DE19534390C2 - Fußbodenheizung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene wärmespeichernde Fußbodenheizung mit zwei unter dem zu heizenden Fußboden angeordneten Heizeinrichtungen. Die Heizeinrichtungen werden jeweils von kuppelförmigen Blechformen gebildet, die untereinander durch Fußabschnitte verbunden sind. An der Unterseite der kuppelförmigen Blechformen sind Räume gebildet, während an der Oberseite der Blechformen eine wärmespeichernde Platte aus aushärtbarem Speichermaterial gebildet ist. Die Platten aus aushärtbarem Wärmespeichermaterial dienen als Wärmespeicher, die durch die elektrische Heizquelle zu Zeiten billigen Stroms aufgeladen werden und ihre Wärme zu Zeiten teueren Stroms abgeben.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch
betriebene, wärmespeichernde, geschlossene Fußbodenheizung.
Hinsichtlich des Standes der Technik sei auf die US
4,896,831, 4,962,884 und 5,038,850 verwiesen.
Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung sind Fußboden
heizungen gemäß der koreanischen Patente Nr. 39472 und
47436, der US-Patente 4,896,831 und 4,962.884 sowie dem
deutschen Patent Nr. 39 26 927. Hierbei handelt es sich um
elektrisch betriebene Fußbodenheizungen, die zu Zeiten
billigen Stroms betrieben werden und die gespeicherte Wärme
dann zur Zeit teueren Stroms abgeben.
Diese Fußbodenheizungen haben sich als äußerst wirksam
erwiesen. Bei Versuchen (die von dem National Industrial
Technical Institute durchgeführt wurden) konnte bei Außen
temperaturen von -3°C bis -16°C eine Raumtemperatur von 23°C
24 Stunden lang aufrechterhalten werden, obwohl die Heizung
nur 8 Stunden lang mit Nachtstrom betrieben wurde. Durch die
dort beschriebenen Fußbodenheizungen konnte der Energiever
brauch um 60% gesenkt werden.
Allerdings weisen die vorbekannten Fußbodenheizungen noch
insofern Probleme auf, als sie relativ aufwendig herzu
stellen sind und entsprechend hohe Herstellungskosten
anfallen.
Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Schwierigkeiten
behoben werden. Insbesondere soll eine verbesserte Fußboden
heizung der angegebenen Gattung geschaffen werden, die
vergleichsweise einfach herzustellen ist, die kompakt gebaut ist,
bei der die wärmespeichernden Platten eine hohe Festigkeit
haben.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Ansprüchen definiert.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Fußbodenheizung, bei
der zwei oder mehr Heizungsanlagen übereinander angeordnet
sind, werden Wärmespeicherplatten aus relativ einfachem
wärmespeichernden Material verwendet, die eine niedrige
Wärmeleitfähigkeit haben (beispielsweise 0,00 KCalS-1Cm-1
(°C) in Beton oder Steinmaterial). In den wärmespeichernden
Platten anfangs enthaltener Wasserdampf wird entfernt, und
in den luftdichten Hohlräumen erfolgt eine einwandfreie
Wärmediffusion und -konvektion.
Die Wärmeenergie, die teilweise bei hohen Temperaturen durch
eine lokale Überhitzung an der Oberseite der elektrischen
Heizvorrichtung erzeugt wird, wird an die Fußboden
heizung abgestrahlt und gespeichert. Hierdurch wird die
Zeit, in der die Heizungsquelle betrieben werden muß, ver
ringert. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Blech
formen wird die Wärme in horizontaler Richtung rasch weiter
geleitet. Die Unterseiten der Blechformen für die wärmespei
chernden Platten sind gekrümmt bzw. kuppelförmig ausgebil
det; hierdurch wird eine Strahlungs- und Diffusionsreflek
tion erzielt, so daß sich eine ideale Diffusion und Kon
vektion für die Strahlungswärme ergibt.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels einer Fußbodenheizung;
Fig. 2 eine Schnittansicht des ersten Ausführungs
beispiels der Fußbodenheizung in Fig. 1;
Fig. 3(A) und (B) Blechformen für die Fußbodenheizung, wobei
Fig. 3(a) eine Draufsicht und Fig. 3(B)
eine Schnittansicht ist;
Fig. 4 eine teilweise aufgeschnittene perspektivi
sche Ansicht des ersten Ausführungsbei
spiels der Fußbodenheizung;
Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung
einer Entlüfungsöffnung mit einem Verschluß
für das erste Ausführungsbeispiel der Fuß
bodenheizung;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines zweiten Aus
führungsbeispiels einer Fußbodenheizung.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel und die Fig.
