DE20022451U1

DE20022451U1 - Wärmetauschermatte und Wärmetauschereinheit zum Heizen und/oder Kühlen zu temperierender Räume

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Publication number: DE20022451U1
Application number: DE20022451U
Authority: DE
Original assignee: BEKA HEIZ und KUEHLMATTEN GmbH
Current assignee: BEKA HEIZ und KUEHLMATTEN GmbH
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2010-01-21

Description

BeKa Heiz- und Kühlmatten GmbH
Pankstraße 8-10

13127 Berlin

SOB114

Wärmetauschermatte und Wärmetauschereinheit
zum Heizen und/oder Kühlen zu temperierender Räume

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschermatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Wärmetauschereinheit zum Heizen und/oder Kühlen zu temperierender Räume nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18.

In der EP 299 909 wird eine Wärmetauschermatte beschrieben, die ein Bündel von Wärmetauscherrohren aufweist und die in eine Metallkassette zur Halterung der Wärmetauscherrohre eingelegt ist. Die Wärmetauscherrohre sind an den jeweiligen Enden mit einer Vorlauf- und Rücklauf-Sammelleitung derart verbunden, daß sich eine mattenförmige Struktur ergibt. Die Wärmetauscherrohre liegen lose auf der tragenden Metallkassette auf, wodurch sich ein unregelmäßiger und schlechter Wärmeübergang von den Wärmetauscherrohren auf die Metallkassette ergibt.

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Aus der DE 196 36 016 ist bekannt, daß die Wärmetauscherrohre mit Hilfe von plattenförmigen Trägermatten aus Kunststoff mit dafür ausgebildeten Aufnahmekanälen in definiertem Abstand parallel ausgerichtet und gegeneinander fixiert werden. Die Wärmetauscherrohre liegen bei dieser Lösung zwar regelmäßig auf der Kassette auf, wodurch eine Vergleichmäßigung und Verbesserung des Wärmeübergangs auf die Kassette stattfindet. Durch die großflächige Fixierung büßt man jedoch an struktureller Flexibilität ein und erhöht das Gewicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmetauschermatte und eine Wärmetauschereinheit zu schaffen, bei denen eine verbesserte Wärmeübertragung von den Wärmetauscherrohren auf einen zu temperierenden Raum unter Erhaltung einer hohen Strukturflexibilität vorliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wärmetauschermatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Wärmetauschereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß weist der mindestens eine Abstandhalter der Wärmetauschermatte mindestens eine Kontaktfläche auf, die mit einer Metallkassette zur Aufnahme der Wärmetauschermatte wärmeleitend verbindbar ist. Weiterhin weist er mindestens ein Haltemittel zur Halterung der Wärmetauschermatte in der Metallkassette auf. Schließlich ist der Abstandhalter so ausgebildet, daß die Wärmetauscherrohre im wesentlichen über ihre gesamte Länge wärmeleitend mit der Metallkassette verbindbar sind.

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Durch diese Anordnung haben sowohl die Abstandhalter als auch die Wärmetauscherrohre wärmeleitenden Kontakt mit der Metallkassette, wodurch ein verbesserter Wärmeübergang auf die Metallkassette, und damit den zu temperierenden Raum, resultiert. Gleichzeitig ist die Wärmetauschermatte für alle notwendigen Handhabungen bei Montage und Wartung in der Metallkassette fixierbar. Dadurch, daß die Befestigung der Wärmetauschermatte nicht ganzflächig, sondern über einzelne Abstandhalter erfolgt, kann die erfindungsgemäße Wärmetauschermatte leicht auch an komplexere Strukturen angepaßt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Wärmetauschermatte und der Metallkassette eine Zwischenschicht angeordnet. Weist die Zwischenschicht ein Akustikvlies auf, mit dem die akustischen Eigenschaften (z.B. Dämpfung) der zu temperierenden Räume beeinflußt werden kann, so ergibt sich eine akustisch und wärmetechnisch optimierte Vorrichtung. Die akustischen Eigenschaften des Vlieses werden hierbei nicht beeinträchtigt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmetauscherrohre an beiden Enden jeweils mit einem Sammelrohr für die Zu- bzw. Ableitung des Heiz- oder Kühlmediums verbunden.

