DE2732010A1 - Niedertemperatur-deckenheizung in elementbauweise - Google Patents

Description

• Niedertemperatur - Deckenheizzm g in Elementbauweise
• Die Erfindung betrifft eine großflächige Deckenheizung für Gebäude, die aus vorfabrizierten Elementen zusammengesetzt wird.
• Großflächige Niedertemperaturheizungen ergeben ein günstige Raumiclima und erhalten aus gründen einer nationellen Energieverwendung eine steigende Bedeutung. Daß insbesondere auch Decke.
• heizungen in diesem Sinne gegenüber Radiatorheizungen vorteilhaft sind, kann zB. aus einer Vergleichsuntersuchung entnommen werden, bei der sich über einen achtjährigen Beobachtungszeitraum eine durchschnittliche Energieersparnis von lyr0 gegenüber Radiatoren ergeben hat sowie eine günstigere Temperaturverteilung im Wohnraum. ( Frank, W. : Raumklima, Wärmeverbrauch und Heizkosten in Decken- und Radiatorbeheizten Wohnungen. Zeitschrift "Klimatechnik" Heft 10, 1970 S. 6 bis 12 ).
• Aufgabe der Erfindung ist es ein Deckenheizsystem vorzuschlagen, das mit möglichst geringen Temperaturen des Wärmeträgers auskommt (max. ca. 450 C ) , so daß sich eine gute Anpassung an die Verwendung von Solarkollektoren und wärmepumpen ergibt. Gleichzeitig soll die Montage einfach und auch nachträglich in Altbauten durchführbar sein. Die Wärmeabgabe nach oben soll so gering wie möglich gehalten werden. Der bei ausgeführten Systemen zum Teil erhebliche Strömungswiderstand soll niedrig sein.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zimmer decke aus Sandwichplattenelementen aufgebaut wird, die aus einer unterseitigen gut wärmeleitenden Metallplatte (vorzugsweise Aluminium ), Fig. 1 (1), einem iiartschaumkern (3) und einem blanken oberseitigem Deckblech mit geringem Strahlungsemissionskoeffi zienten (4) bestehen. In Abständen von ca. 0,3 m sind auf die untere Platte Blechprofile (2) geklebt, über denen der Schaumstoff Aussparungen hat. Durch die Konstruktion der Verbindungsbeschläge ist sichergestellt,daß die Aussparungen bei der Montage genau fluchtend aufeinander stoßen, so daß unmittelbar über den Blechplatten (1 ) Kanäle entstehen, durch welche in speziellen Heizschläuchen der Wärmeträger fließen kann. Durch die gewählte Form in Verbindung mit der Gestaltung der Heizschläuche wird erreicht, daß zwischen etwa einem Drittel bis zu über der Hälfte der Heizfläche praktisch unmittelbar vom Wärmeträger bestrichen wird.
• Ein großer Teil der Decke hat damit eine Temperatur, die nur um ca. 10 C unter der Temperatur des Heizmediums liegt. Auf grund der guten Wärmeleitung der Platte ( 1 ) trägt die übrige Fläche ebenfalls erheblich zur Wärmeabgabe bei.
• Die Verbindungsbeschläge der Heizelemente müssen neben dem einwandfreien Zusammenpassen der Heizkanäle eine ebene und fugenlose Unterseite der Decke sicherstellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle 'verbindenden und tragenden Kräfte über die Winkelprofile (7) und den Eckverbinder (5) unmittelbar in die Platte (1) eingeleitet werden, auf der sie bei der Fabrikation mit großer Genauigkeit befestigt werden und damit das Zusammenpassen der Heizelemente mit der gleichen Genauigkeit sicherstellen. Die Wrerbindung erfolgt durch Blechschrauben (10), die in entsprechende, genau sitzende Löcher in den Winkelprofilen (7) bzw. dem Eckverbinder (5) geschraubt werden (Fig. 2).
• Die Montage erfolgt streifenweise in Richtung der Heizkanäle.
