DE20110187U1

DE20110187U1 - Deckenelement

Info

Publication number: DE20110187U1
Application number: DE20110187U
Authority: DE
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: Kessler and Luch Entwicklungs- und Ingenieurgese De
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2011-06-21

Description

ABB Patent GmbH

Mannheim 11. Juni 2001

Mp.-Nr. 01/561 PAT5-Bi/Kü

Deckenelement

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Deckenelement für eine Wärmetauscherdecke mit einer Deckenplatte und mit Wärmeleitprofilen, die auf einer oberen, zur Räumdecke weisenden Seite der Deckenplatte angeordnet und mit Wärmetauscherrohren in Kontakt stehen.

Eine bestimmte Anzahl solcher, allgemein bekannter Deckenelemente werden zu einer Wärmetauscherdecke, zum Beispiel in Büroräumen, angeordnet, die auf das Raumklima des betreffenden Raumes einwirkt. Die Deckenelemente führen in ihren Wärmeleitprofilen oft ein Kupferrohr, in dem beispielsweise Wasser eines Wärmetauscherkreislaufs zur Kühlung des Deckenelements fließt. Um eine wärmeschlüssige Verbindung sicher zu stellen werden die Wärmeleitprofile mit der Deckenplatte entweder magnetisch, oder mittels einer Klebetechnik miteinander verbunden.

Nachteilig bei der Magnetverbindung ist dabei, daß aus physikalischen Gründen nur bestimmte Werkstoffe aus der Vielzahl der geeigneten verwendet werden können. Beispielsweise hat Eisen ein unvorteilhaft hohes spezifisches Gewicht, was die Tragkonstruktion der Decke entsprechend belastet.

Bei den bekannten Klebeverbindungen kann eine langfristige Verbindung nicht garantiert werden, insbesondere weiMie^ Deckenplatte wegerj d.e,r.Durcb.bie.gung

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aufgrund ihres Eigengewichtes sowie den auftretenden thermischen Bewegungen zwischen der Deckenplatte und den Wärmeleitprofilen, die Klebeverbindung besonders beanspruchen. Hinzu kommt, daß in Bereich der Klebeschicht der Wärmeübergang ungünstig ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung ein Deckenelement anzugeben, das eine mechanisch und wärmetechnisch vorteilhafte Verbindung zwischen der Deckenplatte und den Wärmeleitprofilen schafft.

Diese Aufgabe wird von einem Deckenelement für eine Wärmetauscherdecke mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Demgemäß ist ein erfindungsgemäßes Deckenelement für eine Wärmetauscherdecke, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen, zur Raumdecke weisenden Seite der Deckenplatte bolzenartige Halteelemente angeordnet sind, daß wenigstens ein Spannelement auf der zur Raumdecke weisenden Seite der Wärmeleitprofile angeordnet ist, daß die Halteelemente mit dem wenigstens einen Spannelement verbunden sind, und daß die Wärmeleitprofile durch das Zusammenwirken der Halteelemente mit dem wenigstens einen Spannelement eng an der Oberfläche der Deckenplatte anliegen.

Die Wärmeleitprofile sind durch das wenigstens eine Spannelement fest auf die Deckenplatte gedrückt und bilden derart eine mechanisch steife Struktur. Die Deckenplatte ist vorteilhafterweise mit den Bauelementen des Deckenelementes versteift, die bisher nur zu deren Gewichtsbelastung beigetragen haben. Hierdurch wird die Durchbiegung der Deckenplatte vorteilhafterweise verringert, was beispielsweise zur Fertigung größerer Deckenelemente ausgenutzt werden kann.

Zudem sind die Wärmeleitprofile durch das wenigstens eine Spannelement an die der Oberseite der Deckenplatte gepresst und liegen flächig an dieser an. Dies verbessert die Wärmeleitung beziehungsweise den Wärmeübergang zwischen den Wärmeleitprofilen und der Deckenplatte. Eine sonst übliche bereichsweise Ablösung eines ebenen Wärmeleitprofils von der gekrümmten Oberfläche der Deckenplatte infolge der Durchbiegung der Deckenplatte ist vermieden.

