DD144597A5 - Waermeuebertragungssystem - Google Patents

Abstract

W ärmeüber tr agungs sy stei$, insbesondere Fußbodenheizung mit ovalen oder elliptischen Kun s'ts to ff rohren* Das Ziel der Erfindung ist in der Erhöhung des Wirkungsgrades sowie in der

Description

Berlin,d.8.*lO*1979 AP 3 24 Ή/213 845 55 543/24

Wärmeübertragungssystem.

der Erfindung;

Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungssystem, bestehend aus in einem abbindefähigen.oder erhärteten Medium angeordneten Rohren aus Kunststoff, deren Lage gegenüber dem Unterboden durch Halterungen fixiert ist_β .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Wärmeübertragungssysteme sind bereits bekannt« Derartige Wärmeübertragungssysteme, die auch als Großflächen-Wärme·*. Übertragungssysteme bezeichnet werden, werden beispielsweise in Verbindung mit Hiedertemperatur^Heizungssystemen, insbesondere mit Fußbodenheizungssystemen verwendete Bei diesen Wärmeübertragungssystemen wird im allgemeinen auf einen Unterboden,'beispielsweise Rohbeton_? eine Wärmedämmschicht aufgebracht, auf welcher mittels Leisten aus Metall oder dergleichen Halterungen zur Aufnahme von Kunststoffrohren fixiert werden«

Haoh Anordnung der Kunststoffrohre oder eines endlosen Kunststoffrohres in den augehörigen Halterungen werden die Kirnst-». stöffrohre zusammen mit den Halterungen in einen'Estrich, beispielsweise Zementestrich_g eingebettete Die Rohre werden im allgemeinen aus Polypropylen oder Polyäthylen mit glatter Oberfläche hergestellt und sind auf der^ Vförrnedämmung mittels der Halterungen schlangen-, mäander- oder .spiralförmig ver-»/ legt« Die zum Einsatz gekommenen Rohre haben bisher grundsätzlich kreisförmigen Querschnitte, Die beschriebenen V/ärme» übertragungssysteme beinhalten verschiedene Nachteile_fr Während dos AbbindeVorganges oder ErhärtungsVorganges des Estrichs können sich zwischen dem Kunststoffrohr und dem

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Estrich. Luft spalte bilden, die den Wärmeübergang vom Rohr zum Estrich erheblich reduzieren/ was eine Verringerung des' Wirkungsgrades zur Folge hat» Dieser Nachteil ist besonders bemerkenswert bei Heiaungssystemen_s wie Me der temperatur-Heizungssystemen, die mit einer geringen Vorlauftemperatur arbeiten und bei schlechtem Y/ärmeübergang eine höhere Heizleistung, d» h© eine höhere Vorlauftemperatur_s erfordern* Medertemperatur-Heizungssysteme werden auch häufig in Verbindung mit Wärmepumpen verwendet, so daß der reduzierte Wirkungsgrad nicht durch höhere Heizenergie ausgeglichen werden kann»

Die zwischen den Rohren aus Kunststoff und dem Estrich auftretenden Luftspalte verhindern außerdem eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Estrich und dem Rohr* so daß infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Estrichmaterials und des Kunststoffmaterials der Rohre beim Anfahren und Abschalten des Wärmeüberträgungs systems sowie bei Regelvorgängen ein wiederholtes Schieben des Rohres gegenüber dem Estrich möglich ist_f was im Laufe der Zeit zur Zerstörung des Rohres oder der Rohre führen kann«,

Die Erfindung verfolgt das Ziel_? ein Wärmeübertragungssystem so auszurüsten^ daß eine Verringerung der Bau« bzw_e Bodennähe möglich ist und der Wirkungsgrad erhöht wird_e

Darlegung des Wesens der Erfindung ./

Der Erfindung liegt die Auf gäbe zugrunde _f. ein V/ärmeübertragungssystem_? bestehend aus in einem abbindefähigen oder erhärteten Medium angeordneten Rohren aus Kunststoff ₉ deren Lage gegen»«· . . '

