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DE20306860U1 - Strangförmiges Heizelement - Google Patents

Strangförmiges Heizelement

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Publication number
DE20306860U1
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DE
Germany
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heating element
heating
heat
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DE20306860U
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Uponor Innovation AB
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Uponor Innovation AB
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Publication date
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Publication of DE20306860U1 publication Critical patent/DE20306860U1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D13/00—Electric heating systems
    • F24D13/02—Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F15/00—Flooring
    • E04F15/18—Separately-laid insulating layers; Other additional insulating measures; Floating floors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/12—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • F24D3/14—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating incorporated in a ceiling, wall or floor
    • F24D3/141—Tube mountings specially adapted therefor
    • F24D3/142—Tube mountings specially adapted therefor integrated in prefab construction elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Description

Hi/rs 031085de 2. Mai 2003
Stranqförmiqes Heizelement
Die Erfindung betrifft ein strangförmiges Heizelement insbesondere in der Anwendung als Flächenheizung, vorzugsweise Fußbodenheizung für Passiv- und Niedrigenergiegebäude.
Flächenheizungen erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und Akzeptanz. Dies liegt z.B. an der Komfortverbesserung, da größere Heizflächen zu einer gleichmäßigeren Temperaturverteilung führen. Aber auch im Hinblick auf die Energiebilanz liefern Flächenheizungen Vorteile auf Grund der niedrigen Vorlauftemperaturen. So führt z.B. eine Temperaturabsenkung von ca. 2 0C noch nicht zu einer Verschlechterung der Behaglichkeit.
Der Zwang zur Reduktion des CO2-Ausstosses zwecks Klimaverbesserung macht neue Energiegewinnungskonzepte erforderlich. Regenerative Konzepte wie Solartechnik, Photovoltaik, Geowärme und Windkraft gewinnen mehr und mehr an Bedeutung. Ein gewisser Nachteil dieser Art der Energiegewinnung besteht darin, dass die Energie zeitlich nicht gleichmäßig anfällt und die Energiespeicherung noch problematisch und relativ kostenintensiv ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, strangförmige Heizelemente, wie sie z.B. für 0 Flächenheizungen verwendet werden, für die Energiespeicherung nutzbar zu machen.
Dies gelingt erfindungsgemäß mittels eines strangförmigen Heizelements, das versehen ist mit
- einem Wärme erzeugenden Basiselement und
einem das Basiselement umgebenden latente Wärme speichernden Material, das in thermischem Kontakt mit dem Basiselement steht.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht also darin, in thermischem Kontakt mit einem Heizelement einen Energiespeicher vorzusehen, der ein Material aufweist, das infolge von Phasenübergangserscheinungen (Aggregatsänderungen) latente Wärme speichern und abgeben kann.
5
In der Anwendung als Heizelement für Fußbodenheizungen sollte beispielsweise die Übergangstemperatur fest-flüssig oder flüssig-gasförmig bei 30 0C bis 40 0C liegen. Liegt die Temperatur des die Wärme erzeugenden Basiselements des Heizelements über der Übergangstemperatur, führt dies zum allmählichen Übergang fest-flüssig bzw. flüssig-gasförmig, wodurch das Speichermaterial Energie speichert. Sinkt die Temperatur des Basiselements ab, etwa weil keine Energie über das Basiselement zugeführt wird, so gibt das Speichermaterial durch allmähliche Rückumwandlung seines Aggregatszustands von "flüssig nach fest" bzw. "gasförmig nach flüssig" Energie ab. Die von dem Heizelement abgegebene Temperatur bleibt also gleich, so dass ungleichmäßig anfallende Energie bzw. Wärme (Solar- oder Windenergie, Nachtstrom) besser genutzt werden kann.
Bei dem Basiselement kann es sich z.B. um einen elektrischen Leiter oder ein von einem Medium durchflossenes Rohr handeln. Das Speichermaterial liegt entweder allseitig an dem Basiselement an oder aber lediglich einseitig. Im erstgenannten Fall ist das Basiselement von dem Speichermaterial also ummantelt, während im anderen Fall das Heizelement mit z.B. einer das Speichermaterial aufweisenden Platte, etwa einer bei Flächen bzw. Fußboden-5 heizungen zur Verwendung kommenden Rohrhalteplatte in Kontakt steht.
Für die Erfindung eignen sich insbesondere die neu entwickelten Polymere beispielsweise der Firma BASF, die niedrige Kristallschmelzbereiche aufweisen. Diese Polymere haben die Eigenschaft, dass bei Erwärmung ein hoher Energieeintrag im Kristallschmelzbereich ohne Temperaturanstieg eingebracht werden kann. Beim Abkühlen tritt dieser Effekt ebenfalls auf, jedoch in umgekehrter
Reihenfolge, also dergestalt, dass beim Temperaturabfall im Kristallschmelzbereich Energie freigesetzt wird.
Ein Beispiel für das Speichermaterial ist ein Polymer auf Paraphin-Basis mit einem kristallinen Schmelzpunkt von 30 0C bis 40 0C. Das Speichermaterial ist zweckmäßigerweise gekapselt, befindet sich also in einem abgeschlossenen Raum, dessen Begrenzungswand in thermischem Kontakt zum Basiselement steht.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher erläutert.
In Fig. 1 ist der Aufbau eines Heizelements 10 im Querschnitt gezeigt. Das Heizelement 10 weist als Basiselement ein erwärmtes Wasser führendes Basisrohr 12 mit einer Wandung 14 auf, um die herum mit radialem Abstand und insbesondere konzentrisch eine äußere Begrenzungswand 16 angeordnet ist. In dem Zwischenraum 18 zwischen der Wandung 14 und der Begrenzungswand 16 befindet sich latente Wärme speicherndes Material 20.
Bei dem Basisrohr 12 handelt es sich z.B. um ein Standardrohr aus Kunststoff, z.B. vernetztes PE, wie es üblicherweise für Fußbodenheizungen eingesetzt wird. Das Basisrohr 12 ist von dem Speichermaterial 20 umhüllt. Das Speichermaterial 20 ist auf Polymerbasis mit kristallinem Gefüge aufgebaut und hat die Eigenschaft, bei einer ausgewählten Temperatur zu schmelzen. Für Fußbodenheizungen liegt diese vorzugsweise zwischen 30 °C und 40 0C.
Wird nun warmes Wasser durch das Basisrohr 12 gepumpt, beginnt das kristalline Polymer zu schmelzen, ohne dass eine Temperaturerhöhung stattfindet. Eine weitere Temperaturerhöhung findet erst dann statt, wenn das gesamte kristalline Polymer aufgeschmolzen ist.
Umgekehrt ist es bei der Abkühlung. Erst nachdem die Speichermaterialtemperatur unterhalb der Kristallschmelztemperatur des Polymers liegt, tritt eine Verfestigung und dann eine weitere Abkühlung ein.
Durch Auslegung des eingesetzte Polymers als Speichermaterial lässt sich der Bedarf an Energie decken, z.B. bei Einsatz von Solarkollektoren, die nur am Tage die Energie liefern. Die Energie in z.B. Bürogebäuden kann besser ausgenutzt werden, indem am Tage Wärme in das Speichermaterial abgeführt und diese gespeicherte Wärme in der Nacht an die Räume wieder abgegeben wird.
Für den Anschluss eines Fittings an das Heizelement 10 muss die Begrenzungswand 16 und das Speichermaterial 20 partiell entfernt werden, was zweckmäßigerweise bei Unterschreitung des kristallinen Schmelzpunktes erfolgt. Der Fitting sollte sowohl zum Basisrohr 12 als auch zur Begrenzungswandung 16 dicht abschließen.
Anstelle eines von einem Heizmedium durchströmbaren Basisrohres kann als Wärme erzeugendes Basiselement auch ein elektrisches Widerstandselement eingesetzt werden. Für den Anschluss eines elektrischen Verbinders gilt das zuvor in Bezug auf den Fitting Gesagte.
Fig. 2 zeigt die Möglichkeit, bei Flächenheizungen zur Anwendung kommende Dämm- und Rohrhalteplatten zur Speicherung latenter Wärme zu nutzen. Das Heizelement 30 weist wiederum ein Basisrohr 32 auf, durch das ein Wärme-5 medium fließt. Das Basisrohr 32 liegt auf einer Dämmplatte 34 auf, deren obere Schicht eine Kammer 36 mit aufragenden Haltekappen 38 aufeist. In der Kammer 36 befindet sich das Speichermaterial 40. Unterhalb der Kammer 36 ist noch eine Wärme- und/oder Trittschalldämmungsschicht 42 angeordnet.