6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei dem in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
liegt auf einem Boden 60 aus Beton eine reflektierende
Platte aus Aluminiumfolie 61 auf, und an Seitenwänden 62
sind Isolierschichten 63 vorgesehen. Eine elektrische
Heizvorrichtung 50, die als verbrennungsfreie Wärmequelle
veränderbarer Wärmeleistung dient, ist in kreuzförmiger oder
paralleler Anordnung auf der reflektierenden Aluminiumfolie
61 angeordnet. Über der Heizvorrichtung 50 befindet sich
eine Wärmeverteilplatte 51. Die Heizvorrichtung 51 ist durch
Leiter mit einer einzeln betätigbaren Steuereinrichtung 40
in Form eines Verteilerkasten-Unterbrechers verbunden.
An der Oberseite der Aluminiumfolie 61 befindet sich eine
oder mehrere Blechformen 14, an denen durch vertiefte
Abschnitte 144 Füße 15 vorgesehen sind. Hierdurch werden
untere luftdichte Hohlräume 13 gebildet, wie aus den Figuren
hervorgeht. Wie den Figuren entnommen werden kann, sind die
Blechformen 14 gekrümmt bzw. kuppelförmig ausgebildet, so
daß die darunterliegenden Hohlräume 13 eine entsprechende
Form haben.
An der Oberseite der Blechformen 14 bzw. der vertieften
Abschnitte 144 werden durch Aushärten und Verfestigen eines
Wärmespeichermaterials untere wärmespeichernde Platten 12
gebildet. In den Blechformen 14 und den unteren Platten 12
sind Wärmesteigöffnungen 16 gebildet.
Durch die Blechformen 14, die Hohlräume 13 und die
wärmespeichernden Platten 12 wird eine untere Heizungsanlage
1 gebildet.
An der Oberseite der unteren Heizungsanlage 1 befindet sich
eine oder mehrere obere Blechformen 24 mit von vertieften
Abschnitten 244 gebildeten Füßen 25, wodurch obere, luft
dichte Hohlräume 23 gebildet werden.
An der Oberseite der oberen Blechformen 24 werden durch
Aushärten und Verfestigen von Wärmespeichermaterial obere,
wärmespeichernde Platten 22 gebildet. In den Blechformen 24
und den Platten 22 sind Entlüftungsöffnungen 26 gebildet,
die durch entfernbare Verschlüsse 27 abgedeckt sind. Die
Entlüftungsöffnungen 26 sind an Stellen entsprechend der
Wärmesteigöffnung 16 angeordnet.
Durch die Blechformen 24, die Hohlräume 23 und die Platten
22 wird eine obere Heizungsanlage 2 geschaffen, die auf der
unteren Heizungsanlage 1 angeordnet ist. Hierdurch wird eine
"Doppeldecker"-Fußbodenheizung geschaffen.
Im folgenden wird die Herstellung der beschriebenen Fuß
bodenheizung näher beschrieben.
Zunächst wird die reflektierende Aluminiumfolie 61 auf den
Boden 60 gelegt. Anschließend wird die elektrische Heiz
vorrichtung 50 mit der Wärmeverteilplatte 51 auf der Alu
miniumfolie 61 angeordnet und durch einzeln betätigbare
Leiter mit der Steuereinrichtung 40 verbunden.
