DE2248228A1

DE2248228A1 - Regelbare fluessigkeitsflaechenheizung mit gleichmaessiger oberflaechentemperatur

Info

Publication number: DE2248228A1
Application number: DE19722248228
Authority: DE
Inventors: Hans Dr-Ing Lutz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-10-02
Filing date: 1972-10-02
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2248228C3; FR2201447A1; DE2248228B2; ES419245A1; CH571691A5; FR2201447B1

Description

DR.-ING. HANS LUTZ Blatt zum Schreiben vom:

Regelbare Flüssigkeitsflächenheizung mit gleichmässiger Oberfl ächentemperatur

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsflächenheizung/ insbesondere Fussboden- und/oder Wandheizung, mit Heizrohren, die von Wärmeleitblechen halbseitig umschlossen in Kanälen vorgefertigter Elemente verlegt sind.

Flächenheizungen, insbesondere Fussbodenheizungen dienen entweder dazu, z. B. kalte Steinfussböden zur Vermeidung von Fusskälte zu erwärmen, ohne die Eigenschaft beanspruchen zu wollen als Vollheizung zu fungieren, oder sie werden aus wirtschaftlichen Gründen zur VoII-beheizung von Räumen herangezogen.

In letzterem Fall ist es wegen der aus hygienischer Sicht begrenzten Oberflächentemperatur wichtig, möglichst an jeder Stelle der beheizten Fläche gleiche Oberflächentemperaturen zu erzielen um damit an jeder Stelle des Raums die maximale erreichbare Wärmeabgabe zu ermöglichen. Be? dem niedrigen Temperaturunterschied zwischen Heizfläche und Raumluft, der beispielsweise bei Fussbodenheizungen zur Verfugung steht (z. B. bei Lufttemperatur von 21 ° C und Fussbodentemperatur von maximal 26 ° C nur 5 K) bedeutet eine Absenkung der Fussbodentemperatur um 1 K eine Verminderung der Wärmeabgabe um 20 %. Aus diesem Grund ist es wichtig bei FlUssigkeitsfussbodenheizungen sicherzustellen, dass die Oberflächentemperatur und damit die Wärmeabgabe an jeder Stelle der zu beheizenden Fussbodenflachen gleich hoch ist.

ORIGINAL INSPECTED

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DRHNG. HANS LJUTZ Blatt 2 zum Schreiben vom:

Es sind Flüssigkeitsflächenheizungen bekannt, bei denen das wärmetransportierende Medium in einem Führungsrohr aus Metall oder Kunststoff geleitet «rd, das von Erdreich (Beheizung von Freiflächen) Beton o. ä. festen Stoffen direkt umschlossen ist und die Erwärrrung der Umgebung bzw. der zu beheizenden Fläche somit direkt durch Wärmeleitung erfolgt. Diese Systeme erfordern im allgemeinen niedrige Vorlauftemperaturen im Heizrohr, da der Wärmeübergang vom Rohr zur Heizfläche unmittelbar erfolgt. (Sanitärtechnik Nr. 5, 1961, Rietschel-Raiss Heiz- und Klimatechnik, 15. Aufl. S. 184).

Weiterhin sind Flüssigkeitsflächenheizungen bekannt, bei denen die Heizrohre frei und beweglich in Kanälen liegen, die Wärmeabgabe an das umgebende Medium sowohl durch Wärmeleitung (direkter Wärmekontakt an der berührenden Stelle) als auch durch Konvektion und Strahlung im Bereich der umgebenden Luft erfolgt. Es gibt hierbei Systeme, bei denen die rohrführenden Kanäle in wärmeleitende Schichten eingebettet sind, die Wärme verteilung somit in dieser Schicht stattfindet und Systeme, in denen die Kanäle in wärmedämmendes Material eingefräst sind und zum Zwecke der Wärmeverteilung von Wärmeleitblechen halbseitig umschlossen sind (Deutsches Gebrauchsmuster 6909486, Stramax AG Zürich).

