WO1996012144A1 - Kontaktelement und deckenelement für eine heiz- und kühldecke - Google Patents

Kontaktelement und deckenelement für eine heiz- und kühldecke Download PDF

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Definitions

  • the guide element 8 is designed as a mat. It consists of one elastic or plastically resilient material, preferably at least predominantly made of plastic. To improve its thermal conductivity, it can be filled with a suitable material, for example with metal particles in the form of dust or chips.
  • the contact plate 4 is narrower here and the ceiling plate 1 carries two contact elements 3 arranged side by side, through which the hose 6 is pulled one after the other.
  • the contact plate 4 can rest loosely on the guide element 8 or be glued to the contact surface 7.
  • the guide element 6 can protrude somewhat beyond the edges of the contact plate 4.
  • the elongated contact elements can be arranged more densely or less densely on the ceiling plate, preferably placed loosely, possibly also glued to the ceiling plate.

Abstract

Zwecks Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung und Erleichterung des Ein- und Zusammenbaus bestehen Deckenelemente aus einer gelochten Deckenplatte (1) und mindestens einem vorzugsweise lose auf dieselbe aufgelegten Kontaktelement (3), das von einer als Wärmeträgermedium dienenden Flüssigkeit - vorzugsweise in einem deformiert in eine Führung (5) eingelegten Schlauch (6) aus Kunststoff - durchströmt wird. Die Führung (5) ist mit einer Kontaktplatte (4) verbunden, die mit einer Kontaktfläche (7) auf einem Leitelement (8) aufliegt, das als flacher Sack (9) aus Folie, z.B. Polyamid oder Polyester mit einem innenliegenden Siegelmedium wie Polyethylen, ausgebildet ist, der ohne Überdruck mit einem Fluid (10), vorzugsweise einer Flüssigkeit oder einem Gel, gefüllt ist, so dass er sich an die Deckenplatte (1) und die Kontaktplatte (4) anschmiegt und guten thermischen Kontakt zwischen beiden sicherstellt. Zwecks Verbesserung der Schallabsorption sind das Leitelement (8) und die Kontaktplatte (4) mit Öffnungen (11) versehen und mit einer Isolationsmatte (12) bedeckt. Das Leitelement kann auch als plastisch oder elastisch nachgiebige Matte aus z.B. mit Metallpartikeln gefülltem Kunststoff ausgebildet sein.

