mäanderförmig gebogenes Rohr zur Durchleitung eines Kühlfluids, gewöhnlich Wasser, umfasst. Das Rohr läuft über eine rechteckige ebene, als Lochplatte ausgebildete Deckenplatte, mit der seine geraden Abschnitte über Wärmeleitschienen in gut wärmeleitendem Kontakt sind. Derartige Kühlelemente können zu einer Deckenplatte zusammengesetzt sein. Die Wärmeleitschienen können mit der Deckenplatte etwa verklebt ( EP 0 769 659 A1 ) oder durch Magnete ( EP 0 406 476 A2 ) verbunden sein. Wegen des guten wärmeleitenden Kontakts wird auch die Deckenplatte wirksam gekühlt und über diese wiederum durch sie durchströmende oder an ihr entlangströmende Luft, sodass eine hohe Kühlleistung erzielt wird. Die Herstellung einer gut wärmeleitenden Verbindung zwischen dem Rohr und der Deckenplatte ist jedoch immer mit einigem Aufwand verbunden, ganz besonders wenn die Herstellung grossflächigen Kontakts nicht ohne weiteres möglich ist, weil die Oberseite der Deckenplatte, wie etwa bei einer Deckenplatte aus Streckmetall, uneben ist.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemässes Kühlelement zu schaffen, dessen Kühlleistung auch ohne engen wärmeleitenden Kontakt mit einer darunterliegenden Deckenplatte, ja selbst ohne Verwendung einer solchen, ausreichend gross ist, ohne dass die durch verschiedene Normen gesetzten Grenzen etwa hinsichtlich der zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten überschritten würden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch teilweises Uebereinanderlegen mit Abstand von Rohrabschnitten ist es möglich, über einer gegebenen Grundfläche mit der Rohranordnung allein eine so hohe Kühlleistung zu erreichen, dass eine Verstärkung der Kühlung durch enge thermische Ankopplung einer Deckenplatte nicht nötig ist. Der Aufbau eines erfindungsgemässen Kühlelements und einer entsprechenden Kühldecke vereinfachen sich dadurch wesentlich. Der Herstellungsaufwand ist entsprechend geringer.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Kühldecke mit einem erfindungsgemässen Kühlelement,
Fig. 2: eine Seitenansicht des Ausschnitts von Fig. 1,
Fig. 3: eine Vorderansicht einer Stütze eines erfindungsgemässen Kühlelements gemäss einer ersten Ausführungsform,
Fig. 4: eine Seitenansicht der Stütze gemäss Fig. 3,
Fig. 5: eine Draufsicht auf die Stütze gemäss Fig. 3 und
Fig. 6: eine Vorderansicht einer Stütze eines erfindungsgemässen Kühlelements gemäss einer zweiten Ausführungsform.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Das erfindungsgemässe Kühlelement 1 (Fig. 1, 2) umfasst eine Rohranordnung zur Durchleitung eines Kühlfluids, vorzugsweise von Kaltwasser, die aus drei übereinander angeordneten Teilanordnungen 2, 3, 4 besteht. Sie sind jeweils in einer waagrechten Ebene liegende Mäander aus Kupfer-, Stahl- oder Aluminiumrohr, deren Projektion auf eine in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Grundfläche des Kühlelements 1 dieselbe jeweils annähernd von einem Rand zum anderen zu einem bestimmten Teil, unter Aussparung von grösseren Zwischenräumen, ausfüllt. Mit Abstand unterhalb der zuunterst angeordneten ersten Teilanordnung 2 ist eine Deckenplatte 5 angeordnet, welche als Lochplatte oder als Streckmetallplatte ausgebildet sein kann.
Die Teilanordnungen 2-4 sind parallel jeweils mit einer Zuleitung und einer Ableitung (nicht dargestellt) für das Kühlfluid verbunden. Sie können aber auch hintereinandergeschaltet sein. Sie sind gleich ausgebildet und mit Abstand übereinander angeordnet, d.h. senkrecht voneinander beabstandet, was eine ungehinderte Luftströmung durch das Kühlelement 1 erlaubt, sodass eine intensive konvektive Kühlung der umgebenden Luft stattfindet.
Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass ihre Gesamtprojektion auf die Grundfläche möglichst gross, d.h. die Ueberlappung der senkrechten Projektionen der Teilanordnungen 2, 3, 4 gering ist, möglichst höchstens 40% und vorzugsweise nicht grösser als 20 oder sogar 10% der gesamten Projektionsfläche des Kühlelements 1. Dazu ist die zweite Teilanordnung 3 gegenüber der ersten Teilanordnung 2 um 90° verdreht und die dritte Teilanordnung 4 gegenüber der zweiten Teilanordnung 3 ebenfalls, während sie der ersten Teilanordnung 2 gegenüber seitlich versetzt ist. Durch die grosse Projektionsfläche steht das Kühlelement 1 mit der Deckenplatte 5 und durch deren Oeffnungen hindurch auch mit dem darunterliegenden Raum in intensivem Strahlungsaustausch, sodass die konvektive Kühlung durch Strahlungskühlung wirksam ergänzt wird.