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über dem Unterboden durch Halterungen fixiert ist, zu schaff en₉ das eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Estrich und Rohr gewährleistet und ein unkontrol·- liertes und additives Wandern des Rohres im Estrich infolge der unterschiedlichen Y/ärmeaUsdehnungskoeffizienten zwischen Estrich und Kunststoff material im Heizbetrieb zu beseitigen sowie die gleichmäßige Oberflächentemperatur des Estrichs und des darauf befindlichen Bodenbelages zu erreichen» . ;

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst_s daß die Rohre zumindest im überwiegenden Bereich ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweisen«

Vorteilhafterweise steht die große Achse des elliptischen Rohr-Querschnitts senkrecht zur Oberfläche des Unterbodens« Besonders zweckmäßig ist es, wenn die große Achse des elliptischen Rohr-Querschnitts parallel zur Oberfläche des Unterbodens liegt« Nach der Erfindung weist jedes Rohr wenigstens einen ersten Bereich auf, über welchen die große Achse senk» recht zur Oberfläche des Unterbodens'liegt, sowie wenigstens· einen zweiten Bereich^ über den die große Achse parallel zur Oberfläche des Unterbodens liegt_ö Vorzugsweise liegt im Bereich von Biegungen der. Rohre die große Achse senkrecht zur Oberfläche des Unterbodens und im Bereich von weitgehend geraden Bereichen der Rohre die große Achse parallel zur terboden«°Oberf lache« *

In weiterer Ausführung der Erfindung sind die Rohre einem Endlosrohr gebildete Zweckmäßigerweise erfolgt am Ende der Rohre ein ,Übergang auf einen kreisringförmigen Querschnitt Von besonderem Vorteil ist es_? daß die Rohre umfangsmäßig verlaufende Ringe aufweisen?"die in Abstand zueinander .vorgesehen sind«.

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Die Ringe an den Rohren sind vorteilhafterweise angeformt« ..Vorzugsweise, weisen die Rohre zumindest über den größten .

Teil ihrer Länge elliptischen oder ovalen Querschnitt, auf _o

Die weitgehend elliptische oder allgemein ovale Querschnittsform der Rohre aus Kunststoff führt dazuj, daß im Betrieb des Wärmeübertragungssystems von dem durch die Rohre geführten Wärmeübertragungsmedium ein Druck auf die Innenwand der Rohre ausgeübt wird _s der zu einer Verformung des elliptischen Querschnitts führte Der die Verformung des elliptischen Rohrquerschnittes bewirkende Innendruck des Wärmeübertragungsmediums bewirkt insbesondere in dem Bereich des Rohres eine Verformung, welcher den größten Krümmungsradius hat, so daß die betreffende Rohrwand satt und kraft schlüssig an dem zugeordneten Wandbereich des erhärteten Estrichs anliegt« Da der Rohrbereich mit großem Krümmungsradius den größeren Teil · des RohrurafangfS darstellt, ergibt sich eine wesentliche Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Kunststoffrohr' und dem Estrich«. Dadurch ergibt sich, auch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen des. Estrich und den Rohren, die ein unkontrolliertes und 'additives Wandern des Rohres im Estrich als Folge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Estrich- und Kunststoff materials im Heizbetrieb verhin-' derte Durch zusätzliches über die Rohrlänge verteilt-vorgesehene Rippen läßt sich der Wanderungseffekt des Rohres noch sicherer unterbinden©

Die Anordnung der Rohre im Estrich auf solche Weise_? daß die große Achse des Rohrquerschnittes senkrecht zum Unterboden liegtj erleichtert das Biegen der Rohre bei deren Verlegung vor dem Aufbringen des Estrichs*· Die Anordnung der Rohre mit der größeren Achse des Eohrqiier schnitt es parallel zum ünter-

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boden kann vorteilhafterweise eine Verringerung der Bau- bzwe Bodenhöhe des Wärmeübertragungs syst ems zur Folge haben» Aufgrund des verbesserten Wärmeübergangs zwischen dem Kunststoffrohr und dem Estrich ergibt sich ein höherer Wirkungsgradg d« h» , im Gegensatz zu den bekannten Fußbodenheizungen mit Kunststoffrohren kreisförmigen Querschnitts wird die gleiche Fußboden-Oberflächentemperatur bei niedrigerer Vorlauftemperatur erhalten© Außerdem wird eine gleichmäßige Oberflächentemperatur des Estrichs sowie des darauf befindlichen Bodenbelags erreicht, insbesondere in dem Pall, in welchem sich die Rohre sehr nahe an der Wärmedämmschicht befinden« I ·