Anschließend werden auf der Aluminiumfolie 61 eine oder
mehrere der unteren Blechformen 14 mit den Füßen 15 ange
ordnet, wodurch die unteren Hohlräume 13
gebildet werden. Auf den unteren Blechformen 14 wird dann
verformbares Wärmespeichermaterial mit der richtigen Dicke
aufgebracht, gehärtet und verfestigt, wodurch die unteren
Platten 12 gebildet werden. Anschließend werden in den Ecken
die Wärmesteigöffnungen 16 gebildet. Damit ist die untere
Heizungsanlage 1 fertiggestellt.
Die untere Heizungsanlage 1 bildet einen Boden für eine oder
mehrere obere Blechformen 24 mit Füßen 25, durch die die
oberen luftdichten Hohlräume 23 gebildet werden. Auf die
Oberseite der oberen Blechformen 24 wird dann verformbares
Wärmespeichermaterial mit der richtigen Dicke aufgebracht,
ausgehärtet und verfestigt, wodurch die oberen wärmespei
chernden Platten 22 gebildet werden. An den Ecken werden
dann die Entlüftungsöffnungen 26 gebildet und die Ver
schlüsse 27 vorgesehen.
Hierdurch ist die obere Heizungsanlage 2 fertiggestellt.
Die Betriebsweise der beschriebenen Fußbodenheizung wird nun
genauer beschrieben.
Das Blech hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,012 KCalS-1Cm-1
(°C) und bildet somit einen ausgezeichneten Wärmeleiter im
Vergleich zu dem als Wärmespeicher dienenden Beton. Die
Heizdrähte der elektrischen Heizvorrichtung 50 werden auf
ungefähr 1200°C erwärmt. Die Wärme wird auf die äußeren
Rohre und die Isolierschichtmaterialien (MgO) in innigem
Kontakt mit den Heizungsdrähten übertragen. Auf diese Weise
wird die Wärme der Heizvorrichtung 50 auf die Wärmeverteil
platte 51 übertragen.
Infrarotstrahlen und Strahlungswärme werden von der elektri
schen Heizvorrichtung 50 und der Wärmeverteilplatte 51
abgegeben, und mit der Heizvorrichtung 50 sowie der Wärme
verteilplatte 51 in Berührung stehende Luft wird erwärmt,
was zu Konvektion der Luft führt.
Somit wird Luft in den unteren Hohlräumen 73
erwärmt und an den unteren Blechformen 14 entlanggeführt;
hierdurch werden die Blechformen 14 erwärmt.
Die erwärmten unteren Blechformen 14, die aus Blech hoher
Wärmeleitfähigkeit bestehen, geben die Wärme in horizontaler
Richtung mit hoher Geschwindigkeit an die anderen Blech
formen weiter.
Außerdem sind die Unterseiten der unteren Blechformen 14
durch die vertieften Abschnitte 144 als gekrümmte Flächen
ausgebildet, die Strahlungswärme diffus reflektieren und
somit 60% der Wärmeübertragung übernehmen. Die Strahlungs
wärme und die reflektierte Wärme werden somit diffus
reflektiert, so daß unterschiedlichste Formen der Energie
bewegung stattfinden. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der
Abgabe von Strahlungswärme verbessert.
Durch die Wärme, die von den unteren Blechformen 14 weiter
geleitet und abgegeben wird, werden die mit den Blechformen
14 in innigem Kontakt stehenden unteren Platten 12 erwärmt,
welche aus massivem Wärmespeichermaterial bestehen und somit
als Wärmespeicher dienen. Es ergeben sich somit ausgedehnte
Wärmespeicherbereiche der unteren Heizungsanlage 1.
Außerdem sind die Unterseiten der oberen Blechformen 24
durch die vertieften Abschnitte 42 ebenfalls als gekrümmte
Flächen ausgebildet, die die Wärme diffus reflektieren, was
60% der Wärmeübertragung ausmacht. Die Strahlungswärme und
reflektierte Wärme werden somit diffus reflektiert, und es
ergeben sich unterschiedlichste Richtungen der Energiebe
wegung, was die Diffusionsmenge und die Bereiche der
Strahlungswärme entsprechend vergrößert.