Weiterhin sind Systeme mit gerillten Verbundplatten bekannt, die aus 2 Schichten aufgebaut sind, aus einer unteren wärmedämmenden Schicht und einer oberen Schicht aus mineralischem Mörtelmaterial. (Haustechnische Rundschau 1972, Nr. 8, S. 198).

Es sind auch Fussbodenheizungen bekannt, bei denen die wärmeführenden Rohre in vorgeformten Tonhohlkörpern geführt werden und mit Hilfe von metallischen, die Heizrohre halbseitig umschliessenden Lamellenbleche die Wärme an die FussbodenoberfIäche weiterleiten (Rietschel-Raiss: Heiz-und Klimatechnik 15. Aufl. S. 185).

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DRHNG. HANS LUTZ Blatt 3 zum Schreiben vom:

Des weiteren ist ein Heizungssystem bekannt geworden bei dem elektrische Heizleitungen in einem Unterboden in Kanälen lose zum Zwecke der Entfeuchtung des Unterbodens verlegt sind, wobei die Feuchtigkeit Über die Heizkanäle zu Querkanälen gefuhrt wird, die an den Begrenzungsflächen des Raums ins Freie münden (Patent-Nr. 1255 899).

Bei allen diesen Flächenheizsystemen sind die Heizrohre so verlegt, dass sie mäanderförmig in einer Ebene innerhalb der zu beheizenden Konstruktion geführt werden. Der Abstand der Rohre ist von der Art des Wärmeübergangs vom Rohr an die Umgebung abhängig und kann bei Systemen mit direktem Wärmeübergang grosser gehalten werden als bei Systemen mit Heizrohren in Kanälen. Insgesamt gesehen, stellt der aus wärmetechnischen Gründen erforderliche Rohrabstand von der Verlegetechnik her gesehen besondere Anforderungen an das Material des Rohres bzw. den Arbeitsaufwand zur einwandfreien Verlegung. Beispielsweise müssen metallische Röhren als Rohrregister im Werk vorgefertigt, in vorgebogenem Zustand an die Baustelle verbracht und mit relativ hohem Arbeitsaufwand eingebracht werden (vgl. Deutsches Kupferinstitut, Kupferrohr in der Heizungstechnik, 1969, S. 111 - 115) oder an Ort und Stelle mit Hilfe von Schablonen und Vorrichtungen, meist in Verbindung mit einer Wärmebehandlung der Rohre in die vorgeschriebene Form gebracht werden. Diese Verfahren sind sowohl vom Material- als auch vom Arbeitsaufwand her gesehen so aufwendig und teuer, dass sie allein aus wirtschaftlichen Erwägungen nur eine begrenzte Anwendung finden können.

Bei der Verwendung von Kunststoffrohren zur Führung des Heizmediums hängt die bei Flächenheizungen anwendbare Verlegetechnik von der Dimension des Rohres (Aussendurchmesser und Wanddicke), und den elastischen Eigenschaften (Elastizitätsmodul) des Rohrmaterials ab.

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DRHNG. HANS LUTZ Blatt 4 zum Schreiben vom:

Es sind hier Verlegeverfahren bekannt, bei denen während der Montage heisses Wasser durch die Rohre geführt werden muss, um eine ausreichende Flexibilität während der Montage zu erzielen. Dies erfordert spezielle Vorbereitungen und Aufwendungen apparativer Art um eine Verlegung zu ermöglichen ("Warmverlegung").

Es sind auch Systeme bekannt, bei denen Kunststoffrohre zwar "kalt" verlegt werden, bei denen zur Erzielung des erforderlichen geringen Heizrohrabstandes jedoch eine mäanderförmige Verlegung nicht möglich ist, da der zur Verhinderung von Einknickungen (bewirkt Querschnittsverengung bzw. totale Drosselung des Heizmediumffusses) erforderliche und vorgeschriebene minimale Biegeradius an den Umlenkstellen unterschritten würde. Ausserdem darf damit keine Einbusse an Sicherheit und Lebensdauer des Systems verbunden sein.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die in vielen Literaturstellen bemängelte schlechte Regelbarkeit von Flächenheizungen, insbesondere Fussbodenheizungen zu verbessern, ohne sich durch Verringerung der Wärmespeicherung der tragenden Deckschicht (Estrich o. ä.) den Nachteil einer erhöhten Welligkeit der Oberflächentemperatur einzuhandeln. Das heisst, es soll eine möglichst direkt wirkende Flächenheizung geschaffen werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, mit Hilfe von "kalt-verlegten" Kunststoffrohren als Heizrohr die oben angeführte gleichmässige Oberflächentemperatur zu erzielen.