Beim Einsatz eines stehenden ovalen Rohres ergibt sich erfindungsgemäß folgender Vorteilί Der Druck des Heizmediums auf die innere Rohrfläche bewirkt, daß im Bereich der beiden Rohrscheitel der Rohrdurehmesser verkleinert und ein Luftspalt zum Estrich gebildet wird, während im Bereich des Rohres mit großem Krümmungsradius Luftspalte durch die Rohrausdehnung in diesem Bereich verhindert werden» Damit wird eine bessere, gleichmäßigere ¥/ärmeab strahlung erreicht, nämlich ein besserer Wärmeübergang zwischen dem Estrich und den Rohrflächen mit großem lirümmungsradius _r als es bisher möglich war, was in diesem Bereich zu einer höheren Oberflächentemperatur führtj während die Wärmeabstrahlung an den Rohrscheiteln nach oben und unten infolge der dort gebildeten Luftspalte reduziert wird, was zu einer Verringerimg des peraturwertes an der Bodenoberfläche im Bereich der Rohrscheitel führt, wo ansonsten eine höhere Oberflächentemperatur gemessen würdö_e

Das erfindungsgemäße Großfiächen-Wärmeübertragungssystem eignet sich besonders zur Anwendung bei Fußbodenheizungen,

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sogenannten Iiiedertemperatur~Fußbode:nheizungen_s die mit niedriger Vorlauftemperatur in Verbindung mit einem herkömmlichen Heizsystem oder mit Wärmepumpen arbeiten*

Ausführungsbei spiel -·

Die Erfindung soll nachstehend anhand bevorzugter Ausfüh~ rungsformen des Wärmeübertragungssystems näher erläutert In der zugehörigen Zeichnung zeigern

Pig« 1ϊ eine Schnittansicht durch den Aufbau eines Wärmeübertragung ssystems _s .

Fig# 2: eine Fig* 1 entsprechende Aufsicht einer abgewandelten Ausführungsform des Wärmeübertragungssystems_s

Pig* 3s eine schematische Darstellung eines RohrabSchnitts im Bereich seiner Biegung$

Pig* "4s einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Pig» 3?

Pig« 5£ eine Aufsicht auf einen Teil eines verlegten Rohres ' mit Halterungen, ·

Pig*-6: eine bevorzugte Ausführungsform·eines Rohres_f Flg. 7s einen Schnitt entlang der Linie VII-.VII in Fig* 6_β

Unter Bezugnahme auf Pig« 1 und 2 wird der grundsätzliche Aufbau eines Wärmeübertragungssystems beschrieben^ wie es für Fußbodenheizungen Anwendung findet«, Auf einen Unterboden 1, beispielsweise den Rohbeton_? wird eine. Wäiinedämmschicht aus einem beliebigen wärmedämmenden Material aufgebrachte

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Auf die Wärmedämmschicht 2 werden in vorgegebener Anordnung und in Abstand sueinander Befestigungsleisten 3 aufgelegt, die beispielsweise aus Metall bestehen und zur Aufnahme von Halterungen 4 vorgesehen sind« Die Halterungen 4 können beliebige Form haben und bezwecken eine Fixierung von Rohren 5 aus Kunststoff vor dem Aufbringen einer Estrichschicht 6»' Die Rohre 5 werden dabei vorzugsweise klemmend von den Halterungen oder Halterungselementen 4 aufgenommen, so daß sich vor dem Aufbringen der Estrichschicht 5 beispielsweise, der in Fig« j? gezeigte Rohrverlauf ergibt« Fig« 5 zeigt nur ein Beispiel! einer möglichen Verlegeart der Rohre 5₉ das im Bedarfsfall aus Einzelabschnitten oder einem Endlosrohr-bestehen kann _β Auch die Anordnung der Halterungen oder Hai« ter'ungselemente 4 ist lediglich als Beispiel dargestellt© Nach dem Aufbringen der Estrichschicht 6 und dem Erhärten des Estrichs wird auf dessen Oberfläche ein beliebiger Fußbodenbelag 7 aufgelegte Der soweit beschriebene Aufbau des Wärmeübertragung s syst ems ist bekannt.«