Mit Vorteil sind die Zwischenschicht und die Abstandhalter und / oder die Sammelrohre über eine Klebverbindung miteinander verbunden. Durch die Klebverbindung als stoffschlüssige Verbindung wird ein effektiver Wärmeübergang gewährleistet.

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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktfläche des mindestens einen Abstandhalter eben und liegt in einer Ebene mit mindestens einem Teil der Metallkassette zugewandten äußeren Oberfläche der Wärmetauscherrohre. Dadurch wird für einen effizienten Wärmeaustausch die wärmeaustauschende Fläche besonders groß ausgebildet.

In einer Ausgestaltung ist mindestens ein Sammelrohr mit der Metallkassette und / oder der Zwischenschicht wärmeleitend verbindbar. Der Wärmeübergang und die Stabilität der Anordnung kann auf diese Weise weiter gesteigert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Wärmetauschermatte verlaufen die Abstandhalter parallel zu mindestens einem der Sammelrohre. Eine solche Anordnung ist in besonders einfacher Weise herzustellen.

Wenn der mindestens eine Abstandhalter so ausgebildet ist, daß die Wärmetauscherrohre auf der oder in Richtung der Metallkassette und / oder der Zwischenschicht geführt werden, wird eine weitere Verbesserung der Auflage der Wärmetauscherrohre auf der Metallkassette und / oder der Zwischenschicht erzielt. Dies ist besonders vorteilhaft, sollte aufgrund der Ausgestaltung der Metallkassette eine unebene oder gewinkelter Verlegung der Wärmetauschermatte notwendig sein.

Zur Vergrößerung der Auflagefläche der Wärmetauscherrohre auf der Metallkassette und / oder der Zwischenschicht ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform mindestens ein Abstandhalter in unmittelbarer Nähe eines Sammelrohres angeordnet. Neben einer besonders guten Energieübertragung

hat dies den zusätzlichen Vorteil, daß eine gute Halterung der verhältnismäßig schweren Sammelrohre gewährleistet ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsmgemäßen Wärmetauschermatte weisen die Sammelrohre jeweils einen Anschluß für ein Heiz- oder Kühlmediumauf, wobei die Anschlüsse auf unterschiedlichen Randseiten der Wärmetauschermatte angeordnet sind.

In einer vorteilhaften Variante weist die Wärmetauschermatte mindestens zwei im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Randseiten auf und die Anschlüsse der Sammelrohre sind auf der gleichen Randseite der Wärmetauschermatte angeordnet, wodurch die Verbindung mit Zuleitungen und die Verbindung mehrerer Wärmetauschermatten besonders einfach zu realisieren ist.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn mindestens einer der Anschlüsse als Schnellkupplung ausgebildet ist, da sich damit die Montage der Wärmetauschermatte vereinfacht.

Sind die Wärmetauscherrohre als Kapillaren ausgebildet, so ist neben einem guten Wärmeübergang auch die Anpaßbarkeit an gekrümmte Flächen leicht ausführbar.

Besonders bevorzugt ist es, daß der mindestens eine Abstandhalter in Richtung der Metallkassette zeigend eine erste Fläche aufweist, die als Kontaktfläche dient, und mindestens eine Ausnehmung aufweist, in der das Haltemittel angeordnet ist. Durch die Anordnung des Haltemittels in einer Ausnehmung ist Auflage der Konatktflache auf der Metallkassette bzw. Zwischenschicht in einfacher Weise gewährleistet.

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Eine besonders bevorzugte Variante ergibt sich, wenn das Haltemittel aus Klebstoff besteht. Eine großflächige und einfache Fixierung der Wärmetauschermatte in der Metallkassette ist somit möglich.

Als Materialien für die Wärmetauscherrohre werden je nach Anwendung Kupfer oder Kunststoff bevorzugt. Damit lassen sich Wärmetauschermatten mit einer besondershohen Wärmeübertragungsrate oder besonders leichte Wärmetauschermatten herstellen.

Die erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit zum Heizen und / oder Kühlen zu temperierender Räume weist eine Metallkassette und eine Wärmetauschermatte, wie sie zuvor beschrieben auf. Durch die Verbindung dieser Elemente zu einer Einheit ist eine leichte und schnelle Montage möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Wärmetauschermatte, bei der die Sammelrohre auf gegenüberliegenden Seiten liegen;

Fig. 2 Einen Schnitt A-A durch die in Fig I dargestellte Ausführungsform.;

Fig. 3 Darstellung des Details X aus Fig. 2.