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DRHNG. HANS LUTZ Blatt . 5 zum Schreiben vom:

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Wärmeleitbleche die gesamte zu beheizende Fläche überdecken und dass die in den Kanälen befindlichen Heizrohre parallel - bifilar verlaufen. Eine auf diese Weise aufgebaute Flächenheizung weist in der Mittenzone der zu beheizenden Fläche parallel verlaufende Kanäle gleich grossen Abstands auf, die mit Wärme leitblechen vollflächig ausgelegt ist, wobei im Bereich der Umkehrkanäle, d. h. an den Uberkreuzungsstellen das ,vorgefertigte Element so breit und tief ausgefräst ist, um den Heizrohren die Möglichkeit der Wärmeausdehnung und der Überkreuzung zu geben. An den Rändern und^zwischen den Kanälen verbleibt jedoch noch soviel Restmaterial des Elementes erhalten um einer darüberl legenden Abdeckplatte eine ausreichende Abstützung nach unten zu gewähren. Das vorgefertigte Element der Mittenzone und/oder der Umkehrzone besteht aus gut wärmedämmendem Material, beispielsweise aus Polyurethanschaum oder Polystyrol hartschaum oder auch aus leicht bearbeitbarem insbesondere schneidbarem Material, z. B. Leichtbeton, Kunstholz oder Kunststoff (Materialien der Wärmeleitfähigkeitsklasse 0,1 bis 0,4 bestehen.

Die Heizrohre sind flexibel und bestehen im Normalfall aus Kunststoffen, können jedoch auch als Metallrohre mit oder ohne Kunstsfoffummantelung ausgeführt werden.

Die Wärmeleitbleche innerhalb der Kanäle können entweder mit homogener Rillenführung oder auch mit nach innen ragenden einander gegenüber liegenden Ausbuchtungen versehen werden, deren lichter Abstand geringer als der Aussendurchmesser des Heizrohres ist. Die die Wärmeleitbleche und die Kanäle der Heizrohre abschliessende Deckschicht kann je nach den wärmefechnischen Erfordernissen aus wärmedämmendem Material (Wärmebremse) oder aus einem gut wärmeleitenden Material gebildet werden.

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DR-ING. HANS LUTZ

Blptt

zum Schreiben vom:

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen darin, dass durch die besondere Art des Konstruktionsaufbaus, der Verwendung vorgefertigter Teile (Elemente der Mittenzone bzw. der Umkehrzone, profilierte Wärmeleitbleche) sowie durch die spezielle Heizrohrführung eine Flächenheizung erstellt werden kann, die verschiedene heizungstechnische, montagetechnische und wirtschaftliche Vorteile bei voller Erhaltung der Sicherheit in sich vereinigt.

Die heizungstechnischen Vorteile, d. h. Gleichmässigkeit der Oberflächentemperatur, entstehen dadurch, dass durch die Kombination der parallel - bifilaren Verlegetechnik mit den voll fläch ig ausgelegten Wärme leitblechen die abdeckende, wärmeabgebende Heizflächenschicht unabhängig wird von der Dicke und/oder der Wäimequerleitfählgkeit. Dieser Vorteil wird selbst bei massig wärmeleitenden und wenig wärmespeichernden Deckschichten wie Holzspanplatten oder Parkett erreicht. Regelungstechnisch kann dies dadurch genutzt werden, dass durch eine Durchflussmengenregelung (ζ. B. Thermostatventile) die Temperaturspreizung Vorlauf-Rucklauf zur Regelung herangezogen wird und sich durch ein gleichmässiges Anheben bzw. Absenken der Temperatur an der Heizfläche eine Anpassung an den spezifischen Wärmebedarf des zu beheizenden Raums erzielen lässt. Konstruktive Massnahmen zur Erzielung dieser Anpassung insbesondere die Veränderung des Rohrabstandes können dadurch entfallen, was zu einer weiteren Vereinfachung der Verlegetechnik und der Berechnung solcher Anlagen beiträgt.