Bei dem in Fig_o 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Rohre 5 mit elliptischem Querschnitt so in die Halterungen 4 eingesetzt^ daß die größere Achse" des· Rohrquerschnitts senkrecht zur Oberfläche des Unterbodens 1, d«, h_e' senkrecht zur Verlegungsebene-der Rohre 5? stellte Somit verlaufen die Rohre 5 über ihren geraden Bereich (in Fig«, 5 mit A bezeichnet) derart auf der Wärmedämmschicht 2, daß über den Bereich A unverändert die größere Achse des Rohrquerschnitts senk- . recht zum Unterboden 1 steht« Auch über den Biegebereich B verläuft die große Achse des Rohrquerschnitts senkrecht zum Unterboden 1 * Bei dieser Verlegungsart wird ersichtlicherweise das Biegen im Bereich B infolge der Verlegung des elliptischen Rohres 5 mit der großen Achse senkrecht zum .

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Unterboden 1 gegenüber der herkömmlichen Verlegungsart von Rohren mit kreisringförmigem Querschnitt erleichtert«, . Während bisher die Rohre mit kreisringförmigem Querschnitt zum Verlegen ähnlich der in Figo 5 gezeigten Art erhitzt werden, beispielsweise durch Durchführung erhitzten Wassers, um im Bereich B umgebogen werden zu können, kann bei der in Figo 1 gezeigten Verlegeart das elliptisch geformte Rohr'5 ohne oder nur mit geringer Erwärmung verlegt werden«,

2 zeigt eine gegenüber Pig» I abgewandelte Ausführungsform des Y/ärmeübertragungssYStems, wobei diese Verlegungsart der Darstellung nach Pig« 5 entspricht» Über dem geraden Bereich A des Rohres 5 liegt die große Achse des Röhrquerschnitts im wesentlichen parallel zum Unterboden 1, während im Biegebereich B das Rohr 5 derart gedreht ist, daß am Scheitel S. des umgebogenen Bereichs B die große Achse senkrecht zum Unterboden 1 steht_β Auf diese Weise ergibt sich die in Pig«.5 gezeigte Verjüngung in Aufsicht zum Scheitel So ·. ' I-''. " . Ζ' . . ...

Figo 3 zeigt schematise]! den Verla.uf des elliptischen Rohres 5 für die in Pig« 2 gezeigte Ausführungsform im Bereich B und Pig_β 4 eine Schnittansicht, auf das Rohr 5> vom Scheitel S aus gesehen entlang der Linie IV-IV in Figo 3»

Die in den Pig« 1 und 2 dargestellten Halterungen' 4» welche das Rohr 5 abschnittsweise gegenüber den Leisten 3 fixieren, nehmen das Rohr 5 mit Armen 4a; 4b klemmend auf und halten das Rohr 5 gegen die Basis 4c der Halterung 4_o Die Halterungen 4.'sind .nur als Beispiel dargestellt _s und "es kann jede andere, beliebige Halterung 4 eingesetzt werden» Bei der Ausführungsform; nach Pig_e 1 sind wegen der senkrecht zur

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Verlegungsebene stehenden großen Achse des Rohres 5 Halterungen 4 mit kleinerer Breite als bei der Ausführungsform nach Fig* 2 erforderlich, Ersichtlicherweise haben die Halterungen 4 nach dem Aufbringen und Erhärten des Estrichs 6 keine weitere Punktion und dienen nur vor dem Aufbringen des Estrichs 6 der Fixierung des Rohres 5 oder der Rohre 5 auf der Wärmedämmschicht 2«