Ferner kommt es aufgrund der stromlinienförmig gekrümmten
Flächen der Unterseiten der oberen Blechformen 24 und der
Oberseite der unteren Wärmeanlage 1 wegen der Temperatur
differenz gegenüber dem oberen luftdichten Hohlraum 23 sehr
rasch zu starker Konvektion in dem oberen,
Hohlraum 23, und die Wärmebewegung und -flächen vergrößern
sich, so daß die obere Wärmeanlage 2 Wärme und Energie
speichert.
Somit strahlt die Oberfläche der oberen Heizungsanlage 2
Wärme ab, und die Luft in dem zu heizenden Raum wird
erwärmt. Die Raumtemperatur wird konstant gehalten. Durch
die Leitfähigkeit der oberen Platte 22 ergibt sich eine
direkte Heizung.
Um zu dieser Zeit Feuchtigkeit zu entfernen, die sich bei
Inbetriebnahme in den oberen und unteren Hohlräumen 23 und
13 gebildet hat, strömt der durch die Heizung des unteren
Hohlraumes 13 erzeugte Dampf nach oben in den oberen Hohl
raum 23, und zwar durch die Wärmesteigöffnung 16; der in dem
oberen Hohlraum 23 erzeugte Dampf und der aus dem unteren
Hohlraum 13 nach oben geströmte Dampf können dann durch
Öffnen des Verschlusses 27 der Entlüftungsöffnung 26 nach
außen abgeführt werden.
Somit wird in der Fußbodenheizung gemäß der vorliegenden
Erfindung bei Zufuhr von Nachtstrom Wärme von der Heizvor
richtung 50 erzeugt, die in dem unteren Hohlraum 13 ange
ordnet ist; mit der Heizvorrichtung 50 in Berührung stehende
Luft wird erwärmt, und die erwärmte Luft steigt nach oben
und heizt die Wärmeverteilplatte 51.
Das bedeutet, daß die Wärmeverteilplatte 51 und die sie
umgebende Luft erwärmt werden; die erwärmte Luft und die
Wärme der Wärmeverteilplatte 51 heizen die untere Blechform
14 der unteren Heizungsanlage 1 auf, was aufgrund deren
ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit sehr rasch vor sich geht.
Außerdem wird Strahlungswärme, die ungefähr 60% der von der
Heizvorrichtung 50 erzeugten Wärme ausmacht, an die untere
Blechform 14 abgestrahlt, die mit der gekrümmten Fläche an
der Unterseite versehen ist, gemeinsam mit Wärme, die von
der Wärmeverteilplatte 61 teilweise reflektiert wird, und
mit Strahlungswärme der Wärmeverteilplatte 51, so daß die
untere Blechform 14 hierdurch ebenfalls aufgeheizt wird.
Ein Teil der Strahlungswärme verringert die Entstehung hoher
Temperaturen an der Oberseite der Heizvorrichtung 50 durch
die Wärme, die abgestrahlt und von der Aluminiumfolie 61
wieder reflektiert wird, das heißt, die Strahlungswärme, die
zwischen der Aluminiumfolie 61 und der unteren Blechform 14
diffus reflektiert wird.
Gleichzeitig werden die kontinuierlich miteinander verbun
denen unteren Blechformen 14 erwärmt, und die Luft in dem
unteren Hohlraum 13 wird ebenfalls erwärmt. Selbst Luft in
den Ecken, wo keine Heizvorrichtung 50 installiert ist, wird
aufgeheizt.
Die Wärme gelangt somit zu der unteren wärmespeichernden
Platte 12, die in innigem Kontakt mit der unteren Blechform
14 steht. Somit wird letztendlich die untere Platte 12
erwärmt, die die Wärme speichert.
