NL2012016C2 - Warmtewisselaarpaneel, geschikt als bouwelement in de vorm van een plafond-, muur-, dak- en/of vloerelement, in het bijzonder voor een ijsbaanvloer. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Warmtewisselaarpaneel, geschikt als bouwelement in de vorm van een plafond-, muur-, dak- en/of vloerelement, in het bijzonder voor een ijsbaanvloer.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaarpaneel, geschikt als bouwelement in de vorm van een plafond-, muur-, dak- en/of vloerelement, tenminste omvattende een warmtewisselaarplaat met geleidingskanalen voor een fluïdum, in het bijzonder een warmte dragend fluïdum.

Dergelijke warmtewisselaarpanelen zijn algemeen bekend en vele uitvoeringen worden tegenwoordig toegepast. Een voorbeeld daarvan is geopenbaard in de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 2003120. Deze aanvrage betreft een warmtewisselaarpaneel dat als bouwelement in de bouw kan worden toegepast. Een dergelijk warmtewisselaarpaneel kan bijvoorbeeld toegepast op een dak of wand dienst doen als zonnecollector voor het opnemen van zonne-energie om daar bijvoorbeeld water mee te verwarmen waarmee de centrale verwarming kan worden bevoorraad. Ook kan een dergelijk paneel worden toegepast als koelelement door de geleidingskanalen met een koelfluïdum te voeden.

Deze warmtewisselaarpanelen die geschikt zijn als bouwelement voldoen in de praktijk goed. In het licht van het huidige milieubewustzijn en de groeiende zorg met betrekking tot de opwarming van de aarde (Global Warming) bestaat er echter een immer groeiende vraag naar verbeteringen op het gebied van energiebesparing.

De onderhavige uitvinding beoogt de in de inleiding genoemde vraag te voldoen door de bekende warmtewisselaarpanelen te verbeteren en verschaft daartoe een warmtewisselaarpaneel, geschikt als bouwelement in de vorm van een plafond-, muur-, dak-en/of vloerelement, tenminste omvattende een warmtewisselaarplaat met geleidingskanalen voor een fluïdum, in het bijzonder een warmte dragend fluïdum, welk warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het warmtewisselaarpaneel aan een buitenzijde een warmtewisselaarplaat met een direct daaraan grenzende betonlaag omvat.

In de stand van de techniek wordt er in principe altijd van uit gegaan dat de laag grenzend aan de wamtewisselaarplaat een isolatielaag moet zijn om te voorkomen dat er warmte in die laag wegvloeit.

Het warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding heeft als belangrijk voordeel dat de betonlaag in de eerste plaats veel warmte energie kan opslaan, die ook door de warmtewisselaarplaat kan worden opgenomen. Wanneer het warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding aan de buitenzijde van een bouwwerk wordt toegepast, kan de zon, zowel de warmtewisselaarplaat als de betonlaag verwarmen. Wanneer er een wolk voor de zon trekt of de zon ondergaat kan de restwarmte van de betonlaag ook nog door de warmtewisselaarplaat worden opgenomen. Ook dient de betonlaag als een warmtebuffer hetgeen bij een aantal toepassingen van het warmtewisselaarpaneel van bijzonder voordeel is. Zo kan de temperatuur van de warmtewisselaarplaat meer constant worden gehouden en treden er minder grote temperatuur fluctuaties op. Ook kan het beton als warmte opslag worden gebruikt om beschikbare warmte die op een bepaald moment niet benodigd is voor later te gebruiken.

Het gebruikte beton is gangbaar beton en kan op de aan de vakman bekende wijze worden bereid en is niet bijzonder beperkt. Meestal wordt er beton voor het warmtewisselaarpaneel gebruikt dat overeenkomt met beton dat voor vergelijkbare bouwelementen wordt gebruikt. Dat wil zeggen voor buitenwanden beton dat voor buitenwanden wordt gebruikt en voor daken beton voor daken. Het soort beton is voor de onderhavige uitvinding van ondergeschikt belang. Bij voorkeur wordt er beton gebruikt met een relatief grote warmtecapaciteit. Met andere woorden beton waar veel warmte-energie in kan worden opgeslagen.

Bij voorkeur is het warmtewisselaarpaneel zelfdragend. Dit biedt in het bijzonder voor de bouw aanzienlijke voordelen. In de praktijk is namelijk gebleken dat de warmtewisselaarpanelen volgens de uitvinding met zeer aanzienlijke overspanningen kunnen worden vervaardigd zonder aanvullende ondersteuning te behoeven. Een en ander zal in de figuurbeschrijving verderop nader worden toegelicht.