Description

Kontaktelement und Deckenelement für eine Heiz- und Kühldecke
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement für eine Heiz- und Kühldecke gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein ein derartiges Kontaktelement umfassendes Deckenelement.
Es sind verschiedene Ausführungen von Kontakt- und Deckenelementen bekannt, die für Heizdecken und Kühldecken sowie Decken, die sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen bestimmt sind, verwendet werden können. Einige solcher Ausführungen sind beschrieben in H. Sokolean:
"Kühldeckentechnologie zur Erreichung des bestmöglichen Raumkomforts", Architektur und Technik 8/92, S. 49 - 53, B+L Verlags AG, Schlieren (Schweiz) .
Eines der Grundprobleme von Deckenelementen der hier angesprochenen Art ist stets die Sicherstellung guten
Wärmeübergangs zwischen einem Wärmeträgermedium, gewöhnlich einer Flüssigkeit, welche das Element durchströmt und der Deckenplatte, die das Deckenelement nach unten, also gegen den zu klimatisierenden Raum hin, abschliesst. Für dieses Problem existieren technisch befriedigende Lösungen, wie sie aus dem obengenannten Artikel hervorgehen. So kann z. B. ein Deckenelement einstückig mit der Deckenplatte und einer an der Oberseite desselben angeordneten Führung, in welche als Korrosionsschutz gegenüber der Flüssigkeit ein Kupfer- oder Stahlrohr eingezogen ist, aus Aluminium extrudiert sein. Diese Ausführung ist jedoch aufwendig und entsprechend teuer. Weniger teuer sind Lösungen, bei denen die Führung Teil eines getrennt von der Deckenplatte hergestellten, z. B. aus Aluminium oder einem anderen korrosionsfesten Material extrudierten Kontaktelements ist, das unmittelbar mit der Deckenplatte verklebt ist. Auch in diesem Fall ist jedoch der Herstellungsaufwand nicht unbeträchtlich, zumal wegen der im Betrieb auftretenden thermischen Spannungen die Klebeverbindung hohe Anforderungen erfüllen muss. Oder es können dünne Kunststoffschlauche unmittelbar auf die Deckenplatte aufgelegt sein. Hier ist jedoch der
Wärmeübergang ohne die Herstellung verteuernde zusätzliche Massnahmen unbefriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kontaktelement anzugeben, das sehr guten Wärmeübergang zur Deckenplatte gewährleistet und zugleich zu günstigen Preisen herstellbar ist. Diese Aufgabe wird durch das Kontaktelement, wie es in den Ansprüchen gekennzeichnet ist und das darauf beruhende Deckenelement gelöst. Es werden Lösungen vorgeschlagen, bei denen das von der Flüssigkeit durchströmte Kontaktelement zwar weitgehend von der Deckenplatte unabhängig ist, jedoch auf einfache Weise gut wärmeleitende Verbindung zwischen ihnen hergestellt ist.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen in erster Linie darin, dass das erfindungsgemässe Kontaktelement sehr preisgünstig herstellbar ist.
Darüberhinaus ist es jedoch auch im Einbau besonders einfach zu handhaben und flexibel einsetzbar, da die Verbindung zwischen dem Flüssigkeit führenden Kontaktelement und der Deckenplatte ausserordentlich leicht - falls erwünscht auch erst beim Einbau - herstellbar ist. Sie kann auch leicht lösbar gestaltet werden kann und erlaubt dann, die örtliche Heiz- oder Kühlleistung sehr einfach ein- und bei Bedarf auch später mit geringem Aufwand umzustellen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen
Fig. la einen Querschnitt entsprechend A-A in Fig. lb durch ein erfindungsgemässes Deckenelement gemäss einer ersten Ausführungsform,
Fig. lb eine Draufsicht auf das Deckenelement von Fig. la,
Fig. 2a einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Deckenelement gemäss einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 2b eine Teildraufsicht auf ein Element des Deckenelements von Fig. 3a,
Fig. 3a einen Querschnitt entsprechend A-A in Fig. 3b durch ein erfindungsgemässes Deckenelement gemäss einer dritten Ausführungsform,
Fig. 3b eine Draufsicht auf das Deckenelement gemäss der dritten Ausführungsform,