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Außerdem kann der Werkstoff der Deckenplatte unabhängig von der Magnetisierbarkeit des Werkstoffes gewählt werden, beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen, der neben einer vorteilhaften Wärmeleitfähigkeit, weitere günstige Materialeigenschaften aufweist, wie zum Beispiel die Korrosionsbeständigkeit, die Verarbeitbarkeit und das Aussehen.

Die Stabilität sowie sie Steifigkeit der Deckenplatte ist allein über eine dauerhafte mechanische Verbindung erreicht.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckenelements sieht als Halteelemente Bolzen oder Schraubenelement vor. Damit sind standardisierte jederzeit verfügbare und bewährte Bauteile eingesetzt. Eine aufwendige Neukonstruktion ist vermieden. Schraubenelemente können Schrauben sein, aber auch mit Gewinde versehene Bolzen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn abgelängte Gewindestangen verwendet werden, weil diese günstig sind und zudem auf einfache Weise bedarfsgerecht anpaßbar sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckenelements sind die Halteelemente an die Deckenplatte geschweißt oder eingepreßt. Beide Möglichkeiten sind in besonders vorteilhafter Weise einfach herstellbar. Insbesondere, wenn eine Serienproduktion vorgesehen ist, läßt sich die Herstellung durch Automatisierung vorteilhaft beschleunigen.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckenelements ist vorgesehen, daß zwischen den Wärmeleitprofilen und der Deckenplatte eine Wärmeleitpaste angeordnet ist. Auf diese Weise sind selbst geringste Luftspalte, die zum Beispiel aufgrund von Maßtoleranzen der Bauelemente vorhanden sind oder sich auch durch thermisch und mechanisch verursachten Bewegungen ergeben, wärmetechnisch überbrückt und tragen vorteilhaft zur Wärmeleitung bei.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das erfindungsgemäße Deckenelement wenigstens zwei Verbindungselemente aufweist, welche einerseits mit der Deckenplatte oder den Halteelementen verbunden, und andererseits in eine Tragkonstruktion der

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Wärmetauscherdecke einhängbar sind. Die Verbindungselemente sind dann bereits in der Fertigungsstätte für die Deckenelemente vormontierbar, also fest mit dem Deckenelement verbunden. Die Montage des Deckenelementes vor Ort ist günstigerweise auf der Einhängen des vormontierten Deckenelements in eine dafür vorgesehene Haltevorrichtung an der betreffenden Raumdecke beschränkt.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckenelements hat auf der Deckenplatte wenigstens ein Anschlußelement für Wärmetauscherrohre, an das eine externe Zuleitung anschließbar ist und das mit einem in den Wärmeleitprofilen bereits verlegten Wärmetauscherrohr verbunden ist. Mit dieser Ausgestaltung ist der Vormontagegrad weiter erhöht. Insbesondere das vorzugsweise mäanderförmige verlegte Wärmetauscherrohr ist dann bereits in der Fabrikationsstätte für das Deckenelement montierbar. Der Montageaufwand vor Ort auf der Baustelle sinkt. Die Qualität der Deckenelemente steigt erfahrungsgemäß mit dem Vorfertigungsumfang.

Anhand dem in der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiel sollen die Erfindung, deren Vorteile sowie weitere Verbesserungen der Erfindung dargestellt und näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein Deckenelement und

Fig. 2 eine Ansicht von oben auf eine Anordnung von

Deckenelementen.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht auf eine Stirnseite eines erfindungsgemäßen Deckenelements 10, die jedoch nicht in seiner vollständigen Breite gezeigt ist, was die Bruchlinien 12 andeuten sollen und die an einer Raumdecke 13 abgehängt ist. Auf einer in diesem Ausführungsbeispiel ca. 5mm dicken Platte 14 aus Aluminium ist ein erster 16, ein zweiter 18, ein dritter 20, ein vierter 22 sowie ein fünfter Schweißbolzen 24, der jeweils mit einem Schraubengewinde, beispielsweise M6, versehen sind, an der zur Raumdecke 13 weisenden Seite sowie im rechten Winkel zur Platte 14 angeschweißt. Bei der gezeigten Ausgestaltung der Platte 14 beträgt deren Länge 2,5m und deren Breite 1,2m.