Die untere Heizungsanlage 1, die wie oben beschrieben,
aufgeheizt wird und die Wärme speichert, strahlt Wärme an
der Oberseite der unteren Platte 12 ab. Diese abgestrahlte
Wärme gelangt wieder mit Luft in Berührung, und diese
"kontaktierte" Luft erwärmt Luft in dem oberen Hohlraum 23
durch Konvektion und erwärmt gleichzeitig die obere Blech
form 24, die mit dieser Luft in Berührung steht.
Hierdurch wird die obere Blechform 24, die eine ausgezeich
nete Wärmeleitfähigkeit besitzt, erwärmt, und gleichzeitig
wird die Luft in dem oberen luftdichten Hohlraum 23 erwärmt.
Die Wärme wird dann an die obere Platte 22 übertragen, die
in innigem Kontakt mit der oberen Blechform 24 steht und die
die Wärme speichert.
Durch diese Erwärmung und Wärmespeicherung an der Oberseite
der oberen Heizungsanlage 2, d. h., an der Oberseite der
oberen wärmespeichernden Platte 22, ergibt sich eine gleich
förmige Temperaturverteilung.
Wenn somit die Luft in dem zu heizenden Raum aufgrund ent
sprechender Außentemperaturen abkühlt, wird Wärme aufgrund
der Temperaturdifferenz von der Oberfläche der oberen Platte
22 der oberen Heizungsanlage 2 abgegeben, so daß die Tempe
ratur in dem zu heizenden Raum konstant gehalten wird.
Zu dieser Zeit wird die Wärme, die in der oberen Platte 22
der oberen Heizungsanlage 2 gespeichert ist, abgestrahlt,
und Wärme aus dem oberen Hohlraum 23 wird über die obere
Blechform 24 von der oberen Platte 22 aufgenommen, so daß
die Speichertemperatur der oberen Platte 22 konstant
gehalten wird.
Da Wärme in dem oberen luftdichten Hohlraum 23 durch Strah
lungswärme abgeführt wird, nimmt die Luft Wärme aus der
unteren Platte 12 der unteren Heizungsanlage 1 durch Kon
vektion auf, so daß die Temperatur aufrechterhalten wird.
Gleichzeitig wird Wärme, die in der unteren Platte 12
gespeichert wird, in den oberen Hohlraum 23 abgestrahlt. Um
einen Zustand aufrechtzuerhalten, bei dem sich die untere
Platte 12 und der untere Hohlraum 13 nicht abkühlt, werden
die Stromzufuhr und die Wärmemenge genau gesteuert, um nur
durch Nachstrom erzeugte Wärme zu verwenden.
Daher durchläuft die Strahlungswärme (von ungefähr 1200°C
als obere Strahlungstemperatur) der Heizdrähte der elek
trischen Heizvorrichtung 50 einen mehrstufigen Wärmeübertra
gungsprozeß. Bei diesem Prozeß wird isolierendes Beschich
tungsmaterial (MgO) für die Leitungen, Augenrohre und die
Wärmeverteilplatte 51 verwendet. Bei diesem Prozeß strömt
Luft in dem oberen Hohlraum 24, entlang der oberen Blechform
24 und den oberen Platten 22 usw., und Luft in dem unteren
Hohlraum 13 entlang der unteren Blechform 14 und der unteren
Platte 12.
Durch diesen Wärmeübertragungsprozeß werden die Wärmeübertra
gungsfunktionen bezüglich Strahlung, Konvektion und Wärme
leitung genau gesteuert, wodurch die Wärmeverluste ver
ringert werden, und die Raumtemperatur kann auf der richti
gen Solltemperatur gehalten werden.
Die Verweilzeit der Wärmeenergie in der Zweifach-Fußboden
heizung ist lang, und die Fußbodenheizung kann ausschließ
lich mit billigem Nachtstrom betrieben werden. Hohe Wärme
lasten in der kalten Jahreszeit können ohne weiteres verar
beitet werden.
Selbst wenn die Raumtemperatur aufgrund eines abrupten
Absinkens der Außentemperatur absinkt, kommt es zu einer
raschen Wärmeabgabe aufgrund der Temperaturdifferenz an der
Oberseite der oberen Heizungsanlage und der großen Abstrahl
fläche. Somit wird die richtige Temperatur aufrechterhalten.