Alle Deckenelemente weisen eine rechteckige - es kommen natürlich auch andere Formen in Frage -, vorzugsweise, aber nicht notwendig gelochte Deckenplatte 1 auf mit seitlichen Flanschen 2, welche der Befestigung des Deckenelements dienen. Die Deckenplatte 1 kann z. B. aus Aluminium, vorzugsweise Aluminiumblech, aus Stahlblech oder auch aus Kunststoff, Gips oder Holz bestehen. Die Deckenelemente, genauer die Kontaktelemente 3 derselben, welche mit der Deckenplatte 1 in gutem thermischem Kontakt sind, werden von einer als Wärmeträgermedium dienenden Flüssigkeit, gewöhnlich Wasser, durchströmt.
Gemäss der ersten Ausführungsform (Fig. la, lb) weist das Kontaktelement 3 eine Kontaktplatte 4 aus Metall auf, vorzugsweise Aluminium, welche mittig eine sich über annähernd ihre gesamte Länge erstreckende Führung 5 trägt, die einen Kanal elliptischen Querschnitts bildet. Im Kanal ist ein Schlauch 6 von an sich rundem Querschnitt geführt, der von der als Wärmeträgermedium dienenden Flüssigkeit durchströmt ist. Der Schlauch besteht aus Kunststoff und ist elastisch deformiert, so dass er gegen die Seitenwände des Kanals drückt, was ausgezeichneten thermischen Kontakt sicherstellt. Der Anpressdruck kann durch leichten statischen Ueberdruck in der Flüssigkeit verstärkt sein.
Statt des Schlauchs 6 kann natürlich auch ein Rohr, etwa aus Kupfer oder Stahl, vorgesehen sein, jedoch ist ein Schlauch, z. B. aus Polyurethan oder Polybutylen, nicht nur wesentlich billiger, er ist korrosionsbeständig und kann durch mehrere
Kontaktelemente gezogen werden, so dass Verbindungen eingespart werden können. Andererseits sind Verbindungen zwischen zwei Schlauchenden wo.nötig ebenfalls sehr einfach mit geeigneten Schlauchkupplungen, z. B. den von der Firma Legris AG, Postfach, Renferstrasse 9, CH-2504 Biel unter dem Namen 'LF 3600 Blitzanschluss-System für Flüssigkeiten und Gase1 vertriebenen, herstellbar.
Die der Führung 5 abgewandte Unterseite der Kontaktplatte 4 bildet eine ebene Kontaktfläche 7. Da die Oberseite der Deckenplatte 1 sowie ohne aufwendige Bearbeitung auch die Kontaktfläche 7 des Kontaktelements 3 nicht absolut plan sind, wäre der Wärmeübergang zwischen beiden normalerweise ungenügend, wenn die Kontaktplatte 4 unmittelbar auf der Deckenplatte 1 aufläge. Das Kontaktelement 3 umfasst daher weiter ein Leitelement 8, das allfällige Abweichungen zwischen der Oberseite der Deckenplatte 1 und der Unterseite der Kontaktplatte 3 ausgleicht, so dass insbesondere Unebenheiten der ersteren ohne Bedeutung sind.
Das Leitelement 8 ist hier als flacher Sack 9 etwa von der Grosse der Kontaktplatte 4 aus einem biegsamen, sehr geringe Steifigkeit aufweisenden Material ausgebildet, der mit einem Fluid 10, vorzugsweise einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, oder einem Gel gefüllt ist, und zwar vorzugsweise ohne Ueberdruck, so dass das Leitelement 8 in unbelastetem Zustand schlaff, ist. Dadurch schmiegt es sich der Oberseite der Deckenplatte 1 wie auch der Unterseite der Kontaktplatte 4 perfekt an und vermittelt einen ausgezeichneten thermischen Kontakt. Allfälliger leichter Ueberdruck kann im übrigen - auch abhängig von den Materialeigenschaften des Sackes 9 - durch das Gewicht des Kontaktelements und eventuell zusätzliche Massnahmen zur Vergrösserung des Anpressdrucks kompensiert werden. Als Material für den Sack 9 kommt vor allem Kunststoffolie, vorzugsweise Polyamid oder Polyester mit innenliegendem Siegelmedium, z. B. Polyethylen sowie eventuell Zwischenlagen wie Aluminium als
Diffusionssperre und flammhemmenden Zusätzen in Frage oder auch hydrolysebeständiges Polyurethan mit flammhemmenden und die Diffusionsdurchlässigkeit vermindernden Zusätzen. Die Folie sollte im Interesse eines guten Wärmeübergangs wie auch geringer Steifigkeit des Sacks 9 möglichst dünn sein. Die Kontaktplatte 4 kann einfach mit der Kontaktfläche 7 auf dem Leitelement 8 lose aufliegen, es ist aber auch möglich, beide Teile zu verbinden, insbesondere das Leitelement 8 mit der Kontaktfläche 7 zu verkleben. In beiden Fällen ist das Kontaktelement 3 vorzugsweise auf die Deckenplatte 1 nur lose aufgelegt, so dass die Endmontage der Deckenelemente sehr einfach ist und bei deren Einbau durchgeführt werden kann. Zudem kann die Anordnung von Kontaktelementen auch nachträglich jederzeit mit geringem Aufwand geändert werden. Daneben ist aber auch möglich, die Kontaktelemente 3, genauer deren Leitelemente 8 mit der Deckenplatte 1 zu verkleben.