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Der erste Schweif3bolzen 16 ist im Randbereich der Platte 14 angeordnet. Eine Winkelschiene 26 aus Aluminium liegt mit einem Schenkel auf der Oberseite der Platte 14, während der andere Schenkel über eine erste Längsseite der Platte 14 nach unten ragend übersteht, und derart eine seitliche Verkleidung bewirkt. Zudem weist der eine Schenkel an bestimmten Stellen Bohrungen auf, so daß der eine Schenkel über den betreffenden Schweißbolzen 16 im Randbereich beziehungsweise über die räumlich zu diesem fluchtenden Schweißbolzen, die in dieser Ansicht demgemäß nicht gezeigt sind gebracht und auf der Platte 14 anliegend angeordnet werden kann.

Ein erstes Hakenprofil 28 weist einen ersten Schenkel 30 auf, der auf dem einen Schenkel des Winkelprofils 26 aufliegt und ebenfalls Bohrungen aufweist, so daß der erste Schenkel über die betreffenden Schweißbolzen gebracht und auf den einen Schenkel der Winkelschiene 26 anliegend angeordnet werden kann. Mit einer ersten Mutter 32 ist der erste Schenkel 30 sowie der eine Schenkel fest mit der Platte 14 verbunden. Der zweite Schenkel 34 ist rechtwinklig zur Platte 14 nach oben stehend angeordnet und an dessen freien Ende hakenförmig in Richtung der Innenseite der Platte 14 weisend ausgebildet. Die Länge des ersten Schenkels 30 ist so gewählt, daß das erste Hakenprofil 28 insgesamt nicht über die Seiten der Platte 14 übersteht.

An der Raumdecke 13 ist eine erste 36 und einer zweite Hängevorrichtung 38 angebracht, die gleichartig aufgebaut sind und anhand der ersten Hängevorrichtung 36 erklärt werden sollen. Ein Gewindestab 40 ist an seinem einen Ende in der Raumdecke 13 fest montiert und hängt senkrecht nach unten. Am unteren Ende des Gewindestabes 40 ist eine zweite Mutter 42 aufgeschraubt. Durch eine entsprechende Bohrung in einem Querschenkel 44 eines U-Profils 46 ist dieses über den Gewindestab 40 geschoben und steht mit den freien Schenkeln nach oben weisend auf der zweiten Mutter 42 auf, beziehungsweise wird durch diese gegen eine Verschiebung nach unten gehalten. Das hakenförmige Ende des zweiten Schenkels 34 greift über die diesem zugewandten freien Schenkel des U-Profils 46 über. Durch das nach unten gebogenen Ende des zweiten Schenkels 34 ist das erste Hakenprofil 28 in das U-Profil eingehakt und derart ein herabfallen verhindert. Zudem weist die erste Hängevorrichtung einen Konterbügel 48 auf, der etwas breiter ausgestaltet ist als der Abstand zwischen den freien Schenkeln des U-Profils. Der

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Konterbügel 48 hat mittig eine Bohrung durch die er auf die Gewindestange 40 geschoben ist. Oberhalb des Konterbügels 48 ist eine dritte Schraube 50 angeordnet, mit welcher der Konterbügel 48 von oben gegen das hakenförmige Ende des Hakenprofils 28 beziehungsweise gegen die freien Schenkel verspannt ist. Durch diese Konstruktion ist einerseits das erste Hakenprofil 28 an der ersten Hängevorrichtung fest montiert, andererseits ist das U-Profil 46 im Bereich des Konterbügels 48 zu einem die Stabilität des U-Profils 46 insgesamt erhöhenden kastenförmigen Profil geworden. Die Stabilität ist zudem dadurch verbessert, daß die äußeren Enden des Konterbügels 48 nach unten gebogen sind und derart die freien Schenkel von außen umklammern beziehungsweise zusätzlich von außen fixieren.