Met voordeel is het warmtewisselaarpaneel modulair uitgevoerd en kan dit met behulp van geschikte koppelingsmiddelen met een aangrenzend warmtewisselaarpaneel worden gekoppeld. Deze koppelingsmiddelen kunnen losse afzonderlijke koppelingsmiddelen zijn of met het warmtewisselaarpaneel een geheel vormende complementaire koppelingsmiddelen, welke op vele wijzen kunnen worden uitgevoerd. Op deze wijze kan met één soort warmtewisselaarpaneel een grote oppervlakte worden afgedekt, door meerdere panelen met elkaar te koppelen. Bij het gebruik van koppelbare warmtewisselaarpanelen zullen in de praktijk ook de geleidingskanalen voor het fluïdum van de ene warmtewisselaarplaat door middel van geschikte koppelstukken met die van een naburige warmtewisselaarplaat worden verbonden, zodat voor een groter oppervlak slechts één toevoer en één afvoer voor het fluïdum noodzakelijk zijn.

Bij voorkeur omvat het warmtewisselaarpaneel onder de betonlaag voorts een isolatielaag. Aldus kan het warmtewisselaarpaneel energetisch van onderliggende lagen, bouwonderdelen of ruimten worden gescheiden.

Het isolatiemateriaal van de isolatielaag van het warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding is niet bijzonder beperkt en kan uit velerlei in de stand van de techniek voor dat doel geschikte isolatiematerialen worden gekozen. Bij voorkeur wordt echter een isolatiemateriaal met enig zelfdragend vermogen gebruikt, en met meer voorkeur XPS, PIR of PUR.

Met bijzondere voorkeur omvat het warmtewisselaarpaneel aan de tegenoverliggende zijde van de warmtewisselaarplaat eveneens een warmtewisselaarplaat zodat een sandwichwarmtewisselaarpaneel wordt verkregen. Aldus wordt het mogelijk gemaakt om aan beide zijden van een plafond, muur, dak of vloer en dergelijke een geschikte warmteoverdracht te bewerkstelligen die naar wens kan worden ingesteld. Zo kan in het geval van een dak van een gebouw aan de met de buitenlucht in contact staande zijde van het warmtewisselaarpaneel bijvoorbeeld zonne-energie worden opgeslagen in een warmte dragend fluïdum terwijl tegelijkertijd aan de andere zijde warmte uit de binnenruimte van het gebouw in een warmte dragend fluïdum kan worden opgeslagen, of er kan een gekoeld fluïdum door de warmtewisselaarplaat aan de binnenzijde van het gebouw worden gevoerd om de betreffende ruimte te koelen. Ook kan het aan de buitenzijde opgewarmde warmte dragende fluïdum op een andere positie in bijvoorbeeld een bouwwerk worden afgegeven, bijvoorbeeld in woon of werkgedeelten, onder toepassing van een vergelijkbaar warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding, en eventueel zelfs hetzelfde warmtewisselaarpaneel als waarmee de warmte eerder werd opgeslagen. Zo kan bijvoorbeeld aan de zonzijde van een gebouw warmte worden opgeslagen die naar de schaduwzijde van het gebouw wordt gevoerd om aldaar in de koudere gedeelten weer te worden afgegeven.

In het bijzonder zijn de een of meer warmtewisselaarplaten aan de van de betonlaag afgerichte zijde in hoofdzaak vlak uitgevoerd. Deze vlakke uitvoering maakt het mogelijk om die zijde indien nodig van bijvoorbeeld een fotovoltaïsch materiaal te voorzien. Fotovoltaïsche materialen zoals zonnecellen zijn veelal breekbaar en niet of weinig buigzaam. Voorbeelden van fotovoltaïsch materiaal zijn zonlicht in elektriciteit omzettende verf, fotovoltaïsche cellen of een flexibel laminaat paneel uit amorf silicium of CIGS. Vlakke oppervlakken aan de buitenzijde van een bouwwerk zijn ook aanzienlijk minder gevoelig voor vervuiling en erosie en dergelijke

In het bijzonder omvat het warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding versterkingsmiddelen. Deze versterkingsmiddelen verbeteren het zelfdragend vermogen van het paneel.

Met voordeel zijn de versterkingsmiddelen uitgevoerd in de vorm van een met de warmtewisselaarplaten gekoppelde wapening. Deze wapening is geenszins beperkt, en kan bijvoorbeeld een wapening zijn die zich in de betonlaag, de isolatielaag of beide bevindt.