Das In die Kanäle eingelegte Heizrohr kann mühelos, d. h. ohne Zuhilfenahme von Vorrichtungen oder Wärmebehandlungsverfahren und ohne die herstellungsmässig vorgeschriebenen Mindestbiegeradien zu unterschreiten in der oben beschriebenen Weise in die Umkehrkanäle eingelegt werden und wird über seine gesamte Länge in der geschlossenen Flächenheizkonstrukrion ohne Verbindungsstelle, Schweisssteile oder Fitting endlos verlegt.

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DRHNG. HANS LUTZ Blatt 7 zum Schreiben vom:

Unter den oben angeführten Aspekten kommt der erfindungsgemässen Flächenheizung neben den heizungstechnischen Vorteilen wegen der montagetechnischen Vorteile auch eine beachtliche wirtschaftliche Bedeutung zu.

Έίη Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 schematisch die bifilare Verlegetechnik der Heizrohre in Draufsicht

Fig. 2 eine Detailvergrösserung e (Element der Umkehrzone) der Figur 1

Fig. 3 Schnitt a-a der Figur 2
Fig. 4 Schnitt b-b der Figur 2

Fig. 5 eine Detailvergrösserung f (Element der Mittenzone)

der Figur 1, im unteren Teil mit Wärmeleitblechen ausgelegt

Fig. 6 Schnitt c-c der Figur 5

Fig. 7 Detailvergrösserung d der Figur 6

In die Kanäle 2, 4 der vorgefertigten Elemente (Figur 2 bzw. Figur 5) sind die Wärmeleitbleche lose, aber aneinanderstossend eingelegt, wobei zur Erzielung eines festen Verbundes die Stösse zwischen zwei benachbarten Blechen 1 gegenüber den Stössen der Elemente (Figur 2 bzw. 5) versetzt sein können. Die Heizrohre 3 sind nun in die Wärmeleitbleche 1 eingelegt, wobei im Bereich der Ausbuchtungen 5 beim Einlegen ein Widerstand zu überwinden ist, der jedoch anschliessend das Rohr 3 am Herausspringen aus der Rille des Wärmeleitblechs hindert.*

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DRHNG. HANS LUTZ Blatt 8 zum Schreiben vom:

Figur 1 zeigt die parallel - bifilare Verlegetechnik, durch die in jeweils benachbarten Rillen im Wechsel Vorlaufrohr und Rücklaufrohr zu liegen kommen. Im Abstand von je 4 Rillen erfolgt 1 Überkreuzung der Heizrohre 3 (Fig. 1). Diese Überkreuzungen werden ermöglicht durch die auf mindestens den doppelten Rohrdurchmesser vertiefte Ausfräsung der Umkehrkanäle 4.

Die Ein- und Ausfuhrung des Rohres 3 aus dem Raum erfolgt an derselben Stelle und kann zur Vermeidung von MauerdurchbrUchen über Flure und Korridore zur Verteilerbatterie hin erfolgen.

Zwischen den Kanälen 2,4 stehen die erhabenen Stützen (6) zur Aufnahme des Flächendrucks der oben aufliegenden Abdeckplatte.

Die in Figur 7 auf die Wärmeleitbleche 1 aufgelegte Abdeckplatte 7, kann wahlweise aus wärmedämmendem oder wärmeleitendem Material bestehen. Hat diese Abdeckplatte 7, wie bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die Funktion der statischen Lastverteilung zu übernehmen, wird sie vorteilhafterweise als Holzspanplatte mit Nut und Feder ausgebildet und in regelmässigen Abständen durch den Schlitz zwischen Wärmeleitblechen 1 gegen eine in das Element (Figur 2 oder 5) von unten eingelassene Holzleiste verschraubt. Dieser Aufbau ermöglicht die geringe Konstruktionshöhe von nur 5 bis 7 cm zwischen Rohfussboden und Unterkante Gehbelag. Dieser Aufbau ist von der Heizfunktion als Direktheizung mit günstigen Regel eigenschaften zu betrachten. Die bei den bekannten Flächenheizungen vorhandenen Aufheizzeitkonstanten von 8 bis 12 Stunden reduzieren sich hier je nach Vorlauftemperatur auf Werte von 1 bis 3 Stunden.