Durch die in Pig« 2 gezeigte Verlegungsart des elliptischen Rohres 5 mit der großen Achse parallel zum Unterboden 1 kann ersichtlicherweise die Bauhöhe des Heizungssystems» d» h* des Estrichs S₉ reduziert werden, und zwar um die Differenz zwischen der großen Achse und der kleinen Achse des elliptischen Rohrquerschnitts_e Sofern eine geringe Bauhöhe erwünscht ist, wird daher die Ausführungsform nach Pig« 2 bevorzugte

Die Pige 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform des Rohres 5β Das Rohr 5 weist entlang der Rohrachse in bestimm« ten Abständen angeordnete_s umlaufende Ringe oder Rippen 8 aufs die an dem Rohr 5 vorzugsweise als integrale Teile angeformt sind« Durch die Anordnung derartiger Rippen 8 wird ein zusätzlicher Pormschluß zwischen dem Rohr 5 und dem aufgebrachten Estrich 6 nach dessen Erhärtung erreicht und insbesondere eine unkontrollierte Dehnung des Rohres 5 gegenüber dem Estrich 6 verhindert«, * .

Vorzugsweise können die Enden der Rohre 5 in einen kreisringförmigen Querschnitt übergehen oder erst nach ihrer Verlegung in den Halterungen 4 mittels geeigneter Werkzeuge in einen kreisringförmigen Querschnitt geformt werden, wodurch der Anschluß der ansonsten'elliptischen Querschnitt aufwei~ senden Rohre 5 an Verteilern etc« erleichtert'wird».

Claims (1)

1. AP P 24 H/213 845 ;55 5 43/24

   Erf indungsanspruch

   1» Wärmeübertragungssystem_f insbesondere Fußbodenheizung bestehend aus in einem abbindefähigen oder erhärtenden Medium angeordneten Rohren aus Kunststoff _f deren Lage gegenüber dem Unterboden durch Halterungen fixiert ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohre (5) zumindest im überwiegenden Bereich ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweisen* .' .

   2₀-Wärmeübertragungssystem nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch^ daß die große Achse des elliptischen Rohr-Quer-' Schnitts senkrecht zur Oberfläche des Unterbodens (1) stehte "

   3c Wärmeübertragungssystem nach Punkt 1 ₉ gekennzeichnet da« durch* daß die große Achse des elliptischen Rohr-Querschnitts parallel zur Oberfläche des Unterbodens (1) liegt* "

   4© Y/ärmeübertragungssystem. nach Punkt 1 _s gekennzeichnet dadurchg daß jedes Rohr (5) wenigstens einen ersten Bereich (B) aufweist j über weichen die große Achse senkrecht zur Oberfläche des Unterbodens (1).liegt_s sowie wenigstens einen zweiten Bereich (A)_s über den die große Achse parallel zur Oberfläche des U_nterbodens (1) liegte

   5« Wärmeübertragungssystem nach Punkt 1 oder 4» gekennzeich« net dadurch j daß im Bereich von Biegungen (B) der Rohre (5.) die große Achse senkrecht zur Oberfläche des Unterbodens (1) und im Bereich von weitgehend geraden Bereichen (A) der Rohre (5) die große Achse parallel zur Unterboden-Oberfläche liegte ;. . ' :· ' . ·

   -11-

   ~ 11 ~ Berlin,ά_β8_#10.1979 AP ΐ 24 Η/213 845 55 543/24

   β» Wärmeübertragungssystem nach wenigstens einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohre (5) aus einem Endlosrohr gebildet

   7· Wärmeüb ertragung s sys tem nach wenigstens einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß am Ende der Rohre (5) ein Übergang auf einen kreisringförmigen Querschnitt erfolgt« ·

   8« Warmeübertragungssystem nach wenigstens einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohre (5) umfangsmäßig verlaufende Ringe (8) aufweisen, die in Abstand zueinander vorgesehen sind» ' :

   Wärmeübertragungssystem nach Punkt 8» gekennzeichnet dadurch, daß die Ringe (8) an den Rohren (5) angeformt sind*

   10« Wärmeübertragungssystem nach wenigstens einem der vorangehenden Punkte _s gekennzeich.net dadurch«= daß die Rohre (5) zumindest über den größten Teil ihrer Länge elliptischen oder ovalen Querschnitt aufweisen*