Die Kontaktelemente können natürlich kleiner als die Deckenplatten ausgebildet und je nach Bedarf eines oder mehrere davon pro Deckenplatte, z. B. parallel zueinander angeordnet, vorgesehen werden.
Gemäss der zweiten Ausführungsform (Fig. 2a, 2b) , die weitgehend der ersten entspricht, ist das Deckenelement mit einer Schallabsorptionseinrichtung versehen. Da die Schallabsorptionswerte des Leitelements 8 unter Umständen den Ansprüchen nicht genügen, sind dasselbe und die Kontaktplatte 4 mit regelmässig angeordneten, deckungsgleichen Oeffnungen 11 versehen. Das Kontaktelement 3 ist mit einer Isolationsmatte 12 bedeckt, z. B. einer in Rieselschutzfolie eingepackten Akustikmatte, die zugleich der Wärmeisolation dient. Alternativ oder zusätzlich kann die Deckenplatte 1 dort, wo sie nicht vom Leitelement 8 bedeckt ist, mit einem Akustikvlies belegt sein.
Gemäss der dritten Ausführungsform (Fig. 3a, 3b) ist das Leitelement 8 als Matte ausgebildet. Sie besteht aus einem elastisch oder plastisch nachgiebigen Material, vorzugsweise mindestens überwiegend aus Kunststoff. Er kann zur Verbesserung seiner Wärmeleitfähigkeit mit einem geeigneten Material gefüllt sein, etwa mit Metallpartikeln in Form von Staub oder Spänen. Die Kontaktplatte 4 ist hier schmäler ausgebildet und die Deckenplatte 1 trägt zwei nebeneinander angeordnete Kontaktelemente 3, durch die der Schlauch 6 nacheinander gezogen ist. Auch hier kann die Kontaktplatte 4 auf dem Leitelement 8 lose aufliegen oder dasselbe an die Kontaktfläche 7 angeklebt sein. Das Leitelement 6 kann etwas über die Ränder der Kontaktplatte 4 hinausragen. Die länglichen Kontaktelemente können je nach Bedarf dichter oder weniger dicht auf der Deckenplatte angeordnet sein, vorzugsweise lose aufgelegt, eventuell auch mit der Deckenplatte verklebt.
Statt dass eine mit der Kontaktfläche nachträglich verklebte Matte vorgesehen wird, kann das Material auch direkt auf die Kontaktfläche aufgebracht werden. In jedem Fall erleichtert ein fest mit der Kontaktfläche verbundenes Leitelement die Handhabung des Kontaktelements. Eine feste Verbindung des
Leitelements mit der Deckenplatte erschwert dagegen die Montage der Heiz- und Kühldecke eher. Falls sie jedoch aus irgendwelchen Gründen nötig ist, so ist dies nicht weiter problematisch, da das Leitelements durch seine Verformbarkeit thermische Spannungen auffängt.
Bei allen Ausführungsformen liegt die Funktion des Leitelements darin, guten thermischen Kontakt zwischen der Kontaktfläche und der zu derselben etwa parallelen von der Oberseite der Deckenplatte gebildeten Fläche herzustellen, wobei die besagten Flächen nicht unbedingt eben zu sein brauchen. Das Leitelement muss daher auch nicht dicker sein als es der Ausgleich von Unebenheiten oder sonstiger Abweichungen der beiden Flächen, wie sie sich insbesondere aus einem leichten Durchhängen der Deckenplatte ergeben kann, erfordert. Im allgemeinen wird man es möglichst dünn ausbilden - verhältnismässig eher dünner als in den Figuren dargestellt. Gewöhnlich ist eine Dicke von ca. 2 mm bis höchstens 10 mm für den angestrebten Zweck ausreichend. Die Wärmeübertragung erfolgt - mindestens überwiegend auch bei der ersten Ausführungsform - durch Wärmeleitung. Dass die Wärmeleitfähigkeit des Leitelements gewöhnlich unter derjenigen der Kontaktplatte und der Führung liegt, beeinträchtigt seine Wirkung nicht wesentlich. Der thermische Widerstand liegt in jedem Fall beträchtlich unter demjenigen der Luftspalte, die sich ohne Leitelement aufgrund von Unebenheiten zwischen Deckenplatte und Kontaktplatte ausbilden würden.

