WO2011006494A2

WO2011006494A2 - Radiator

Info

Publication number: WO2011006494A2
Application number: PCT/DE2010/075059
Authority: WO
Inventors: Adem Sari
Original assignee: Borontec Ag
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2011-01-20
Also published as: DE102010027429A1; WO2011006494A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Heizkörper zur Übertragung von thermischer Energie, umfassend mindestens zwei Kammern, wobei die Kammern mit verschiedenen Füllmedien gefüllt sind und eine vertikale und/oder horizontale Warmeübertragung erfolgt. Vorteilhafterweise ist in wenigstens einer Kammer ein warmeleitendes Fluid integriert, welches eine effiziente Übertragung der thermischen Energie ermöglicht. Der Heizkörper besteht vorzugsweise aus Gusseisen, Stahl, Kupfer, Aluminium oder Spezialkunststoffen. Der Heizkörper wird mit zwei getrennten Kammern für verschiedene Füllmedien mit jeweils zwei Öffnungen hergestellt. Dabei ist darauf zu achten, dass zwischen den beiden Kammern eine Warmeübertragung in der vertikalen und / oder horizontalen Ebene sichergestellt ist. Die äuβere Kammer wird an seinen beiden Anschlüssen an das bestehende Heizungssystem angeschlossen. Die Anschlüsse der anderen Kammer werden mit einem Blindstopfen und einem Füllventil druckfest verschlossen und befüllt.

Description

Radiator

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Heizkörper, der durch den Einsatz eines wärmeleitenden Fluids eine effiziente Übertragung einer thermischen Energie ermöglicht.

Das thermodynamische Null-Gesetz, das im Jahr 1931 von Ralph H. Fowler aufgestellt wurde, beschreibt mit einer schlichten Aussage folgenden Zustand: wenn sich zwei Gegenstände mit unterschiedlichen Temperaturen im Hinblick auf die Wärme berühren, wird der warme Gegenstand kühler und der kühle Gegenstand wird wärmer. Die Basis hiervon ist, dass beim Wärmetransfer zwischen zwei Gegenständen, die zwei verschiedene Temperaturen haben, die Temperatur von dem warmen zum kühlen Gegenstand fließt, dabei ist es möglich, dass manche Gegenstände kühl und manche warm wahrgenommen werden. Auch wenn Minus 30 Grad als kalt wahrgenommen werden kann, ist es trotzdem wärmer als Minus 50 Grad. Der Grundsatz, weshalb der Wärmefluss nicht vom Kalten zum Warmen geschieht, ist folgender: die Wärme ist ein Faktor, der auf die Atome der Materie, besser gesagt, auf die kinetische Energie der Elektronen einwirkt. Die Elektronen weisen immer eine Bewegung auf. Sie wollen immer die überflüssige kinetische Energie übertragen und wieder in ihr grundsätzliches Energieniveau zurückkehren. Die Wärme wird mit der Bewegung der Elektronen übertragen. Aus diesem Grund vollzieht sich der Wärmetransfer immer vom warmen Gegenstand zum kühlen Gegenstand hin. Bei konventionellen Warmwasserheizungen erfolgt die Wärmeabgabe in den zu beheizenden Räumen durch vielfältige Formvarianten von Heizkörpern, die aus verschiedensten Werkstoffen wie Gusseisen, Stahl, Kupfer, Aluminium oder Spezialkunststoffen bestehen. Diese Heizkörper werden mit Hilfe einer Umwälzpumpe komplett mit Warmwasser durchströmt. Die Raumheizflächen geben Ihre Wärme sowohl durch Strahlung als auch durch Konvektion ab. Die Anteilsverhältnisse beider Wärmeübertragungsformen sind je nach Bauform und Oberflächentemperatur des Heizkörpers unterschiedlich. Bei herkömmlichen Heizkörpern beträgt der Strahlungsanteil je nach Typ und Ausführung etwa 20 bis 55%.

Nachteilig bei dem im Stand der Technik offenbarten wasserdurchflossenen Heizkörpern ist, dass die Oberflächentemperatur ungleichmäßig warm ist und bei Teillast sogar nur eine relativ geringe Heizfläche für den Wärmeaustausch zur Verfügung steht. Außerdem ist der Wasserinhalt solcher Raumheizflächen sehr groß, weshalb bei großen Anlagen für die Wasserumwälzung energieintensive Pumpen betrieben werden müssen. Aufgrund der großen Wassermenge im Heizsystem sind die Heizungsanlagen in ihrer Reaktionszeit relativ langsam und die Investition für Rohrleitungen und Ausdehnungsgefäße hoch. Ein weiterer Nachteil ist, dass durch Lufteinschlüsse in den Heizflächen häufig das Wärmeabgabeverhalten stark beeinflusst, sogar gänzlich unterbunden wird, weshalb alle Heizkörper regelmäßig entlüftet werden müssen.