Voorts verschaft de onderhavige uitvinding een modulaire ijsbaanvloer, tenminste omvattende een of meer warmtewisselaarpanelen volgens de uitvinding. De warmtewisselaarpanelen zijn in het bijzonder geschikt gebleken om dienst te doen als een ijsbaanvloer. Door een geschikt koelmedium door de geleidingskanalen van de warmtewisselaarplaten van de een of meer warmtewisselaarpanelen aan de betonzijde te voeren kan een daarop aangebrachte waterlaag geschikt worden bevroren om aldus een ijsbaan te vervaardigen. De aanwezigheid van de betonlaag voorkomt grote temperatuurschommelingen in de ijslaag. Dergelijke temperatuurschommelingen hebben vele oorzaken en zijn een groot probleem bij kunstijsbanen. Bijvoorbeeld kunnen de temperatuurschommelingen worden veroorzaakt door zonlicht en zelfs door de temperatuurverhoging in een overdekte kunstijsbaan veroorzaakt door het publiek, in het bijzonder wanneer het publiek bij een spannende wedstrijd enthousiast wordt. Ook is de luchtvochtigheid van de ruimte boven de ijsbaan hierbij van groot belang.

Bij de toepassing van de warmtewisselaarpanelen volgens de uitvinding voor een ijsbaan is de sandwich uitvoering met aan beide zijden van het paneel aanwezige warmtewisselaarplaten en daartussen respectievelijk een betonlaag aan de bovenzijde en een isolatielaag daaronder van voordeel, omdat in dat geval de bovenste warmtewisselaarplaten kunnen worden gekoeld om het ijs te vormen, en de onderste warmtewisselaarplaten kunnen worden verwarmd om permafrost van de ondergrond te voorkomen.

In het navolgende zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin:

Fig. 1 een schematisch aanzicht in perspectief van een uitvoeringsvorm van een ijsbaanvloer voor een kunstijsbaan uit meerdere warmtewisselaarpanelen volgens de uitvinding toont, en

Fig. 2 een uitvoeringsvorm van het warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding met twee betonlagen en een isolatielaag daartussen toont.

Fig. 1 toont een doorsnede van een uitvoeringsvorm van een modulair warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding voor toepassing als een ijsbaanvloerpaneel 1 in perspectivische aanzicht. Deze vloer 1 omvat een boven oppervlak 2 en een onder oppervlak 3 gescheiden door een betonlaag 4 en een isolatielaag 8. De vloer omvat hier als voorbeeld ook zes modulaire en gekoppelde koppelbare warmtewisselaarplaten 5 volgens NL-A-2003120. De modulaire warmtewisselaarplaten 5 bieden eveneens het voordeel dat met één maat warmtewisselaarplaat 5 verschillende breedtes warmtewisselaarpanelen 1 kunnen worden vervaardigd.. Deze platen 5 omvatten geleidingskanalen 6 voor het transporteren van een fluïdum en in het bijzonder een warmte dragend fluïdum. Deze platen 5 zijn bij voorkeur uit een warmtegeleidend materiaal vervaardigd, in dit geval in het bijzonder aluminium. Aluminium kan eenvoudig door extrusie tot allerlei profielen worden gevormd. Zoals in de figuur kan worden gezien omvatten de platen 5 geschikte complementaire koppelingsmiddelen 7, voor het koppelen van de naburige warmtewisselaarplaten 5.

Het warmtewisselaarpaneel 1 volgens de uitvinding omvat eveneens geschikt uitgevoerde koppelingsmiddelen. Hier uitgevoerd in de vorm van de uitsparing 9 en een complementaire verdikking 10 in langsrichting van het paneel 1, die bij gebruik kunnen samenwerken met overeenkomstige koppelingsmiddelen in langsrichting van een naburig paneel 1.

De verschillende kanalen 6 kunnen bij gebruik door middel van daarvoor bestemde koppelstukken op geschikte wijze met elkaar worden verbonden teneinde een gewenst stromingsregime van het daar door te voeren fluïdum te verkrijgen. Eventueel kunnen de kanalen 6 van de platen 5 van het bovenoppervlak 2 van het paneel 1 volgens de uitvinding in het geval van een ijsbaanvloer met een koelinstallatie worden gekoppeld teneinde een laag op het oppervlak 2 aan te brengen water te bevriezen en als ijsbaan dienst te laten doen. Tegelijkertijd zijn in dat geval met voordeel de kanalen 6 van de platen 5 in het onderoppervlak 3 met een verwarmingsinrichting verbonden, teneinde permafrost van de ondergrond te voorkomen. De daarvoor benodigde warmte kan afkomstig zijn van de restwarmte van de bovenstaande koelinstallatie.

Het isolatiemateriaal van de laag 8 is met voordeel XPS omdat dit uitstekende isolatie eigenschappen heeft, geen water opneemt en de inherente sterkte van het samenstel aanvullend verbetert.