In Fig. 1 und 2 ist eine Metallkassette 5 dargestellt, in die eine Wärmetauschermatte 1 eingelegt ist. Zwischen der Wärmetauschermatte 1 und der Metallkassette 5 ist ein Akustikvlies 4 als Zwischenschicht angeordnet.

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Die Metallkassette 5 wirkt hierbei als tragendes Element und dient gleichzeitig dazu, die Befestigung an einer Decke, dem Fußboden oder einer Wand eines zu temperierenden Raums zu ermöglichen.

Die Wärmetauscherrohre der Wärmetauschermatte 1 sind in Form von Kapillaren 10 ausgebildet, um eine möglichst gute Wärmeübertragung zu erreichen. Die Kapillaren 10 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Wärmetauschermatte 1 mit jeweils einem quer zu diesen verlaufenden Sammelrohr 3a, 3b verbunden. Die Sammelrohre 3a, 3b versorgen die Kapillaren 10 mit einem Heiz- oder Kühlmedium (z.B. Wasser).

Die Kapillaren 10 sind in der Wärmetauschermatte 1 durch Abstandhalter 2, 2a, gegeneinander in regelmäßigen Abständen fixiert. Die Abstandhalter 2, 2a verlaufen bei dieser Ausführungsform senkrecht zu den Kapillaren 10 und parallel zu den Sammelrohren 3a, 3b.

In alternativen Ausgestaltungen werden die Abstandhalter 2, 2a schiefwinklig zu den Kapillaren 10 angeordnet.

Beim Betrieb der Wärmetauschermatte 1 wird durch die Kapillaren 10 warmes bzw. kaltes Wasser geleitet, wodurch in ein Raum temperierbar ist. Das Wasser strömt in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung parallel durch die Kapillaren 10 von einer Seite zur anderen.

Das Prinzip der Fixierung von Kapillaren 10 kann aber auch Anwendung finden, wenn die Sammelrohre 3a, 3b auf der gleichen Seite der Wärmetauschermatte 1 angeordnet sind und

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die Kapillaren 10 schlaufenförmig hin- und zurückgeführt werden. Auch eine U-förmige Anordnung der Kapillaren 10 ist möglich.

Die Sammelrohre 3a, 3b sind auf einer Randseite der Wärmetauschermatte 1 verschlossen und weisen auf der gegenüberliegenden Seite Schnellkupplungen 6 zum Verbinden mit Anschlußleitungen oder weiteren Metallkassetten 5 auf. Eine Anbringung der Anschlüsse auf der gleichen Randseite ist ebenfalls möglich, insbesondere wenn dies unter den vorgegebenen Bedingungen zu einer Verkürzung der Anschlußleitungen führt. Die Schnellkupplungen 6 können hierbei jeden Winkel zur Wärmetauschermatte 1 einnehmen, so daß ist ein Anschließen der Sammelrohre 3a, 3b an üblicherweise flexible Schläuche auch bei geringen Platzverhältnissen oder aufgelegten Dämmstoffen ohne Einschränkungen möglich ist.

Die Anordnung der Abstandhalter 2, 2a ist in Fig. 2 erkennbar. Die mit den Abstandhaltern 2, 2a verbundenen Kapillaren sind auf einem Akustikvlies 4 angeordnet, das wiederum auf den Boden des Metallkassette aufgelegt ist. Das Akustikvlies 4 dient zur Verbesserung der Akustik des zu temperierenden Raumes. Die Abstandhalter 2, 2a werden auf der Wärmetauschermatte 1 mit Hilfe von Klebstoff, auf dem Akustikvlies 4 fixiert. Beim Einsatz von Wärmetauschermatten aus Kunststoffen, insbesondere aus Polypropylen ist die Verwendung von Heißklebern, d.h. zum Kleben thermisch erweichender Kunststoffe, besonders geeignet.

