NL2011576C2

NL2011576C2 - Warmtewisselingselement, verwarmingsplafond en een koelplafond dat dit warmtewisselingselement omvat en toepassing van het warmtewisselingselement.

Info

Publication number: NL2011576C2
Application number: NL2011576A
Authority: NL
Inventors: Mesut Göraler; Johannes Singeling; Etienne Robert Blom
Original assignee: Triqx B V
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-04-09

Description

Warmtewisselingselement, verwarmingsplafond en een koelplafond dat dit warmtewisselingselement omvat en toepassing van het warmtewisselingselement

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verwarmingselement volgens de aanhef van conclusie 1.

Een dergelijk verwarmingselement is in de techniek bekend. Bijvoorbeeld wordt in de praktijk een dergelijk element toegepast in plafonelementen om een ruimte te koelen of te verwarmen.

Het bekende warmtewisselingselement heeft het nadeel dat de manier waarop de verbinding van de leiding met de drager tot stand wordt gebracht leidt tot een slechte warmteoverdracht.

Er is in de techniek geen oplossing voor dit probleem bekend.

De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterd warmtewisselingselement van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen.

In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel een warmtewisselingselement van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen dat een uitstekende warmtewisseling tussen de leiding en de drager biedt.

Tevens heeft de uitvinding tot doel een verbeterd verwarmingselement te verschaffen dat een uitstekende doorstroming van een geperforeerde drager met omgevingsmedium, bijvoorbeeld lucht, biedt, waardoor een uitstekende warmtewisseling tussen het warmte-wisselingsmedium in de leiding en de omgeving plaatsvindt.

Ook heeft de uitvinding tot doel een verbeterd verwarmingselement te verschaffen dat een uitstekende omstroming van een gesloten drager met omgevingsmedium, bijvoorbeeld lucht, biedt, waardoor een uitstekende warmtewisseling tussen het warmtewisse-lingsmedium in de leiding en de omgeving plaatsvindt.

Evenzeer heeft de uitvinding tot doel een warmtewisselingselement te verschaffen dat een uitstekende warmteoverdracht van het warmtewisselend medium in de leiding naar de omgeving verschaft .

Ter verkrijging van ten minste een van de hiervoor genoemde voordelen, verschaft de uitvinding volgens een eerste uitvoerings vorm een verwarmingselement dat de maatregelen van conclusie 1 bevat. Dit verwarmingselement verschaft een zeer goede warmtewisse-ling tussen de leiding en de drager. Hierdoor kan warmte-energie met hoge efficiëntie tussen de drager en het warmtewisselend medium in de leiding worden gewisseld. Wanneer omgevingslucht dient te worden afgekoeld zal het warmtewisselende medium in de leiding een lagere temperatuur dan de omgevingslucht hebben. Warmte-energie zal via de drager en de in warmtewisselend contact met de drager geplaatste leiding naar het warmtewisselend medium in de leiding worden gevoerd. De omgevingslucht zal hierdoor geleidelijk afkoelen. Omgekeerd, wanneer de omgevingslucht dient te worden verwarmd, zal een warmtewisselend medium met een hogere temperatuur dan de omgevingslucht door de leidingen worden gevoerd. Daardoor zal warmte-energie via de leiding en de drager aan de lucht worden afgegeven.

Tevens is gebleken dat de koppeling van de leiding aan de drager beter en makkelijker is. Een dergelijke synergetische werking is volkomen onverwacht.

Een goede warmteoverdracht wordt verkregen met een materiaal dat een hoge warmtegeleidbaarheid heeft. Met name en bij voorkeur omvat de drager ten minste een van een ferrometaal of een non-ferrometaal, bijvoorbeeld gekozen uit staal, aluminium en koper. Een combinatie is evenzeer mogelijk, bijvoorbeeld een laminaat van ten minste twee van deze materialen.

De drager kan tevens van bijvoorbeeld hout, gips of een dergelijk constructiemateriaal zijn vervaardigd. Vooral bij toepassing van de drager in vloerverwarming of vloerkoeling, dan wel wandverwarming of wandkoeling, kan de drager geschikt een ander materiaal dan metaal omvatten.