Auf der Oberseite der Platte 14 sind in einem bestimmten Abstand zueinander Wärmeleitprofile 52 angeordnet, die in Längsrichtung der Platte 14 liegen, so daß in der gezeigten Ansicht die Kontur eines Querschnittes des betreffenden Wärmeleitprofils 52 zu erkennen ist, wobei in jedem eine Wärmetauscherleitung 54, beispielsweise aus Kupfer oder aus speziellem, vorzugsweise sauerstoffdiffusionsarmen Kunststoff, angeordnet ist. Jedes Wärmeleitprofil 52 liegt mit einer ebenen Fläche auf der Oberseite der Platte 14 auf, um an dieser Berührstelle eine möglichst gute Wärmeleitung beziehungsweise Wärmeübergang zu gewährleisten. Darüber hinaus kann an den betreffenden Berührstellen auch eine Wärmeleitpaste aufgetragen werden, was die Wärmeleitung beziehungsweise den Wärmeübergang verbessert, zugleich eventuelle Unebenheiten des Materials, beispielsweise aufgrund der Durchbiegung der Platte 14 wegen des Eigengewichtes, ausgleicht und diese Stellen derart wärmetechnisch verbessert. Zudem weisen die Wärmeleitprofile 52 nach oben weisende Stege 56 auf, von denen einer beispielhaft an einem der Wärmeleitprofile 52 mit Bezugszeichen versehen ist. Durch diese Stege 56 ist die Durchbiegung der Platte 14 beziehungsweise des Deckenelementes 10 in Längsrichtung des Wärmeleitprofils 52 vergleichsweise geringer.

Auf den Stegen 56 ist quer zur Längsrichtung der Wärmeleitprofile 52 ein Querprofil 58 angeordnet. Durch den ersten 16, den zweiten 18 sowie den dritten Schweißbolzen 20, die durch entsprechende Bohrungen im Querprofil 58 geführt sind und dieses durch entsprechende Kontermuttern ist, sind die Wärmeleitprofile 52

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fest auf der Platte 14 fixiert, deren Positionen demgemäß gesichert. Zudem ist hierdurch die Steifigkeit des Deckenelementes 10 erhöht.

An dem vierten Schweißbolzen 22 ist ein zweites Hakenprofil 60 festgeschraubt. Der Unterschied zum ersten Hakenprofil 28 liegt lediglich in der Orientierung des abgewinkelten Schenkels, der mit dem vierten Schweißbolzen 22 verbunden ist. Der entsprechende hakenförmige Schenkel des zweiten Hakenprofils 60 ist in gleicher Richtung in die zweite Hängevorrichtung einhängbar und fixierbar, wie das erste Hakenprofil 28 in die erste Hängevorrichtung 36.

Des weiteren ist der fünfte Schweißbolzen 24 zur Montage eines Bauelementes 62 vorgesehen, das als vertikaler Anschlag zur Montageerleichterung für die Höhenausrichtung einer benachbarten Platte 64 an die Platte 14 angeschraubt ist. Ein drittes Hakenprofil 66 ist nur noch ausschnittsweise dargestellt, und ist an die zweite Hängevorrichtung 38 montiert, und zeigt auf diese Weise, daß eine Hängevorrichtung für die Befestigung zweier Hakenprofile verwendbar ist.

Mit dem gezeigten Ausgestaltungsbeispiel des erfindungsgemäßen Deckenelements 10 ist eine Kühlleistung von 120 W/m² erreicht worden. Zudem ist das Deckenelement 10 auf besonders vorteilhafte Weise in einer Fabrikationsstätte vormontierbar. Hierdurch sinkt das Risiko, daß durch die Baustellenmontage die üblicherweise hochwertig lackierte, zum Raum weisenden Oberfläche der Deckenplatte 14 beschädigt wird.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht von oben auf eine Anordnung von einem ersten 70 und einem zweiten Deckenelement 72 einer Kühldecke, die an ihren Längsseiten nebeneinander angeordnet sind. Eine Kühlrohrleitung 74 beginnt an einem Anschlußpunkt 76 in einem ersten Eckbereich des zweiten Deckenelements 72. Alle Wärmeleitprofile 78 beider Deckenelemente 70, 72 liegen parallel zueinander in deren Längsrichtung. Ausgehend vom ersten Anschlußpunkt 76 ist die Kühlrohrleitung 74 mäanderförmig in beziehungsweise durch alle Wärmeleitprofile 78 gelegt, bis zu einem zweiten Anschlußpunkt 80 in einem zweiten Eckbereich des ersten Deckenelements 70.