Die Abstandhalter 2a sind in dieser Ausführungsform in unmittelbarer Nähe zu den Sammelrohren 3a, 3b angeordnet, so daß die Kapillaren 10 auf kurzem Wege in Kontakt mit dem Akustikvlies 4 kommen und auf einer möglichst großen Länge

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die Wärme übertragen können. Zusätzlich wird hierdurch eine Verbesserung der Fixierung aller Kapillaren 10 gegeneinander und gegenüber der Metallkassette 5 ermöglicht.

Wie in Figur 3 gezeigt, ist die Kontaktfläche 7 der Abstandhalter 2, 2a zu dem Akustikvlies 4 für einen guten Wärmeübergang und eine gute Verklebung in Richtung des Akustikvlieses 4 ausgelegt und eben ausgebildet. Der Wärmeübergang auf das Akustikvlies 4 und die Fixierung der Wärmetauschermatte 1 auf dem Akustikvlies 4 kann verbessert werden, wenn auch die Sammelrohre 3a, 3b der Wärmetauschermatte 1 durch Verklebung fixiert werden. Eine besonders effektiver Wärmeübergang und eine leichte Fixierung ergeben sich, wenn die Sammelrohre 3a, 3b ebenfalls wärmeleitend mit dem Akustikvlies verbindbar sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abstandhalter 2, 2a in Richtung der Metallkassette eine erste Fläche aufweisen, die als Kontaktfläche dient, sowie eine Ausnehmung 11 aufweisen, auf deren Grund eine zweite, zur Kontaktfläche 7 parallele Fläche angeordnet ist. Die zweite Fläche 11 ist zum Befestigen der Wärmetauschermatte 1 in der Metallkassette 5 mit Klebstoff versehen. Durch die zweite, gegenüber der Kontaktfläche 7 in Richtung der Metallkassette 5 zurückgesetzte Fläche 11 wird ein Kleberreservoir geschaffen und die Abstandhalter 2, 2a, und damit auch die Kapillaren 10, werden nicht durch die Klebstoffdicke vom Akustikvlies 4 abgehoben. Diese Art der Fixierung der Kapillaren auf dem Akustikvlies 4 führt zu einer guten Auflage der gesamten Wärmetauschermatte inklusive der Kapillaren 10 auf dem Akustikvlies 4. Durch die flächige Verklebung mit großer Auflagefläche ergibt sich ein zusätzlicher Wärmeübergang über die Abstandhalter 2, 2a auf das Akustikvlies 4. Da auch das Akustikvlies 4 selbst großflächig auf der Metall-

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kassette 5 aufliegt, resultiert daraus auch eine gute Energieübertragung zur Metallkassette 5 und damit eine hohe Leistungsfähigkeit der gesamten Vorrichtung.

Neben Klebstoffen können auch andere Befestigungsmittel eingesetzt werden. Denkbar sind hier insbesondere zweiteilige, wieder lösbare Befestigungsmittel, wie zum Beispiel Schnappverschlüsse, so daß bei einer Reparatur die Wärmetauschermatte ohne Aufwand und Beschädigungen von der Metal1-kassette gelöst werden kann.

Die Kapillaren 10 und die Abstandhalter 2, 2a können in ihrer Ausführung aus verschiedenen Materialien gefertigt werden. Die Auswahl hängt dabei im wesentlichen von der Art der Verwendung ab. Bevorzugt ist hierbei der Einsatz von Metallen und Kunststoffen, insbesondere Polypropylen. Bei erhöhter Brandgefahr oder für den Einsatz bei höheren Temperaturen ist zum Beispiel der Einsatz von Metallen, insbesondere des leicht verarbeitbaren Kupfers bevorzugt. Durch den geringen Preis und die leichte Formgebung von Kunststoffen sind diese für besonders ausgeformte Metallkassetten, insbesondere bei geschwungenen Metallkassetten, und für preisgünstigere Ausführungen geeignet.