In het bijzonder heeft het de voorkeur dat de leiding ten minste een van een ferrometaal of een non-ferrometaal omvat, bijvoorbeeld gekozen uit staal, koper en aluminium. De leiding kan ook van kunststof zijn vervaardigd, doch het dient bij voorkeur een goed warmtegeleidende kunststof te zijn.

Het heeft met name de voorkeur dat het afgeplatte oppervlak van de leiding tegen de drager is gelegen. Dat verschaft een uitstekende warmteoverdracht.

De voorkeur gaat uit naar een leiding die in dwarsdoorsnede de vorm heeft van een D, een driehoek, een vierhoek of een andere veelhoek, een afgeplatte cirkel of een afgeplatte ellips, zoals een ovaal.

Het heeft hierbij in het bijzonder de voorkeur dat de leiding aan de drager is verbonden middels een het niet afgeplatte oppervlak van de leiding ten minste gedeeltelijk omgrijpende klem, welke klem aan ten minste een zijde is verbonden met de drager. Hierdoor wordt een optimale, directe aansluiting van de leiding op de drager verkregen, wat een maximale warmteoverdracht verschaft.

Om een zekere en duurzame koppeling te verschaffen, heeft het de voorkeur dat de klem aan weerszijden van de leiding is verbonden met de drager.

Een sterke en stijve constructie wordt verkregen wanneer de drager een plaat strekmetaal omvat. Een dergelijk materiaal is bekend in de techniek en omvat bovendien perforaties, waardoor omgevingslucht een adequaat contact met het warmtewisselend oppervlak zal hebben. Het warmtewisselend oppervlak wordt gevormd door alleen of in hoofdzaak alleen de leiding, maar kan evenzeer door zowel de leiding als de klem en de drager worden gevormd.

Om geen of een slechts geringe kans op contactoxidatie te verkrijgen, heeft het de voorkeur dat de klem een metaal omvat met een elektrodepotentiaal welke in hoofdzaak gelijk is aan die van het materiaal van de leiding, en die bij voorkeur koper of aluminium omvat. De levensduur van het warmtewisselingselement wordt hierdoor sterk verlengd.

Om dezelfde reden heeft het hierbij de voorkeur dat de klem een metaal omvat met een elektrodepotentiaal welke in hoofdzaak gelijk is aan die van het materiaal van de drager, en die bij voorkeur koper of aluminium omvat.

Een stevige en snel te verkrijgen koppeling die bovendien een grote levensduur kan verschaffen wordt verkregen wanneer het warmtewisselingselement een klem omvat die met de drager is verbonden door een hechtmiddel, bij voorkeur lijm of soldeer.

Het heeft binnen de uitvinding voorts de voorkeur dat de klem zodanig aanligt tegen de leiding dat de leiding strak tegen de drager wordt geklemd wanneer de klem aan de drager is verbonden.

De leiding kan op voordelige wijze met het afgeplatte oppervlak tegen de drager worden bevestigd, bijvoorbeeld met een thermisch geleidend hechtmiddel, wat een uitstekende warmteoverdracht verschaft. Het hechtmiddel kan bijvoorbeeld een soldeer zijn, of een synthetisch of niet-synthetisch hechtmiddel, zoals een meer-componenten hechtmiddel of een thermisch hardend hechtmiddel.

Volgens een verder aspect heeft de uitvinding betrekking op een verwarmingsplafond, een verwarmingsvloer of een verwarmings-wand, omvattende een warmtewisselingselement volgens de uitvinding, voorts voorzien van een met uiteinden van de leiding verbonden toevoer en een afvoer voor het toevoeren respectievelijk afvoeren van warmtewisselend verwarmingsmedium door de leiding.

Op overeenkomstige wijze heeft de uitvinding tevens betrekking op een koelplafond, een koelvloer of een koelwand, omvattende een warmtewisselingselement volgens de uitvinding, voorts voorzien van een met uiteinden van de leiding verbonden toevoer en een afvoer voor het toevoeren respectievelijk afvoeren van warmtewisselend koelmedium door de leiding.

Op overeenkomstige wijze heeft de uitvinding volgens een verder aspect betrekking op de toepassing van een warmtewisselingselement volgens de uitvinding als een vloer of plafond, omvattende het in een in hoofdzaak horizontale positie bevestigen van het element in een ruimte.