Het warmtewisselaarpaneel 1 volgens de uitvinding is zelf ondersteunend en heeft een zeer hoge sterkte. In de praktijk is gebleken dat overspanningen tot wel 6 meter zonder aanvullende ondersteuning kunnen worden vervaardigd.

Het zal duidelijk zijn dat de lagenopbouw van de warmtewisselaarpanelen 5 volgens de uitvinding niet bijzonder beperkt is zolang er maar aan een zijde een wamtewisselaarplaat 5 direct aangrenzend aan een betonlaag 4 is. Zo is er bijvoorbeeld ook een sandwich model mogelijk waarbij aan beide zijden van het warmtewisselaarpaneel een wamtewisselaarplaat 7 direct aangrenzend aan een beton laag 4 aanwezig is terwijl de beide betonlagen weer worden gescheiden dooreen isolatielaag, met andere woorden: wamtewisselaarplaat - beton - isolatiemateriaal - beton - wamtewisselaarplaat.

Deze uitvoeringsvorm is in figuur 2 getoond, waarin met dezelfde verwijzingscijfers overeenkomstige onderdelen zijn aangeduid. Met 4’ is de tweede betonlaag aan de onderzijde aangegeven.

Het warmtewisselaarpaneel volgens figuur 2 kan bijvoorbeeld worden toegepast als dak-element voor fabrieken waarmee enerzijds zonne-energie kan worden verzameld en anderzijds de uit het productieproces in de fabriek ontstane warmte kan worden teruggewonnen.

Ook kan het paneel volgens de uitvinding worden gebruikt in wanden voor bedrijfshallen waarbij de buitenste warmtewisselaarplaat als zonnecollector dienst doet en de binnenste warmtewisselaarplaat als radiator voor wandverwarming van de ruimte binnen.

Een bijzonder toepassingsgebied van het sandwichmodel van het warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding is in de wanden van flatgebouwen. Aldus kan warmte van de zonzijde van het flatgebouw worden overgedragen aan koudere gebieden in het flatgebouw, dikwijls aan de andere zijde van het flatgebouw.

De meest eenvoudige uitvoeringsvorm van het warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding is een betonlaag met daarop een warmtewisselaarplaat.

Met voordeel wordt het paneel volgens de uitvinding vervaardigd door beton in een geschikte vorm op de warmtewisselaarplaat te gieten en te laten harden. Daarbij kan het voorts voordelig zijn om een geschikt dilatatiemiddel, met bij voorkeur een goed warmtegeleidend vermogen, tussen de warmtewisselaarplaat en het beton aan te brengen. Dit teneinde eventuele verschillen in uitzettingscoëfficiënt van het beton en het materiaal van de warmtewisselaarplaat te kunnen uitmiddelen.

Het toepassingsgebied van het warmtewisselaarpaneel volgens de uitvinding is niet tot bovengenoemde toepassingen beperkt, doch geschikt voor elke toepassing waarbij de eigenschappen ervan van voordeel zijn.

Claims (7)

1. Warmtewisselaarpaneel (1) geschikt als bouwelement in de vorm van een plafond-, muur-, dak- en/of vloerelement, tenminste omvattende een warmtewisselaarplaat (5) met geleidingskanalen (6) voor een warmte dragend fluïdum, met het kenmerk, dat het warmtewisselaarpaneel (1) aan een buitenzijde een warmtewisselaarplaat (5) met een direct daaraan grenzende betonlaag (4) omvat.

2. Warmtewisselaarpaneel (1) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het warmtewisselaarpaneel (1) zelfdragend is.

3. Warmtewisselaarpaneel (1) volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het warmtewisselaarpaneel (1) modulair is uitgevoerd en met behulp van geschikte koppelingsmiddelen (9, 10) met een aangrenzend warmtewisselaarpaneel (1) kan worden gekoppeld.

4. Warmtewisselaarpaneel (1) volgens een of meer van de voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat het warmtewisselaarpaneel (1) onder de betonlaag (4) voorts een isolatielaag (8) omvat.

5. Warmtewisselaarpaneel (1) volgens een of meer van de voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat het warmtewisselaarpaneel (1) aan de tegenoverliggende zijde van de warmtewisselaarplaat (5) eveneens een warmtewisselaarplaat (5) omvat zodat een sandwichwarmtewisselaarpaneel (1) wordt verkregen.

6. Warmtewisselaarpaneel (1) volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmtewisselaarplaten (5) aan de naar omgeving toe gerichte zijde in hoofdzaak vlak zijn uitgevoerd.

7. IJsbaanvloer voor een kunstijsbaan, tenminste omvattende een of meer warmtewisselaarpanelen (1) volgens een of meer van de voorgaand conclusies.