Die Wärmetauschermatte 1 kann bereits auf dem Akustikvlies 4 vormontiert sein. Die Wärmetauschermatten-Akustikvlies Kombination muß dann bei der Anbringung an den Wänden des zu temperierenden Raumes lediglich in die Metallkassette eingelegt oder eingeklebt und die Metallkassette selbst befestigt werden. Auch eine komplette Vormontage von Wärmetauschermatte 1, Akustikvlies 4 und Metallkassette 5 zu einer einteiligen Wärmetauschereinheit ist möglich. Neben

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der besonders schnellen und einfachen Anbringung hat dies weiterhin den Vorteil, daß die Wärmetauschermatten beim Transport gegen Beschädigungen besser geschützt sind.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Wärmetauschermatter oder Wärmetauschereinheit auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

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Claims

1. Wärmetauschermatte zum Temperieren eines Raumes, wobei die Wärmetauschermatte Wärmetauscherrohre aufweist, die von einem Heiz- oder Kühlmedium durchströmbar sind, wobei mindestens ein Abstandhalter die Wärmetauscherrohre in vorgegebenem Abstand zueinander fixiert, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abstandhalter (2, 2a) mindestens eine Kontaktfläche (7) aufweist, die mit einer Metallkassette (5) zur Aufnahme der Wärmetauschermatte (1) wärmeleitend verbindbar ist, der mindestens eine Abstandhalter mindestens ein Haltemittel zur Halterung der Wärmetauschermatte (1) in der Metallkassette (5) aufweist, und der mindestens eine Abstandhalter (2, 2a) so ausgebildet ist, daß die Wärmetauscherrohre (10) im wesentlichen über ihre gesamte Länge wärmeleitend mit der Metallkassette verbindbar sind.

2. Wärmetauschermatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wärmetauschermatte (1) und der Metallkassette (5) eine Zwischenschicht (4) angeordnet ist.

3. Wärmetauschermatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein Akustikvlies (4) aufweist, das die akustischen Eigenschaften des Raumes beeinflußt.

4. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (10) an beiden Enden jeweils mit einem Sammelrohr (3a, 3b) für die Zu- bzw. Ableitung des Heiz- oder Kühlmediums verbunden sind.

5. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (4) und die Abstandhalter (2, 2a) und/oder Sammelrohre (3a, 3b) über eine Klebverbindung miteinander verbunden sind.

6. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (7) des mindestens einen Abstandhalters (2, 2a) im wesentlichen eben ausgebildet ist und in einer Ebene mit mindestens einem Teil der Metallkassette (5) zugewandten äußeren Oberfläche der Wärmetauscherrohre (10) liegt.

7. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sammelrohr (3a, 3b) mit der Metallkassette (5) und/oder der Zwischenschicht (4) wärmeleitend verbindbar ist.

8. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (2, 2a) parallel zu mindestens einem der Sammelrohre (3a, 3b) verlaufen.

9. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abstandhalter (2, 2a) so ausgebildet ist, daß die Wärmetauscherrohre (10) auf der Metallkassette (5) aufliegend oder durch die Abstandhalter (2, 2a) in Richtung der Metallkassette (5) und/oder der Zwischenschicht (4) geführt werden.

10. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Auflagefläche der Wärmetauscherrohre (10) auf der Metallkassette (5) und/oder der Zwischenschicht (4) mindestens ein Abstandhalter (2a) in unmittelbarer Nähe eines Sammelrohres (3a, 3b) angeordnet ist.

11. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrohre (3a, 3b) jeweils einen Anschluß (6) für ein Heiz- oder Kühlmedium aufweisen, wobei die Anschlüsse (6) auf unterschiedlichen Randseiten der Wäremtauschermatte (1) angeordnet sind.

12. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrohre (3a, 3b) jeweils einen Anschluß (6) für ein Heiz- oder Kühlmedium aufweisen, wobei die Anschlüsse (6) auf der gleichen, in Richtung der Wärmetauscherrohre (10) verlaufenden Randseite der Wärmetauschermatte (1) angeordnet sind.

13. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Anschluß (6) als Schnellkupplung ausgebildet ist.

14. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre als Kapillaren (10) ausgebildet sind.

15. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abstandhalter (2, 2a) in Richtung der Metallkassette (5) eine Fläche zeigend aufweist, die als Kontaktfläche (7) dient, und mindestens eine Ausnehmung (11) aufweist, in der das Haltemittel angeordnet ist.

16. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltemittel eine Klebstoffschicht aufweist.

17. Wärmetauschermatte nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauschermatte (1) im wesentlichen aus Kupfer oder aus Kunststoff besteht.

18. Wärmetauschereinheit zum Temperieren eines Raumes, mit
einer Metallkassette (5) und
einer Wärmetauschermatte (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.