• Die dem Eckverbinder (5) diagonal gegenüberliegende Ecke der Heizelemente ist beim Zusammenfügen der Elemente nicht zugänglich. Der einwandfreie Sitz beim Zusammenschieben wird durch die schwalbenschwanzförmige Ausführung der Winkeiprofile (7) erreicht.
• Eine wesentliche Forderung an das Heizungssystem ist eine gute Isolierung nach oben und die Vermeidung von Spannungen infolge Wärmedehnung.
• Diese Forderung wird erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß die Heizelemente mit Hilfe von Kunststoffschlingen (8) an die Zimmerdecke (9) gehängt werden. An den Heizelementen werden die Schlingen unter der Achse (6) hindurchgezogen. Die Kunststoffschlingen (8) entsprechen den in der Elektroinstallation zur Bündelung von Rabeln verwendeten Teilen, die sich leicht zusammenziehen lassen, jedoch gegen eine Öffnung sperren. Auf diese Weise ergibt sich eine schnelle und einfache Montage, die keine hohen Ansprüche an die genaue Position der in der Decke angebrachten Haken stellt. Diese Art der Montage ermöglicht eine ungehinderte Wärmedehnung der Heizfläche und läßt praktisch keine Wärmeleitung durch die Aufhängung in die Deckenkonstruktion zu. Durch die blanke Oberseite der Heizungselemente ist auch die Wärmeabgabe durch Strahlung nach oben äußerst gering.
• Die Forderunyr nach großer Fcizleistung bei geringer Temperatur des Wärmeübertragungsmediums wird erfinåung3gemäß durch die Verwendung dünnwandiger Heizschläuche (11) erfüllt, die breitflächig auf der unteren Platte der Heizungselemente aufliegen. Als IS-terial kommt Polyäthylenfolie von ca. 0,1 mm Dicke in frage.
• In Fig. 3 ist ein Ende eines Heizschlauchs gezeichnet. Wesentlich ist, daß der Heizschlauch durch einen eingeschobenen Formkörper (12) aus halbhartem Polyäthylenschaumstoff genügend Längssteifigkeit erhält, so daß er sich mühelos durch die K'a~ näle in den Heizelementenschieben läßt. Gleichzeitig ist es durch diese Konstruktion möglich, den Strömungsquerschnitt kleiner zu halten, als den querschnitt der Heizkanäle, der aus Gründen einer einfachen montage nicht zu niedrig ausgelegt werden kann. weiterhin dient der eingelegte Formkörper zur einwandfreien Befestigung des Heizschlauchs an den Zuleitungsrohren. Diese werden in die Klebmuffe (13) eingesetzt, die ihrerseits durch die beiden großen Flansche (14) und (15) mit dem Formkörper (12) verbunden ist. Unter dem oberen Flansch (14) ist ein auch auf Polyäthylen haftender Kleblack aufgetragen, der zur Abdichtung dient. Konstruktionsbedingt wird die Folie des Heizschlauchs durch den Auftrieb des Formkörpers und den Innendruck ständig gegen den Flansch gedrückt, so daß eine schälende Beanspruchung der Klebung ausgeschlossen ist. Die Heizschläuche werden an den beiden Enden durch eine oder mehrere Schweißnähte (16) abgeschlossen. Da der Schlauch im fertig montierten Zustand allseitig von festen Wänden umgeben ist, hat er keine Druckbelastung aufzunehmen, sondern erfüllt nur Abdichtungsfunktionen.
• An die Heizelemente werden seitlich Randelemente angeschlossen, die bei der Montage so zugeschnitten werden, daß zur Wand hin ein Spiel von ca. 10 mm bleibt. Die entstehende Lücke wird durch eine an der Wand befestigte Abschlußleiste verdeckt. Quer zu den Heizkanälen werden die Elemente mit speziellen Abschlußelementen verschraubt, über denen die Zuleitungsrohre verlaufenC Fig. 4 ).