Die Platten bestehen aus Wärmespeichermaterialien, um die
Speicherwärme mit einer festliegenden Menge des Materials
bereitzustellen (s. US 4,962,884).
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Fußbodenheizung werden
obere und untere Platten 22 und 12 eingesetzt, deren Dicke
beliebig vergrößert oder verkleinert werden kann, so daß die
Wärmelast entsprechend gesteuert werden kann.
Außerdem setzen die obere Heizungsanlage 1 und die untere
Heizungsanlage 2 Wärmeleitung und Konvektion der Wärme
energie in der gleichen Weise ein.
Wärmeaustausch und Konvektion erfolgen auf natürliche und
kontinuierliche Weise, bis die Temperaturdifferenz zwischen
den Bauteilen der Fußbodenheizung, d. h. zwischen der oberen
Heizungsanlage 2 und der unteren Heizungsanlage 1 und
zwischen dem oberen Hohlraum 23 und dem unteren Hohlraum 13
ausgeglichen ist, ohne daß sich heizende und heizfreie
Perioden bzw. heizende und heizfreie Stunden ablösen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand
der Fig. 6 beschrieben. In Fig. 6 sind die den Fig. 1 bis 5
entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
Zwischen der oberen Heizungsanlage 2 und der unteren
Heizungsanlage 1 sind eine oder mehrere mittlere Blechformen
34 angeordnet, an denen durch einen vertieften Abschnitt 344
ein Fuß 35 angeformt ist, und ein mittlerer, luftdichter
Hohlraum 33 wird von dem Fuß 35 gebildet. An der Oberseite
der mittleren Blechform 34 wird durch Aushärten eines aus
härtbaren Wärmespeichermaterials eine mittlere wärmespei
chernde Platte 32 geeigneter Dicke gebildet. Die mittlere
Platte 32 ist mit einer Wärmesteigöffnung 36 versehen, die
an einer Stelle entsprechend der Wärmesteigöffnung 16 der
unteren Heizungsanlage 1 angeordnet ist. Hierdurch wird eine
mittlere Heizungsanlage 3 gebildet.
Die Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels, bei dem
zwischen der oberen Heizungsanlage 2 und der unteren Hei
zungsanlage 1 eine mittlere Heizungsanlage 3 angeordnet ist,
wird nun im einzelnen erläutert.
Die Heizvorrichtung 50, die in dem unteren, luftdichten
Hohlraum 13 installiert ist, wird mit Nachtstrom betrieben.
Durch die hierdurch erzeugte Wärme wird die mit der Heiz
vorrichtung 50 in Berührung stehende Luft erwärmt, und die
erwärmte Luft steigt an der Wärmeverteilplatte 51 nach oben.
Hierdurch werden die Luft der Wärmeverteilplatte 51 und die
sie umgebende Luft erwärmt.
Die erwärmte Luft und die Wärme der Platte 51 erwärmen die
untere Blechform 14 der unteren Heizungsanlage 1, und auf
grund deren ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit heizt sie
sich sehr rasch auf.
Außerdem wird Strahlungswärme, die ungefähr 60% der von der
Heizvorrichtung 50 abgegebenen Wärme darstellt, an die
untere Blechform 14 abgestrahlt, die an ihrer Unterseite mit
einer gekrümmten Fläche versehen ist, zusammen mit der
Wärme, die teilweise von der Wärmeverteilplatte 51 und
wiederum von der Aluminiumfolie 60 reflektiert wird. Die
Teilstrahlungswärme verringert die örtliche Bildung hoher
Temperaturen an dem oberen Teil der Heizvorrichtung mit der
Strahlungswärme, die abgestrahlt und von der Aluminiumfolie
61 wieder reflektiert wird, d. h., die Strahlungswärme, die
zwischen der unteren Blechform 14 und der auf dem Boden 60
liegendenden Aluminiumfolie 61 diffus reflektiert wird.