Ook betreft de uitvinding de toepassing van een warmtewisselingselement volgens de uitvinding als een wand, omvattende het in een in hoofdzaak vertikale positie bevestigen van het element in een ruimte.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een tekening nader worden uitgelegd. De tekening toont hierbij in:

Fig. 1 een schematisch dwarsdoorsnede aanzicht van een leiding op een drager,

Fig. 2 een schematisch perspectivisch aanzicht van een drager met een leiding volgens de uitvinding,

Fig. 3 een variant van een dwarsdoorsnede aanzicht van een leiding op een drager, en

Fig. 4 een schematisch dwarsdoorsnede van een persmal voor het vormen van de leiding.

In de figuren zijn dezelfde onderdelen middels dezelfde ver-wijzingscijfers aangeduid. Echter, de voor een praktische uitvoering van de uitvinding noodzakelijke onderdelen zijn niet alle getoond, vanwege de eenvoud van de weergave.

Fig. 1 toont een schematische doorsnede van een warmtewisse-lingselement 1 volgens de uitvinding, zoals perspectivisch aangeduid in Fig. 2. Het element 1 omvat een drager 2 met een leiding 3. De leiding 3 heeft een gedeeltelijk afgeplat oppervlak 4. Dit oppervlakgedeelte 4 heeft een direct warmtewisselend contact met de drager 2. Door de leiding 3 heen stroomt een warmtewisselend medium 5, bijvoorbeeld water. De leiding 3 is voorts in warmtewisselend contact geplaatst met een klem 6, die de leiding 3 tegen het oppervlak van de drager 2 klemt.

In de getoonde uitvoeringsvorm is de drager een geperforeerde plaat 2. De perforaties 7 trekken zich uit over in hoofdzaak het gehele oppervlak van de drager 2. Hierdoor kan bijvoorbeeld omgevingslucht dat zich rondom het element 1 bevindt eenvoudig door de perforaties heen bewegen. Een als plafondplaat gepositioneerd element zal hierdoor eenvoudig een warmtewisselende samenwerking met de omgevingslucht aangaan. In geval een relatief koel medium door de leiding wordt gevoerd zullen de leiding 3, de klem 6 en de drager 2 een lagere temperatuur hebben dan de omgevingslucht. Die zal hierdoor afkoelen en door de perforaties 7 heen worden gevoerd, aangezien koelere lucht een grotere dichtheid heeft dan warmere lucht. Bij voorkeur zal aan weerszijden van het element 1 een voorziening zijn aangebracht waardoor warme lucht naar een positie boven het element 1 kan worden gebracht.

De leiding 3 kan eveneens op een niet-geperforeerde drager 2 worden bevestigd, de in de Fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm is niet beperkt tot een geperforeerde drager 2.

Fig. 2 toont een schematisch aanzicht van een element 1. De leiding 3 is met klemmen 7 tegen de drager 2 aan geklemd. Aan uiteinden 8, 9 van de leiding 3 kunnen toevoermiddelen worden voorzien om een warmtewisselend medium door de leiding 3 heen te kunnen voeren. De klem 6 is met een hechtmiddel 10 aan de drager 2 bevestigd.

Hoewel Fig. 2 slechts weergeeft dat de leiding 3 met klemmen 6 aan de drager is bevestigd, kan de leiding 3 ook zonder klemmen 6 aan de drager zijn bevestigd, zoals weergegeven in Fig. 3.

Fig. 3 toont een variant van de bevestiging van de leiding 3 op een drager 2. In Fig. 3 is de leiding 3 rechtstreeks aan de drager 2 bevestigd, waarbij een hechtmiddel 11 is voorzien tussen het afgeplatte oppervlak van de leiding 3 en de drager 2. Ook in deze uitvoeringsvorm is de drager niet beperkt tot een geperforeerde drager, een niet-geperforeerde drager 2 kan eveneens worden toegepast.

Fig. 4 toont ten slotte een persmal 12 voor het vormgeven van de leiding 3. Een ronde leiding 3 wordt in een opening 15 van de bovenste pershelft 13 geplaatst, waarna de beide malhelften 13, 14 tegen elkaar worden geplaatst, waardoor de leiding tegen oppervlak 16 van onderste malhelft 14 zal vervormen tot de in Fig. 1 en 3 getoonde vorm. Bijvoorbeeld kan de mal 12 als trekmal of persmal zijn uitgevoerd.