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Jeweils vier Klemmwinkel 82, 84, 86, 88 für das erste Deckenelement 70 sowie 82a, 84a, 86,a, 88a für das zweite Deckenelement 72 sind als Querprofile zur Fixierung der Wärmeleitprofile 78 sowie zur Versteifung der Deckenelemente 70, 72 vorgesehen und mittels einer Anzahl von Verbindungsbolzen 94 an den jeweiligen Deckenplatten 90, 92 mit diesen verbunden.

Auf diese Weise lassen sich Raumdecken oder Teilflächen von dieser mit Deckenelementen versehen, wobei es eine Sache der Auslegung einer Wärmetauscherdecke ist, ob eine Wärmetauscherrohrleitung durch alle Deckenelemente gelegt wird. Zwei benachbarte Deckenelemente können nämlich auf besonders einfache Weise mit beispielsweise einem Rohrbogen 96 miteinander verbunden werden. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, einzelne oder zu Gruppen zusammengeschlossene Deckenelemente mit jeweils einer separaten Wärmetauscherrohrleitung zu versehen werden. Auf diese Weise ist die Wärmetauscherdecke besonders vorteilhaft bedarfsgenau und ortsgenau regelbar. Alternativ zu dem Rohrbogen 96 ist auch ohne weiteres eine flexible Verbindung, zum Beispiel eine flexible Rohrleitung oder ein flexibler Schlauch, denkbar, die es insbesondere ermöglichen, zwei bei der späteren Montage nebeneinander anzuordnende Deckenelemente bereits in der Fabrikationsstätte vorzufertigen und zu verbinden. Eine solche Verbindung kann beispielsweise mit einer Schraubverbindung erfolgen, vorzugsweise wird jedoch eine Schnellkupplung eingesetzt.

Claims

1. Deckenelement (10, 70, 72) für eine Wärmetauscherdecke mit einer Deckenplatte (14, 90, 92) und mit Wärmeleitprofilen (52, 78), die auf einer oberen, zur Raumdecke (13) weisenden Seite der Deckenplatte angeordnet und mit Wärmetauscherrohren (54, 74) in Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, daß an der zur Raumdecke (13) weisenden Seite der Deckenplatte (14, 90, 92) bolzenartige Halteelemente (16, 18, 20, 22, 24, 94) angeordnet sind, daß wenigstens ein zu den Halteelementen orthogonal angeordnete Spannelement (58, 82 bis 88) auf der zur Raumdecke (13) weisenden Seite der Wärmeleitprofile (52, 78) angeordnet ist, daß die Halteelemente (16, 18, 20, 22, 24, 94) mit dem wenigstens einen Spannelement (58, 82 bis 88) verbunden sind, und daß die Wärmeleitprofile (52, 78) durch das Zusammenwirken der Halteelemente (16, 18, 20, 22, 24, 94) mit dem wenigstens einen Spannelement (58, 82 bis 88) eng an der Oberfläche der Deckenplatte (14, 90, 92) anliegen.

2. Deckenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (16, 18, 20, 22, 24, 94) Bolzen oder Schraubenelemente sind.

3. Deckenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (16, 18, 20, 22, 24, 94) an die Deckenplatte (14, 90, 92) geschweißt oder darin eingepreßt sind.

4. Deckenelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenplatte (14, 90, 92) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung geformt ist.

5. Deckenelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Spannelement (58, 82 bis 88) ein Winkelprofil, ein T-Profil, ein U-Profil oder eine bandartiges Blech ist.

6. Deckenelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wärmeleitprofilen (52, 78) und der Deckenplatte (14, 90, 92) eine Wärmeleitpaste angeordnet ist.

7. Deckenelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Verbindungselemente (28, 60, 66) vorhanden sind, welche einerseits wahlweise mit der Deckenplatte (14, 90, 92) oder mit den Halteelementen (16, 18, 20, 22, 24, 94) verbunden sind, und andererseits in eine Tragkonstruktion (36, 38) der Wärmetauscherdecke einhängbar sind.

8. Deckenelement nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Deckenplatte (14, 70, 72) wenigstens ein Anschlußelement (76, 80) für Wärmetauscherrohre (54, 74) angeordnet ist, an das eine externe Zuleitung anschließbar ist und das mit einem in den Wärmeleitprofilen (52, 78) bereits angeordnete Wärmetauscherrohr (54, 74) verbunden ist.