• Die Abschlußelemente bestehen aus einem oberen Abschlußblech (17) mit angeklebten Querbalken (20). it den beiden äußersten dieser Querbalken wird das Abschlußblech (17) an die Beschläge (5) bzw.
• (7) der Heizelemente geschraubt. Die Verbindungsrohre (21) bilden mit den entsprechenden Krümmern (22) und Anschlußrohren (23) genau passende Baugruppen, die durch Löcher im Abschlußblech (17) von oben durchgesteckt werden und in die Klebmuffe (13) des Heizschlauchs eingeklebt werden. Zuletzt wird das Randblech (18), das vorher dem Wandabstand entsprechend zugeschnitten wird, von unten mit dem oberen Abschlußblech (17) verschraubt, wobei der der Versteifung dienende Balken (19) gleichzeitig den Abschluß der Heizkanäle ergibt. Die zur Verwendung kommenden Schrauben sind Blechschrauben, die notfalls eine Demontage des Randblechs'zulassen, um Reperaturen zu ermöglichen.
• Die Deckenheizungselemente sind an der Unterseite mit einem Grundierungsanstrich versehen, über den nach der montage eine Dispersionsfarbe gestrichen wird. Dabei wird gleichzeitig der ungünstige Emissionskoeffizient des Aluminiums wesentlich verbessert. Rechnungen und Messungen an einem Prototyp des Systems ergaben bei einer Vorlauftemperatur von 200 C über Raumtemperatur eine Heizleistung von 108 i/m22 und bei einer Temperaturdifferenz von 260 C eine Heizleistung von 145 W/m2.
• Eine gewisse Schwierigkeit liegt in der eingeschränkten Möglichkeit zur Lampenaufhängung an der Decke. Zwischen den Heizkanälen können die Deckenelemente ohne weiteres durchbohrt werden, die Aufhängung von Lampen usw. muß aber an der über den Elementen befindlichen Deckenkonstruktion erfolgen.
• Ein Problem aller Niedertemperaturheizungen, die mit geringer Temperaturspreizung betrieben werden, besteht in dem großen Flüssigkeitsdurchsatz, der in Verbindung mit dem durch die langen Rohrleitungen entstehenden großen Widerstand zu erheblichen Pumpleistungen führt. Im Fall der hier beschriebenen Deckenheizung ist der Flüssigkeitsdruck außerdem so niedrig wie möglich zu halten, um ein Ausbeulen der Blechplatten zu vermeiden ( angewandt werden'ca. 0,2 m Wassersäule ).
• Ein niedriger Widerstand des vorgeschlagenen Systems wird erfindungsgemäß durch weitgehende Parallelschaltung der Heizschläuche erreicht, die außerdem im Vergleich zu den sonst üblichen Rohrleitungen einen verhältnismäßig großen Querschnitt von zB. 5 cm2 haben. Um einen gleichmäßigen Durchfluß durch die parallel geschalteten Heizkanäle zu erhalten, wird erfindungsgemäß das Schaltschema nach Fig. 5 angewandt. Die strichpunktierten Linien(28) deuten die Deckenheizelemente an, die von den Heizkanälen (27) durchzogen werden. Bei drei Kanälen pro Element wird der mittlere zur Hinleitung und die seitlichen zur Rückleitung verwendet.
• Bei der gewählten Anordnung sind alle Deckenheizelementreihen hinsichtlich des vom Wärmeträger zurückzulegenden Weges und der Zahl der Krümmer gleichwertig. Die Regelung erfolgt durch das als Nebenschluß wirkende Ventil (26), in dessen Nebenschlußzweig eine dem Widerstand der in dem betreffenden Zimmer zusammengeschalteten Heizkanale entsprechende Drosselstelle liegt. Unabhängig von der Regelung ist so die auf ein Zimmer entfallende Durchflußmenge immer die gleiche. Die Förderhöhe der Umwälzpumpe bleibt dadurch unabhängig von der Stellung der Regelventile.

