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Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Heizelement, insbesondere
zur Verlegung auf Fußböden oder an Wänden, das von einem Wärmeträgermedium durchströmt
ist.
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Es sind Fußbodenheizungungen mit in Boden verlegten Heizungsrohren
aus Metall oder Kunststoff bekannt. Um bei den bekannten Fußbodenheizungen eine
gleichmäßige Wärmeverteilung im Fußboden zu erreichen, müssen die Heizungsrohre
mit vorgegebenen Abständen auf der Fläche des Fußbodens unter den Estrich angeordnet
sein, wobei bei der Verlegung großen Erfahrung und Sorgfalt notwendig ist. Nach
dem Verlegen unter dem Estrich ist eine Knderung am eingebauten Rohrsystem nicht
nehr möglich. Reparaturen sind sehr aufwen(tig.
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Es wurde daher schon vorgeschlagen, vergleiche DE-PS 28 19 385, eine
Montageplatte aus Schaumkunststoff zur Aufnahme von Fußbodenheizungsrohren in eingeformten
geraden oder gekrümmten Verlegungskanälen zu verwenden, bei welcher die Verlegungskanäle
in Form eines Quadratrasters angeordnet sind und im Quadratraster weitere kreisförmige
Verlegungskanäle verlaufen, die Rasterecken des Quadratrasters miteinander verbinden.
hierdurch wird eine Möglichkeit der Verlegung von Fußbodenheizungsrohren angegeben,
bei der unter größtmöglicher Verlegungs-Variabilität eine unsachgemäße Verlegung
mit zu engen Radien oder zu engen Abständen mit Sicherheit vermieden wird. Weiterhin
wird mit der bekannten Montageplatte die Verlegung insgesamt erleichtert und insbesondere
für den Nichtfachmann fehlerfrei ausführbar.
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Bei einer mit Heizungsrohren verlegten Fußbodenheizung, auch wenn
diese durch das Hilfemittel der Montageplatte leichter und fehlerfrei durchgeführt
werden kann, ergeben
sich doch eine Reihe von Nachteilen und technischen
Grenzen. Der Hontageaufwand ist trotz der @ontageplatte relativ hoch, verglichen
mit der Anlage einer Radiatorenheizung. Da die Verlegung unter sstrich erfolgt,
ist die Verlegung einer Fußbodenheizung zumeist nur in Neubauten technisch und finanziell
sinnvoll, in Altbauten dagegen mit wirtschaftlichem Aufwand zumeist nicht.
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Fußbodenheizungen sind andererseits Zentralheizungssystemen mit Radiatoren
oder anderen Wärmetauschern, wie sie heute noch überwiegend in Neubauten zur Anwendung
kommen, überlegen. Sie schaffen ein als sehr angenehm empfundenes Raumklima und
sparen infolge geringerer Vorlauftemperaturen erheblich Primärenergie. Solche Einsprarungen
Können bis zu @0 % der zugefunrten Wärmeenergie betragen. Wegen der geringeren Vorlauftemperatur
eignen sich Fußbodenheizungen auch bevorzugt zum Betrieb von mit Warmepumpen ausgerüsteten
Wärmezentralen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein insbesondere oberhalb des Estrichs
verlegbares Heizelement zur Verfügung zu stellen, mit dem die Eigenschaften einer
Fußbodenheizung weiter verbessert und bei gleicher Wärme-Abgabe die Vorlauftemperaturen
des Heizmediums weiter gesenkt werden können.
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weiter soll die Verlegung ohne Verwendung von zusätzlichen Verlegungshilfen
möglich sein, bei gleichzeitiger Verringerung des Montage-Aufwndes und größtmöglicher
Verlegungs-Variabilität. Inbesondere soll das Heizelement auch zur problemlosen
Verlegung in Altbauten geeignet sein.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Heizelement gelöst,
das flächenhaft ausgebildet ist, aus elastischem Material besteht und von Kanälon
für das Wärmeträgermedium durchzogen ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung entsteht ein heizelement,
das nit geringem Montageaufwand wie ein Teppich oder eine Matte verlegbar ist. Es
kann oberhalb des Estrichs bodendeckend verlegt und dann lediglich mit einen Fußbodenbelag
in Form eines Spannteppiche, von Bodenfliesen oder einer PVC-Schicht abgedeckt werden.