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DR.-ING. HANS LUTZ Blatt 9 zum Schreiben vom:

Bei weiteren Ausführungen als Wandheizung kann die Biene der Wärmeleitbleche direkt mit furnierten Wandpaneelen beklebt oder mit vorgefertigten Gipskartonplatten belegt werden. Auch hier lässt sich die Abdeckplatte mit einfachen Mitteln durch die Schlitze der Wärmeleitbleche 1 gegen den Untergrund mit Schrauben befestigen.

Indirekt lässt sich das erfindungsgemässe Heizungssystem als Speicherheizung (z. B. Elektro-) mit guten Regeleigenschaften einsetzen. Dabei wirddie sonst bei Elektrofussbodenheizung ausschliesslich im Fussbodenaufbau gespeicherte Wärme dezentral in Warmwasserspeicherbehältern durchgeführt und die Wärmeenergie nach Bedarf angefordert oder gestoppt.

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Claims

DRHNG. HANS LUTZ Blatt jfO zum Schreiben vom:

Patentansprüche

( l.JFIächenheizung, insbesondere Fussboden- und/oder Wandheizung, mit Heizrohren, die von Wärmeleitblechen halbseitig umschlossen, in Kanälen vorgefertigter Elemente verlegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbleche (1) die gesamte zu beheizende Fläche überdecken und dass die in den Kanälen(2 und 4) befindlichen Heizrohre (3) parallel- bifilar verlaufen.
2. Flächenheizung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (Fig. 5) mit parallel verlaufenden Kanälen (2) versehen sind (Mittenzone der zu beheizenden Fläche).
3. Flächenheizung nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (Fig. 2) mit sich überkreuzenden bogenförmig ausgebildeten Kanälen (4) versehen sind (Umkehrzone der Heizrohre).
4. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (4) im Bereich der Uberkreuzungen der Rohre (3) mindestens eine Tiefe des doppelten Rohrdurchmessers

: aufweisen.
5. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (Fig. 2 und Fig. 5) aus wärmedämmendem Material bestehen.
6. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (Fig. 2 und Fig. 5) aus Polyurethanhartschaum bestehen.

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DR.-ING. HANS LUTZ Blatt j* zum Schreiben vom:
7. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (Fig. 2 und Fig. 5) aus Polystyrolhartschaum bestehen.
8. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgefertigten Elemente (Fig. 2 und Fig. 5) aus wärmeleitendem Material der Wärmeleitfähigkeitsklasse 0,1 bis 0,4 kcal/mh°C bestehen.
9. Flächenheizung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) flexibel ausgebildet sind.
10. Flächenheizung nach Anspruch 1 und/oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) zwischen Vor- und Rücklauf-Anschlusssteile endlos verlegt sind.
Π . Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche .1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) aus Kunststoff bestehen.
12. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) aus Metall bestehen .
13. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitbleche (1) innerhalb der Kanäle (2) mit zwei nach innen ragenden einander gegenüberliegenden Ausbuchtungen (5) versehen sind (Fig. 7).

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DRHNG. HANS LUTZ Blatt 10 zum Schreiben vom:
14. Flächenheizung nach Anspruch 1 und/oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärme leitblech (1) mit einer Rille versehen ist und die Fläche zwischen zwei benachbarten Kanälen (2)

}e zur Hälfte bedeckt.
15. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die, die Wärmeleitbleche (1) abdeckende Schicht (7) aus wärmedämmendem Material besteht.
16. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die, die Wärmeleitbleche (1)
abdeckende Schicht (7) aus wärmeleitendem Material besteht.
17. Flächenheizung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den
parallel verlaufenden Heizrohren gleich gross ist.

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