Claims (3)

1. Patentansprüche Niedertemperatur - Deckenheizung in Elementbauweise für Verwendung eines flüssigen Wärmeträgers von niedriger Temperatur ( max. ca. 450 C ). Von der Erstellung des Gebäude - Rohbaus unabhängiger Aufbau in Elementbauweise, der auch zum nachträglichen Einbau in Altbauten geeignet ist.

   Die Konstruktion ist durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet: - Verwendung von Elementen in Sandwichbauweise deren Unter seite aus einer gut wärmeleitenden Blechplatte ( vorzugsweise aus Aluminium ) besteht, auf die die Wärme über breitflächig auf der Platte aufliegende, dünnwandige Kunststoffschläuche übertragen wird.

   - Verbindung der Elemente untereinander durch Beschlagteile, Winkelprofile (7 ) und Eckverbinder ( 5 ), die gemeinsam mit dem die Heizkanäle bildenden U- Profilen (2) auf die untere Platte der Heizelemente geklebt werden und durch diese Herstellung und ihre Form das genaue Zusammenpassen der Heizelemente sicherstellen. Im fertigen Verband ist jedes Element an drei Ecken mit Schrauben am Nachbarelement befestigt. Die bei der Montage unzugängliche, dem Eckverbinder (5) diagonal gegenüber liegende Ecke wird durch die schwalbenschwanzförmige Ausftihrung der Winkelprofile (7) festgelegt.

   Alternativ können die Beschläge auch so ausgeführt werden, daß sich beim'Zusammenschieben der Heizelemente eine Schnappverbindung ergibt, die eine Verschraubung überllüssig macht.

   In diesem Fall ist eine Zusätzliche Verklebung der Kanten der Heizelemente erforderlich, die natürlich auch im Fall der Verschraubung durchgeführt werden kann.

   Statt der Verwendung einer Blechplatte (1) mit in aufgeklebten U- Profilen verlegten Heizschläuchen kann die Unterseite der Heizelemente auch von sogenannten Rollbond - Platinen gebildet werden, die aus zwei aufeinander gewalzten Blechen mit eingearbeiteten Flüssigkeitskanälen bestehen. Die Verbindung kann dann mit Hilfe eines Wasserstecksystems erfolgen, wie es in verschiedenen Formen handelsüblich ist. Nach dem augenblicklichen Stand ist diese Lösung aber gegenüber dem Hauptvorschlag zu teuer.

   - Ausbildung der Oberseite der Sandwichelemente als blanke Metallplatte ( vorzugsweise aus Aluminium ). Dadurch niedrige Wärmeabstrahlung nach oben.
2. 2. Deckenheizungssystem nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß zur Wärmeübertragung dünnwandige Kunststoffolien in Form von Heizschläuchen verwendet werden, die zur Erzielung einer ausreichenden Längssteifigkeit für die Montage und zur Ermöglichung eines zuverlässigen Anschlusses der Zuleitungsrohre mit einem Formkörper aus halbhartem Polyäthylenschaum gefüllt sind, der auf dem Wärmeträger schwimmt.

   Die Zuleitungsrohre ( zB. aus PVC ) werden mit Hilfe einer in den Formkörper (12) mit breiten Flanschen (14) und (15) eingesetzten Klebmuffe (13) angeschlossen. Der obere Flansch (14) ist an der Unterseite mit einem auch auf Polyäthylen haftenden Kleblack beschichtet, der die durch den Druck des Schaumkörpers entstehende Abdichtung zusätzlich absichert.

   Ein Vorteil der Anordnung ist daß durch den Auftrieb des Formkörpers (12) und den Innendruck im Heizschlauch die Schlauchfolie ständig gegen den Flansch (14) gedrückt wird, so daß keine schälenden Kräfte an der Klebung wirken können.

   Alternativ kann auch eine Ausführung gewählt werden, bei der der Stabilisierungskörper außen auf die der Flüssigkeits leitung dienende Schlauchfolie aufkaschiert wird.
3. 3. Deckenheizsystem nach Anspruch 1) und 2), gekennzeichnet durch eine Anschlußweise, die zu einer Parallelschaltung der zu einer Zimmerdecke gehörenden Heizelementrethen führte bei der der gesamte 1Strömungsweg und die Zahl der Anschlußstücke für jede Elementreihe die gleiche ist. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Strömungsverteilung über die gesamte Fläche erreicht.

   Regelung durch einen über ein Dreiwegeventil gesteuerten Nebenschluß, der eine voneinander unabhängige Regelung der einzelnen Zimmer bei konstanter Förderhöhe der Umwälzpumpe ermöglicht.