Infolge der sehr großen Wärmetauschfläche des neuen Heizelementes ist bei gleicher
Heizleistung dabei der Betrieb nit niedrigerer Vorlauftemperatur möglich.
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Eine Ausgestaltung sinnt vor, daß die Kanäle zwischen paralellen Leitorganen
ausgebildet sind und daß die Leitorgange röhrenförmige Kanäle mit vorzugsweise kreisförmigem
Querschnitt bilden. Die Ausbildung voneinander getrennter paralell angeordneter
röhrenförmiger Kanäle sorgt für die Einhaltung einer vorgebenen Strömungsrichtung
und gegebenenfalls filr die Einhaltung definierter Strömungsgeschwindigkeiten, die
für den gleichmäßigen Wärmetransport wichtig sind. Gleichzeitig wird durch die Leitorgane
die Druckfestigkeit des Heizelements positiv beeinflußt.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Heizelement
als einstückiges Formteil ausgebildet ist, welches von einen flachen Vielkanal-Hohlprofil
gebildet wird. Durch diese Ausgestaltung wird eine hohes Maß an Belastbarkeit bei
zugleich geringen Herstellungskosten erreicht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Formteil
als konfektionierte Tafel ri-it den folbenden Abmessungen ausgebildet ist: Breite
zwischen 50 und 100 crn, vorzugsweise ca. cjO cra, Länge zwischen 100 und 600 cm,
Dicke zwischen 6 und 12 mm, vorzugsweise zwischen 6 und 8 mm, Kanaldurchmesser zwischen
4 und 6 uran, vorzugsweise ca.
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5 n;n, Kanal-Mittenabstand zwischen 7,5 und 25 mm, vorzugsweise zwischen
10 und 15 mm.
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Bei einer Konfektionsbreite von ca. 80 cm, enthält z.B. ein Heizelement
mit 15 mm Kanal-Mittenabstand insgesamt 52 paralelle Heizmittelkanäle, beispielsweise
von 5 mm Durchmesser. I)ie Plattendicke kann dabei 10 ran betragen. Das Heizelement
nimmt eine insgesamt gleichmäßige Temperatur an, die nur geringfügig unter der des
Wärmeträgermediums liegt, so ergibt sich bei flächendeckender Belegung eines Raum-Fußbodens
eine ideale Wärmeübertragung. Dabei kann das Heizelement selbst als Fußbodenbelag
dienen oder durch einen Fußbodenbelag abgedeckt sein.
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Als weiterer Vorteil ergibt sich in jedem Fall eine erhebliche Verbesserung
der Systemregelbarkeit durch verringerte thermische Trägheit. Dadurch wird der Nachteil
konventioneller Fußbodenheizungen mit Rohren beseitigt, welcher darin besteht, daß
sich bei dieser eine Vor- bzw.
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Nachlaufzeit von mehreren Stunden ergibt, die eine schnelle Temperaturregelung
nur schwer möglich macht. Mit der Erfindung wird dagegen eine raunweise Temperaturregelung
in Minutenschnelle ermöLlicht. Ferner ist eine bisher nicht erreichbare Einsatzmöglichkeit
bei der Altbaumodernisierung gegeben, weil das Heizelement wegen seiner Flexibilität
und seines geringen Flächengewichtes, ebenso wie infolge der äußerst niedrigen Vorlauftenperatur,
selbst auf alten Fußböden verlet werden kann, ohne darJ hierbei Schwierig-Reiten
auftreten. Die Reduzierung der Systemtemperaturen, welche bei herkömmlichen Fußbodenheizungssystemen
Vorlauftemperaturen von ca. 45° C erfordern, auf vergleichsweise ca. 25 ° C - 30°
C bei Einsatz der erfindungsgemäßen Heizelemente, verringern auch die Wärmeverteilungsverluste
in den Zu- und Abführorganen, sowie in der Heizzentrale.
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Darüberhinaus wird der Anwendungsbereich von Wärmepumpen erheblich
gesteigert, weil im Primärbereich niedrigere Temperaturen wirtschaftlich genutzt
werden können.