Zur Gewährleistung der mechanischen Stabilität des Kühlelements 1 weist dasselbe an drei voneinander beabstandeten Stellen jeweils eine Stütze 6 auf, welche mit Rohrabschnitten jeder der drei Teilanordnungen 2, 3, 4 eingreift und dieselben an drei Stellen in definierten gegenseitigen Abständen und Ausrichtungen festhält.
Gemäss einer ersten Ausführungsform ist (Fig. 3-5) die Stütze 6 als geschlossen umlaufender Mantel 7 eines quadratischen Prismas ausgebildet, welches z.B. aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech gestanzt und gebogen ist. An gegenüberliegenden parallelen Wänden 8a,b weist der Mantel jeweils zwei fluchtende, halbkreisförmig endende, senkrechte, kurze Schlitze 9a,b, 10a,b auf, die vom oberen bzw. vom unteren Rand der Wände 8a,b ausgehen, wo sie von seitlich auslenkbaren Schnappvorsprüngen 11 teilweise überragt werden. Sie sind seitlich gegeneinander versetzt. In weiteren parallelen Wänden 8c,d, die mit den Wänden 8a,b rechte Winkel einschliessen, sind zwei ebenfalls fluchtende, von den oberen Rändern ausgehende Schlitze 12a,b angelegt, die sonst ähnlich wie die Schlitze 9a,b, 10a,b ausgebildet, aber länger sind, sodass sie jeweils bis in die Mitte der Wand 8c bzw. 8d reichen. Die Stütze 6 kann mit senkrecht nach oben abragenden Laschen versehen sein, mittels derer sie an einer Raumdecke verankert sein kann.
Die Schlitze 9a,b dienen jeweils zur Aufnahme von Rohrabschnitten der dritten Teilanordnung 4, die Schlitze 12a,b zur Aufnahme von solchen der zweiten Teilanordnung 3 und die Schlitze 10a,b von solchen der ersten Teilanordnung 2. Durch die Schnappvorsprünge 11 sind die Rohrabschnitte jeweils schnappverriegelt und sowohl hinsichtlich ihrer Höhe wie ihrer Richtung durch die stabile Stütze 6 sicher fixiert.
Gemäss einer zweiten Ausführungsform umfasst die Stütze (Fig. 6) einen senkrechten Bolzen 13, dessen oberes Ende an einer Raumdecke verankert sein kann. Er kann mit einem durchgehenden Gewinde versehen sein und trägt drei mit Abstand übereinander angeordnete, seitlich waagrecht abstehende Laschen 14, 15, 16 aus Stahlblech, welche jeweils an den Ende nach unten ausgebogen sind, sodass sie nach oben offene Aufnahmen 17 für Rohrabschnitte bilden, in denen dieselben schnappverriegelbar sind. Die Laschen 14, 15, 16 können mit dem Bolzen 13 verschraubt oder verlötet sein. Unmittelbar übereinander angeordnete Laschen sind jeweils um 90° im gleichen Sinn gegeneinander verdreht.
Erfindungsgemässe Kühldecken können eine Vielzahl von in einem Raster unterhalb einer Raumdecke angeordneten erfindungsgemässen Kühlelementen umfassen sowie luftdurchlässige, aber sonst weitgehend beliebig ausgebildete Deckenplatten, die in einem entsprechenden oder, wegen der Entkopplung von den Kühlelementen, auch einem anderen Raster angeordnet sein können.
Es gibt viele Möglichkeiten, das beschriebene Ausführungsbeispiel abzuwandeln, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen würde. So können auch zwei, vier oder fünf Teilanordnungen pro Kühlelement vorgesehen sein. Eine Anpassung der beschriebenen Stützen an zwei, vier oder mehr Teilanordnungen ist leicht möglich. Gleich ausgebildete Teilanordnungen vorzusehen, die jeweils in einer horizontalen Ebene liegen und gegeneinander verdreht oder versetzt sind, ist besonders vorteilhaft und wirtschaftlich, doch sind auch ganz anders ausgebildete Kühlelemente denkbar, etwa aus schräggestellten überlappenden Mäandern oder aus schraubenlinienförmig gebogenen Rohren. Wesentlich ist die Mehrlagigkeit der Rohranordnung, mit vertikalem Abstand zwischen den Lagen, damit freie Luftzirkulation um möglichst alle Teile der Rohranordnung im Interesse intensiven konvektiven Wärmeaustausches möglich ist, und vorzugsweise mit geringer Ueberlappung der Projektionen verschiedener Teile derselben auf eine horizontale Fläche zur Maximierung des Strahlungsaustauschs.