Ein weiterer Nachteil bei den im Stand der Technik offenbarten Heizkörpern, die alternativ mit einem elektrischen Heizstab erwärmt werden, ist, dass diese eine lange Aufheizzeit aufweisen. Die Aufheizzeit kann aufgrund fehlender Zirkulation und geringer Wärmeleitfähigkeit des Füllmediums bis zu einer Stunde dauern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, einen Heizkörper bereitzustellen, der eine effiziente Übertragung thermischer Energie ermöglicht und nicht die Nachteile und Mängel der im im Stand der Technik offenbarten Heizkörper aufweist. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Es wird ein Heizkörper zur Übertragung von thermischer Energie bereitgestellt, wobei der Heizkörper mindestens zwei Kammern umfasst und mindestens eine Kammer mit einem wärmeleitenden Fluid gefüllt ist, wobei eine vertikale und/oder horizontale Wärmeübertragung erfolgt und das wärmeleitende Fluid folgende Substanzen und Gewichtsverhältnisse umfasst: 1 -20 % CA2B6O11 • 5H2O, Na2B4O7-10H2O, Na2B4O7-5H2O, CaBSiO4(OH) oder Ca2B6O11 -13H2O, Ca4B10O19-7H2O,

NaCaB5O9-5H2O oder NaCaB5O9-8H2O, Mg3B7O13CI,

CaMgB6O8(OH)6-3H2O oder MgBO3(OH), Mx/n[(AIO2)x(SIO2)y]zH2O und 80-99 % CO2 oder CHCIF2, CHF3, CH2F2, C2F6, C2H2F4, C2H3F2CI, C2H3F3, C5H12, C2H4, C3H6, C2H6 , C3F8, C3HF7, C3H2F6, C3H3F5, C4H10, C2HF5, C3H8, C2H4F2, 44% C2HF5 + 4% C2H2F4 + 52% C2H3F3), 23% CH2F2 und 25% C2HF5 und 52% C2H2F4, 15% CH2F2 und 15% C2HF5 und 70% C2H2F4, oder 7% C2HF5 und 46% C2H3F3 und 47% CHF2CI oder 60% CHF2CI und 25% C2HF4CI und15% C2H3F2CI oder 50% CH2F2 und 50% C2HF5, 50% C2HF5 und 50% C2H3F3, 46% CHF3 und 54% C2F6, 65,1 % C2HF5 und 35,1 % C2H2F4 3,4% C4H10, 88% C2H2F4 und 9% C3F8 und 3% C4H10, 78,5% C2H2F4 und 19,5% C2HF5 und 1 ,4% C4H10 und 0,6% C5H12, 46,6% C2HF5 und 50% C2H2F4 und 3,4% C4H10, 85,1 % C2HF5 und 11 ,5% C2H2F4 und 3,4% C4H10 oder 86% C2HF5 und 9% C3F8 und 5% C3H8, sowie deren Derivate oder Homologa, oder andere Gase, die dem selben Zweck dienen können.

Vorteilhafterweise weist mindestens eine Kammer mindestens eine Öffnung auf. Der Heizkörper kann aus verschiedenen Werkstoffen wie Gusseisen, Stahl, Kupfer, Aluminium oder Spezialkunststoffen bestehen. Der Heizkörper wird mit zwei getrennten Kammern für verschiedene Füllmedien mit jeweils zwei Öffnungen hergestellt. Eine Kammer, bevorzugt die äußere Kammer, - A -

wird über Anschlüsse an ein bestehendes Heizungssystem angeschlossen. Die Anschlüsse der anderen Kammer werden mit einem Blindstopfen und einem Füllventil druckfest verschlossen, durch das später das wärmeleitende Fluid eingefüllt wird. Als Füllmedium zur Befüllung mindestens einer Kammer wird bevorzugt ein wärmeleitendes Fluid verwendet, welches optimale thermodynamische Eigenschaften aufweist, durch welche die Wärmeübertragung verbessert, der Energiebedarf und die Dimensionierung reduziert wird. Der Heizkörper wird mit zwei getrennten Kammern für verschiedene Füllmedien mit jeweils zwei Öffnungen hergestellt.

Es ist bevorzugt, dass alternativ zur Warmwasserbeheizung an Stelle eines Blindstopfens auch ein Heizstab zur elektrischen Beheizung eingesetzt werden kann. Der Vorteil dabei ist, dass die gesamte Heizfläche in sehr kurzer Zeit homogen erwärmt wird. Die Vorteile der mit dem wärmeleitenden Fluid gefüllten Heizkörper gegenüber der komplett mit Wasser durchflossenen Heizkörper sind, eine wesentlich höhere Oberflächentemperatur bei gleicher Vorlauftemperatur und dadurch eine höhere Heizleistung, eine geringere Umlaufwassermenge und dadurch eine schnelle Reaktionszeit der Heizanlage, kleinere Pumpen sowie geringerer Energieverbrauch und Herstellungkosten.