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Um das Heizelement zur Auflage auf den Fußboden allein oder lediglich
unterhalb eines Fußbodenbelages geeignet zu machen, ist vorgesehen, daß das Tleizelement
als Bodenbelag ausgebildet ist, der eine zulässige Dauer-Flächenbelastung von mindestens
1 kg/cm2 aufweist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kanäle
ziira Zu- und Abführen von Heizmediuns in Gruppen an Sammelleitungen angeschlossen
sind, die in einer Sockelleiste angeordnet oder als Sockelleiste ausgebildet sind.
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So läßt sich eine nicht störende, gesteuerte und nicht aufwendige
Zu- und Abführung des Heizmediums erreichen.
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Zur wirtschaftlichen Herstellung, insbesondere zur vorteilhaften preisgünstigen
Erzeugung des erfindungsgemäßen Heizelementes in großen Stückzahlen, sieht ein entsprechendes
Verfahren vor, daß das Heizelement aus elastischem, extrudierbarem Kunststoff oder
Gummi mittels Extrusion durch einen, das Formnegativ als Spritzdüse aufweisenden
Spritzkopf, hergestellt wird. Der kunststoff oder'Gunni soll ca.
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850 oder 950 Shore Härte aufweisen. Bei diesen Härtegrad ergibt sich
ein Optimum zwischen Trittfestigkeit sowie Belastbarkeit und Elastizität.
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Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, die ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigen und aus denken weitere vorteilhafte
Einzelheiten entnehmbar sind.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 ein Einbau-Beispiel des erfindungsgemäßen
Heizelements bei einer Neubau-Decke im Schnitt, Fig. 2 ein Verlegungs-Beispiel des
erfindungsgemäßen Helzelerlentes auf dem Fußboden einer Alt-bau-Balkendecke im Schnitt,
Fig.
3 ein Verlegungs-Beispiel des erfindungsgemäßen Heizelements in ein Warm-Beet zur
Blumenaufzucht, Fig. 4 ein Ausführungs-Beispiel des Jjeizelementes mit Dimensions-Angaben,
im Schnitt, Fig. 5a und 5b je einen Anschluß eines Heizelements an Kanäle zum Zu-
und Abführen von Heizmedien, die als Socicelleiste ausbildet sind, im Schnitt, Fig.
6 eine Anordnung mehrerer Heizelemente in zwei Räumen, in Draufsicht, Fig. 7a und
7b einen Anschluß eines Umlenkkanales ohne (7a), und nit (7b) Stutzen zum Zu- und
Abführen von Heizmedium.
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Die Decke eines z.i3. Wohnungsneubau-Geschosses nach Fig. l besteht
von unten nach oben gesehen, zunächst aus der Beton-Massivdecke 1, die das tragende
Bauelement darstellt, Auf dieser liegt eine ca. 30 rnn dicke Dämmschicht 2, die
aus Schlackenwolle- oder Glasfaser-Filz besteht. Auf der Dämmschicht 2 ist ein gegossener
Estrich 3 aufgebracht, der aus ca. 25 mm hydraulisch abbindender Estrichmischung
besteht. Unmittelbar auf dem Estrich 3 ist nun das erfindungsgemaße Heizelement
4 verlegt. Auf dem Heizelement 4 liegt als Abschluß des Fußbodens und als Belag
des Heizelementes 4 z.B. ein Teppichboden 5.
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Die Verlegung des Heizelementes 4 unmittelbar unter dem Teppichboden
5 mit dem Vorteil, daß die Wärme unmittelbar über den Teppichboden 5 in den Raun
eintritt, führt vorteil-
haft dazu, daß mit sehr geringen Vorlauftemperaturen,
beispielsweise mit 25° C - 30° C, ein als wohltuend empfundenes Rautnkliina geschaffen
wird. Dies zeichnet sich dadurch aus, daß der Wärmegradient von unten nach oben
sehr klein und überall gleich ist. Deshalb Icann bei einer hohen Grad von Wohlempfinden
die Raumluft-Temperatur niedriger gehalten werden, als bei mit Radiatorenheizungen
erwärmten Räumen. Wegen der bei gleichem oder erhöhten Wohleripfinden niedrigereren
Raurluft-Terrtperatur, aber auch wegen der entsprechend niedrigeren Vorlauf-Temperatur
des Heizmediums, wird gegenüber herkömmlichen Heizungs-Systemen mit dem erfindungsgemäßen
Heizelement ein erheblicher Energie-Spareffekt erzielt. Es sinken nämlich auch die
Abstrahlungsverluste des Gebäudes, die Undichtigkeits-Ver luste durch Lufteirifall
an undichten Fenstern und Türen und die Verluste der Zu- und Ableitungen. Darüber
hinaus ist die Verlegung unkomplizierter als bei konventionellen Fußboden-Heizungen
mit einzeln verlegten Rohren oder Rohrschlangen und überdies leicht ohne Fehler
ausführbar.