Claims (7)

1. Strangförmiges Heizelement, insbesondere für Flächenheizungen, mit
- einem Wärme erzeugenden Basiselement (12, 32) und
- einem das Basiselement (12, 32) umgebenden latente Wärme speichernden Material (20, 40), das in thermischem Kontakt mit dem Basiselement (12, 32) steht.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (12, 32) ein elektrischer Leiter ist.
3. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (12, 32) ein von einem Medium durchströmbares Rohr ist.
4. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (12, 32) von einer Ummantelung (16, 18) umgeben ist, die das latente Wärme speichernde Material (20) aufweist.
5. Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung eine mit radialem Abstand zum Basiselement (12) angeordnete äußere Begrenzungswandung (16) aufweist, und dass das latente Wärme speichernde Material (20) in dem Zwischenraum (18) zwischen der äußeren Begrenzungswandung (16) und dem Basiselement (12) untergebracht ist.
6. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das latente Wärme speichernde Material (20, 40) an oder in einer Dämmplatte (34) angeordnet ist, auf der das Basiselement (32) anliegt.
7. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das latente Wärme speichernde Material (20, 40) ein Polymer mit einem Schmelzpunkt zwischen 30°C und 40°C aufweist.
DE20306860U 2002-05-03 2003-05-03 Strangförmiges Heizelement Expired - Lifetime DE20306860U1 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106247430A (zh) * 2016-09-07 2016-12-21 北京国泰环能科技有限公司 一种新型储能电暖器
DE102019108193A1 (de) * 2019-03-29 2020-10-01 Thomas Franz Wagner Erwärmungsanordnung zum Erwärmen einer Wand und Raumanordnung mit einer Wand mit einer solchen Erwärmungsanordnung
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