Die Deckenplatten haben stets eine vorwiegend ästhetische Bedeutung und sind für die Kühlfunktion nicht unbedingt erforderlich. Ein Einsatz der beschriebenen Elemente zu Heizzwecken ist im übrigen nicht ausgeschlossen, wenn auch ihre spezifischen Vorzüge in diesem Fall weniger zum Tragen kommen.

Bezugszeichenliste

1: Kühlelement
2,3,4: Teilanordnungen
5: Deckenplatte
6: Stütze
7: Mantel
8a,b,c,d: Seitenwände
9a,b: Schlitze
10a,b: Schlitze
11: Schnappvorsprünge
12a,b: Schlitze
13: Bolzen
14,15,16: Laschen
17: Aufnahme

Claims

Kühlelement für eine Kühldecke, mit einer Rohranordnung zur Durchleitung eines Kühlfluids, deren Projektion auf eine waagrechte Grundfläche des Kühlelements (1) über dieselbe verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Rohranordnung oberhalb eines anderen Teils der Rohranordnung liegt.
Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung derart ausgebildet ist, dass die Ueberlappung der Projektionen übereinanderliegender Teile auf die Grundfläche 40%, vorzugsweise 20% der Fläche der Projektion der Rohranordnung nicht übersteigt.
Kühlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung mindestens zwei mit Abstand übereinander liegende jeweils ebene Teilanordnungen (2, 3, 4), deren Projektionen auf die Grundfläche jeweils über dieselbe verteilt sind, umfasst.
Kühlelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Teilanordnungen (2, 3, 4) höchstens fünf beträgt.
Kühlelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilanordnungen (2, 3, 4) gleich ausgebildet sind und mindestens zwei unmittelbar übereinander liegende Teilanordnungen (2, 3; 3, 4), vorzugsweise um 90°, gegeneinander verdreht sind.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei übereinander liegende Teilanordnungen (2, 4) gleich ausgebildet sind und parallel ausgerichtet und gegeneinander versetzt sind.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Teilanordnungen (2, 3, 4) als Mäander ausgebildet ist.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Stütze (6) umfasst, welche mit allen Teilanordnungen (2, 3, 4) eingreift und ihre gegenseitige Lage an einer Stelle festlegt.
Kühlelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (6) mit jeder Teilanordnung (2, 3, 4) schnappverriegelt ist.
Kühlelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (6) zur Verankerung an einer Raumdecke geeignet ist.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens drei Teilanordnungen (2, 3, 4) umfasst und die mindestens eine Stütze (6) als oben und unten offener umlaufender Mantel (7) ausgebildet ist, mit zwei seitlich versetzten parallelen Paaren von fluchtenden gegenüberliegenden kürzeren Schlitzen (9a, 9b; 10a, 10b) jeweils zur Aufnahme eines Rohrabschnitts einer Teilanordnung (4; 2), wobei jeweils die Schlitze (9a, 9b) des einen Paares von einem oberen Rand und die Schlitze (10a, 10b) des anderen Paares von einem unteren Rand des Mantels (7) ausgehen sowie mit mindestens einem gegenüber den vorgenannten, vorzugsweise um 90°, winkelversetzten Paar von fluchtenden gegenüberliegenden längeren Schlitzen (12a, 12b), ebenfalls zur Aufnahme eines Rohrabschnitts einer Teilanordnung (3), welche vom oberen Rand oder vom unteren Rand des Mantels (7) ausgehen und in der Höhe mindestens überlappen.
Kühlelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (7) eine rechteckige, vorzugsweise ungefähr quadratische, Grundfläche aufweist.
Kühlelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (6) einen senkrechten Bolzen (13) aufweist sowie jeweils nach einer Seite abstehende Laschen (14; 15; 16), welche in der Höhe gegeneinander versetzt und, vorzugsweise um jeweils 90°, gegeneinander verdreht sind, jeweils zur Aufnahme eines Rohrabschnitts einer Teilanordnung (2; 3; 4).
Kühlelement nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens drei voneinander beabstandete Stützen (6) umfasst.
Kühldecke mit mindestens einem Kühlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine luftdurchlässige Deckenplatte (5) umfasst, welche unterhalb des mindestens einen Kühlelements (1) angeordnet ist.
Kühldecke nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Deckenplatte (5) als Lochplatte oder als Streckmetallplatte ausgebildet ist.