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Schließlich läßt sich jeder beheizte Raun individuell und infolge
der wesentlich geringeren thermischen Trägheit, exakter und schneller regeln.
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Fig. 2 zeit eine Balkendecke 6 in einen Altbau. Diese besteht aus
tragenden Deckenbalken 7, unter denen die Deckenbeplankung 8 des darunterliegenden
Geschosses mit der Deckenputzschicht 9 angenagelt ist. Auf den tragenden Deckenbalken
7 ist eine Lage von Fußbodendielen 10 aufgenagelt. Diese bildeten bisher im Altbau
den eigentlichen Fußboden oder waren gegebenenfalls mit Linoleum oder mit einer
Teppichschicht, gegebenenfalls auch mit Parkett, belegt.
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Bei einer Heizungs-Sanierung unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Heizelemente 4 werden die Fußbodendielen 10 mit einer dünnen Filz-Zwischenschicht
11 belegt, die vorzugsweise auf die Fußbodendielen 10 aufgeklebt ist. Darauf werden
die erfindungsgemäßen Heizelemente 4 aufgelegt, arretiert und mit einen Teppichboden
o.ä. 5 bedeckt.
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Wie die Darstellung in Fig. 2 zeigt, ist mit Hilfe des Heizelementes
4 eine unkomplizierte und preisgünstige Heizungs-Altbausanierung mit Einbau einer
Fußbodenheizung möglich, die praktisch keinerlei baulicher Veränderungen bedarf.
Gegebenenfalls müssen höchstens die Türschwellen und Türen der geringen Höhendifferenz
des Heizungsbelages von knapp 20 mm angepaßt werden.
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Eine ganz andere Anwendungsmöglichkeit des Heizungselementes 4 nach
der Erfindung zeigt Fig. 3. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes Warm-Beet für
Blumenaufzucht, etwa in einem Treibhaus. Auf einer tragenden Blechplatte 12 befindet
sich eine Schicht von Schlacke oder Kieselsteinen 13. Darauf liegt lose das Heizelement
4. Auf dem Heizelenennt 4 liegt eine Schicht 14 eines Blumenerde/Torf-Gemisches
. Hierin befinden sich die zur Aufzucht vorgesehenen Pflanzen 15, deren Wachstum
mit geringem Wärmeaufwand erheblich beschleunigt werden kann.
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Mit dem Heizelenent 4 ergibt sich infolge der unkomplizierten Verlegung,
die irn vorliegenden Falle sehr wesentlich von Elastizitätseigenschaften des Heizelementes
4 profitiert, ein hervorragender Wirtschaftlichkeitsfaktor. Mit sehr geringen Vorlauftemperaturen
kann die Pflanzerde 14 des Warmbeetes von Wärme durchflutet werden, während die
Luft-Temperaturen im Gewächshaus erheblich niedriger liegen können, als dies bei
üblicher Ausstattung von Gewächshäusern nit bekannten Heizungssystemen der Fall
ist. Mit erheblich verbesserten Ergebnissen bei geringerem Einsatz von Primär-Energie
Irann daher mit der Heizelement 4 eine wirtschaftlichere Blumen- oder Gemüse-Aufzucht
erreicht werden.