Nachdem das wärmeleitende Fluid in den Heizkörper eingefüllt ist, kann das System in Betrieb genommen werden. Das wärmeleitende Fluid überträgt die thermische Energie vom Heizmedium durch seine hohe Wärmeleitfähigkeit, schnell und effizient. Die Wärme wird homogen auf die gesamte Heizfläche verteilt. Der Heizköper kann bei allen bestehenden oder neu zuerrichtenden Heizanlagen eingesetzt werden. Die Dimension ist beliebig gestaltbar. Die Erfindung soll im Folgenden anhand von Figuren beispielhaft erläutert werden, ohne jedoch auf diese begrenzt zu sein. Es zeigen:

Figur 1 Ausführungsbeispiel horizontal

Figur 2 Ausführungsbeispiel vertikal Figur 1 und Figur 2 zeigen ein horizontales und vertikales Ausführungsbeispiel einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der bevorzugte Heizkörper 3 weist eine erste Kammer 1 und eine zweite Kammer 2 auf, wobei eine Kammer, bevorzugt die zweite Kammer 2 ein Füllventil 6 zur Befüllung eines wärmeleitendes Fluids aufweist. In den Heizkörper 3 kann ein Blindstopfen 4 und/oder ein elektrischer Heizstab 5 eingeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 erste Kammer

2 zweite Kammer

3 Heizkörper

4 Blindstopfen

5 elektrischer Heizstab

6 Füllventil

Claims

Patentansprüche

1. Heizkörper (3), zur Übertragung von thermischer Energie, umfassend mindestens zwei Kammern (1 ,2), wobei mindestens eine Kammer (2) mit einem wärmeleitenden Fluid gefüllt ist, umfassend folgende

Substanzen und Gewichtsverhältnisse:

a. 1 -20 % CA₂B₆On• 5H₂O, Na₂B₄O₇ I OH₂O, Na₂B₄O₇-OH₂O, CaBSiO₄(OH) oder Ca₂B₆O₁₁ -13H₂O, Ca₄B₁₀O₁₉TH₂O, NaCaB₅O₉ OH₂O oder NaCaB₅O₉-8H₂O, Mg₃B₇O₁₃CI, CaMgB₆O₈(OH)₆-3H₂O oder MgBO₃(OH),

Mχ/_n[(AIO₂)_x(SIO₂)_y]zH₂O und

b. 80-99 % CO₂ oder CHCIF₂, CHF₃, CH₂F₂, C₂F₆, C₂H₂F₄,

C₂H₃F₂CI, C₂H₃F₃, CsH₁₂, C₂H₄, C₃H₆, C₂H₆ , C₃Fs, C₃HF₇, C₃H₂F₆, C₃H₃F₅, C₄H₁₀, C₂HF₅, C₃H₈, C₂H₄F₂, 44% C₂HF₅ + 4% C₂H₂F₄ + 52% C₂H₃F₃), 23% CH₂F₂ und 25% C₂HF₅ und 52%

C₂H₂F₄, 15% CH₂F₂ und 15% C₂HF₅ und 70% C₂H₂F₄, oder 7% C₂HF₅ und 46% C₂H₃F₃ und 47% CHF₂CI oder 60% CHF₂CI und 25% C₂HF₄CI und15% C₂H₃F₂CI oder 50% CH₂F₂ und 50% C₂HF₅, 50% C₂HF₅ und 50% C₂H₃F₃, 46% CHF₃ und 54% C₂F₆, 65,1 % C₂HF₅ und 35,1 % C₂H₂F₄ 3,4% C₄H₁₀, 88% C₂H₂F₄ und

9% C₃F₈ und 3% C₄H₁₀, 78,5% C₂H₂F₄ und 19,5% C₂HF₅ und 1 ,4% C₄H₁₀ und 0,6% C₅H₁₂, 46,6% C₂HF₅ und 50% C₂H₂F₄ und 3,4% C₄H₁₀, 85,1 % C₂HF₅ und 11 ,5% C₂H₂F₄ und 3,4% C₄H₁₀ oder 86% C₂HF₅ und 9% C₃F₈ und 5% C₃H₈, sowie deren Derivate oder Homologa, oder andere Gase, die dem selben Zweck dienen können,

und eine vertikale und/oder horizontale Wärmeübertragung erfolgt.

2. Heizkörper (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens eine Kammer (1 , 2) mindestens eine Öffnung aufweist.

3. Heizkörper (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper aus Metall oder Kunststoff besteht.

4. Heizkörper (3) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Kammer (1 ) an ein bestehendes Heizungssystem angeschlossen ist.

5. Heizkörper (3) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kammer (2) mit einem Blindstopfen (4) und einem Füllventil (6) druckfest verschlossen ist.

6. Heizkörper (3) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kammer (2) mit einem Heizstab (5) zur elektrischen Beheizung verbunden ist.

7. Heizkörper (3) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (3) mit einer

Warmwasser- und/oder Heizstabbeheizung verbunden ist.