De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuur getoonde uitvoeringsvormen. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.

De uitvinding strekt zich tevens uit over elke combinatie van maatregelen die hiervoor onafhankelijk van elkaar zijn beschreven.

Claims

1. Warmtewisselingselement voor het uitwisselen van warmte, omvattende een drager en ten minste een leiding met een warmtewisselend medium, waarbij de drager een geperforeerd plaatvormig element omvat dat aan ten minste een oppervlak de leiding met het warmtewis-selende medium omvat, met het kenmerk, dat de leiding een ten minste gedeeltelijk afgeplat oppervlak heeft en het afgeplatte oppervlak in warmtegeleidend contact met de drager staat.

2. Warmtewisselingselement volgens conclusie 1, waarbij de drager ten minste een van een ferrometaal of een non-ferrometaal omvat, bijvoorbeeld gekozen uit staal, aluminium en koper.

3. Warmtewisselingselement volgens conclusie 1-2, waarbij de leiding ten minste een van een ferrometaal of een non-ferrometaal omvat, bijvoorbeeld gekozen uit staal, aluminium en koper.

4. Warmtewisselingselement volgens conclusie 1-3, waarbij het afgeplatte oppervlak van de leiding tegen de drager aan is gelegen.

5. Warmtewisselingselement volgens conclusie 1-4, waarbij de leiding in dwarsdoorsnede de vorm heeft van een D, een driehoek, een vierhoek of andere veelhoek, een afgeplatte cirkel of een afgeplatte ellips zoals een ovaal.

6. Warmtewisselingselement volgens conclusie 1-5, waarbij de leiding aan de drager is verbonden middels een het niet afgeplatte oppervlak van de leiding ten minste gedeeltelijk omgrijpende klem, welke klem aan ten minste een zijde is verbonden met de drager.

7. Warmtewisselingselement volgens conclusie 6, waarbij de klem aan weerszijden van de leiding is verbonden met de drager.

8. Warmtewisselingselement volgens conclusie 1-7, waarbij de drager een plaat strekmetaal omvat.

9. Warmtewisselingselement volgens een der conclusies 6-8, waarbij de klem een metaal omvat met een elektrodepotentiaal welke in hoofdzaak gelijk is aan die van het materiaal van de leiding, en die bij voorkeur koper of aluminium omvat.

10. Warmtewisselingselement volgens een der conclusies 6-9, waarbij de klem een metaal omvat met een elektrodepotentiaal welke in hoofdzaak gelijk is aan die van het materiaal van de drager, en die bij voorkeur koper of aluminium omvat.

11. Warmtewisselingselement volgens een der conclusies 6-10, waarbij de klem met de drager is verbonden door een hechtmiddel, bij voorkeur lijm of soldeer.

12. Warmtewisselingselement volgens conclusie 1-5, waarbij de leiding met het afgeplatte oppervlak aan de drager is bevestigd, bij voorkeur middels een thermisch geleidend hechtmiddel.

13. Verwarmingsplafond, verwarmingsvloer of verwarmingswand, omvattende een warmtewisselingselement volgens een der voorgaande conclusies, voorts voorzien van een met uiteinden van de leiding verbonden toevoer en een afvoer voor het toevoeren respectievelijk afvoeren van warmtewisselend verwarmingsmedium door de leiding.

14. Koelplafond, koelvloer of koelwand, omvattende een warmtewisselingselement volgens een der conclusies 1-12, voorts voorzien van een met uiteinden van de leiding verbonden toevoer en een afvoer voor het toevoeren respectievelijk afvoeren van warmtewisselend koelmedium door de leiding.

15. Toepassing van een warmtewisselingselement volgens een der conclusies 1-12 als een vloer of plafond, omvattende het in een in hoofdzaak horizontale positie bevestigen van het element in een ruimte.

16. Toepassing van een warmtewisselingselement volgens een der conclusies 1-12 als een wand, omvattende het in een in hoofdzaak vertikale positie bevestigen van het element in een ruimte.