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Fig. 4 zeit einen Teil es Ileizelenentes 4 im Schnitt. Es besteht
aus einer einstückig hergestellten Kunststoff- oder Gummiplatte 22, die in Abständen
"A"von Knälen 23 durchzogen ist. Die Kanäle 23 haben den Durchmesser "d". Die
Platte
22 die Dicke "D Aus der Darstellung etwa in natürlichen maßstab der Fig. 4 ist zu
erkennen, daß die Vielzahl der Kanäle 23 eine gleichmäßige Wärmeverteilung von dem
die Kanäle 23 durchströmenden l;ErmetrEgermedium in das material der Platte 22 gewahrleisten.
Bei den: gezeigten Beispiel beträgt der Abstand A 12,5 mm und die Gesamt-Konfektionsbreite
des Heizelementes 4 1000 mm. Dabei ergibt sich eine Zahl von 79 Kanälen 23. Die
Wärmetauschfläche der Kanäle 23 beträgt ca. 1400 cm2 je m2 Heizelementfläche. Die
Darstellung in Fi.g 4 zeigt dabei deutlich, da(': das zwischen benachbarten Kanälen
23 befindliche Material der Platte 22 parallele Leitorgane 24 bildet. Diese Leitorgane
24 bilden mit dem Ober- und Unterteil der Platte 22 den einstückig geformten Körper
des Heizelementes 4 und bewirken dessen Widerstandsfähigkeit als Bodenbelag mit
einer mindest Dauer-Flächenbelastung von wenigstens 1 Kilo pro cm2.
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Selbst wenn bei Punktbelastung mit höheren Werten eine teilweise örtliche
Deformierung des Heizelementes 4 erfolgen sollte, so ist doch insgesamt desen Funktionsfähigkeit
wegen der Vielzahl der einzelnen Kanäle nicht gefährdet.
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Fig. 5a und 5b zeigen je einen Schnitt entlang eines Kanales 23 ensprechend
der Schnittlinie V -- V in Fig. 4. In Fig. 5a ist das Heizelement 4 an einen Kanal
25 zurn Zu-oder Abführen des Heizmediums angeschlossen. Die Verbindung: zwischen
dem Kanal 25 und den Heizelement 4 geschieht durch Kleben oder Schweißen. Eine etwas
andere Ausführung der Verbindung des Heizelementes 4 mit einer Samnelleitung 26
zeigt Fig. 5b. Dabei hat das Heizelement 4 einen verbreiterten Mündungsbereich 25,
der über die Mündung 28 der Sammelleitung 26 geschoben und in dieser Lage durch
Verschweißen oder Kleben verbunden ist. Zwischenlagen 29, 29' aus Filz oder Kunststoff
dienen der besseren Auflage des Heizelementes 4 und zur1 Höhenausgleich gegenüber
dem Kanal 25 bzw. der Anschlußpartie der Sarmmelleitung 26.
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Fig. 6 zeit eine Verlegungsbeispiel für mehrere Heizelemente 4 in
zwei Wohnräumen 30 und 31. In Raun 30 tritt Heizmedium beim Anschluß 32 in das Heizelement
4 ein und wird in Richtung der Pfeile 36 jeweils mäanderförmig von einen Heizelement
lt zum anderen weiter lreleitet. Dabei wird es am jeweils entgegengesetzten Ende
jedes Heizelementes 4 von einem Umlenkkanal 38 oder 41 aus eincr Hälfte des Heizelementes
4 in die andere Hälfte des Heizelementes 4 umgelenkt, -wie dies durch Pfeile 39
und 40 angedeutet ist.
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Durch den Anschluß 33 wird das Heizmedium in den Rücklauf gefördert.
In Raum 30 tritt entsprechend heizmedium durch den Anschluß 34 in die Iieizelemente
4 ein und verläßt diese durch den Anschluß 35 zum Rücklauf. Die Anordnung zeigt
die ganzflächige Belegung des Raumbodens in den Räumen 30 und 31 mit Hilfe von insgesamt
7 Bahnen mit je 1 rieter Breite.
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Sammel- und Überführungsleitungen 41 und 38 für das Heizmedium mit
Anschlußstutzen 34 für Zulauf bzw. Ablauf zeigen Fig. 7a und 7b. Auch bei diesen
Ausführungen sind die Verbindungen zwischen dem Heizelement 4 und dem Umlenkkanal
38 bzw. den Sammelkanal 41 durch Schweißung oder Klebung hergestellt.