Claims

Patentansprüche
1. Kontaktelement für eine Heiz- und Kühldecke mit mindestens einer von einem Wärmeträgermedium durchströmten Führung (5) sowie einer Kontaktplatte (4) aus festem Material, welche mit der mindestens einen
Führung (5) in wärmeleitender Verbindung steht und eine Kontaktfläche (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kontaktfläche (7) ein dünnes, senkrecht zu derselben plastisch oder elastisch nachgiebiges Leitelement (8) angeordnet ist.
2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) als geschlossener Sack (9) aus biegsamem Material ausgebildet ist, welcher mit einem Fluid (10) gefüllt ist.
3. Kontaktelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (10) eine Flüssigkeit oder ein Gel ist.
4. Kontaktelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der von der Kontaktplatte (4) abgewandten Seite des Sackes (9) aus Folie besteht.
5. Kontaktelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie als mehrschichtige Verbundfolie ausgebildet ist.
6. Kontaktelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Aluminiumschicht als
Diffusionssperre enthält.
7. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie überwiegend aus Polyamid oder Polyester besteht.
8. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 4 bis 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit einem innenliegenden Siegelmedium, z. B. Polyethylen überzogen ist.
9. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie überwiegend aus Polyurethan besteht.
10. Kontaktelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan mit flammhemmenden und die Diffusionsdurchlässigkeit vermindernden Zusätzen versetzt ist.
11. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) als Matte aus elastisch oder plastisch nachgiebigem Material ausgebildet ist.
12. Kontaktelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte überwiegend aus Kunststoff, vorzugsweise ... besteht.
13. Kontaktelement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit Metallpartikeln gefüllt ist.
14. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement in unbelastetem Zustand eine gleichmässige Dicke von zwischen 2 mm und 10 mm aufweist.
15. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (4) lose auf dem Leitelement (8) aufliegt.
16. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) mit der Kontaktfläche (7) verklebt ist.
17. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (4) und das Leitelement (8) durchbrochen ausgeführt sind.
18. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (5) als offener Kanal ausgebildet ist, welcher zur Aufnahme eines vom Wärmeträgermedium durchflossenen Schlauchs (6) geeignet ist.
19. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement im wesentlichen aus Aluminium, Stahlblech oder Kunststoff besteht.
20. Deckenelement für eine Heiz- und Kühldecke mit einer Deckenplatte (1) sowie mindestens einem Kontaktelement
(3) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, das mit dem Leitelement (8) auf der Deckenplatte (1) aufliegt.
21. Deckenelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) lose auf der Deckenplatte (1) aufliegt.
22. Deckenelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (8) mit der Deckenplatte (1) verklebt ist.
23. Deckenelement nach Anspruch einem der Ansprüche 20 bis 22, mit einem Kontaktelement (3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Deckenplatte (1) eine Schallabsorptionseinrichtung vorgesehen ist.
24. Deckenelement nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass als Schallabsorptionseinrichtung eine oberhalb des Kontaktelements (3) angeordnete Isolationsmatte (12) vorgesehen ist.
25. Deckenelement nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Schallabsorptionseinrichtung dem Kontaktelement (3) ein Akustikvlies unterlegt ist.
26. Deckenelement nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere längliche Kontaktelemente (3) umfasst, die nebeneinander auf der Deckenplatte (1) angeordnet sind.
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