Gleichzeitig werden die kontinuierlich miteinander verbun
denen Blechformen 14 sowie die Luft in dem unteren Hohlraum
13 erwärmt.
Somit wird der unteren Platte 12, die mit der
unteren Blechform 14 in innigem Kontakt steht, Wärme zuge
führt, die von ihr letztendlich gespeichert wird.
Die untere Heizungsanlage 1, die wie oben beschrieben
erwärmt wird und die Wärme speichert, gibt Strahlungswärme
an der Oberseite der unteren Platte 12 ab, und diese Strah
lungswärme gelangt wieder mit der Luft in Berührung.
Die mittlere Heizungsanlage 3, die in der oben beschriebenen
Weise erwärmt wird und die Wärme speichert, strahlt Wärme an
der Oberfläche der mittleren Platte 32 ab, und die Strah
lungswärme gelangt mit der Luft in Berührung.
Die Wärme gelangt dann zu der oberen Platte 22, die mit der
oberen Blechform 24 in innigem Kontakt steht. Somit kommt es
letztendlich zur Aufheizung und Wärmespeicherung.
Die Oberseite der oberen Heizungsanlage 2, d. h., die Ober
seite der oberen Platte 22, besitzt dann eine gleichförmige
Temperaturverteilung.
Wenn somit der Luft in dem zu heizenden Raum Wärme durch
Abkühlung entzogen wird, wird aufgrund des entstehenden
Temperaturunterschiedes gegenüber dem oberen Teil der oberen
Platte 22 in der oberen Heizungsanlage 2 der Raumluft Wärme
erneut zugeführt. Hierdurch wird die Raumtemperatur konti
nuierlich aufrechterhalten.
Zu dieser Zeit wird Wärme, die in der oberen Platte 22 der
oberen Heizungsanlage 2 gespeichert ist, abgestrahlt,
während Wärme über die obere Blechform 24 aufgrund der
Temperaturdifferenz der oberen Platte 22 zugeführt wird, so
daß die Speichertemperatur der oberen Platte 22 kontinuier
lich aufrechterhalten bleibt.
Die Wärme, die in der mittleren Platte 32
gespeichert ist, wird an den oberen Hohlraum 32 abgestrahlt, und
Wärme in dem mittleren Hohlraum 33 wird durch die mittlere
Blechform 34 aufgrund des Temperaturunterschieds von der
mittleren Platte 32 aufgenommen, so daß die Temperatur der
Speicherwärme in der mittleren Platte 32 konstant gehalten
wird.
Wenn ferner Wärme aus dem mittleren Hohlraum 33 abgezogen
wird, nimmt die Luft durch Konvektion und Strahlung Spei
cherwärme aus der unteren Platte 12 der unteren Heizungsan
lage 12 auf, so daß die Temperatur aufrechterhalten bleibt.
Gleichzeitig wird Wärme, die in der unteren Platte 12
gespeichert ist, an den mittleren Hohlraum abgestrahlt.
Die untere Platte 12 und der untere Hohlraum 13 sind so
bemessen, daß sie nicht ganz abkühlen können, und die
Wärmezufuhr erfolgt ausschließlich zu Zeiten billigen
Nachtstromes.
Wärme aus den Heizdrähten der Heizvorrichtung 50 durchläuft
einen mehrstufigen Wärmeübertragungsprozeß, bei dem iso
lierte Beschichtungsmaterialien (MgO) - bei einer Strah
lungswärme von 1200°C - für die Außenrohre sowie die
Wärmeverteilplatte 51 verwendet werden. Bei dem Wärmeüber
tragungsprozeß erfolgt über die Luft in dem unteren Hohlraum
13, die untere Blechform 14 und die untere Platte 12; eher
erfolgt ferner über die Luft in dem mittleren Hohlraum 33,
die mittlere Blechform 34 und die mittlere Platte 32; und
schließlich erfolgt eher über die Luft in dem oberen Hohl
raum 23, der oberen Blechform 24 und der oberen Platte 22.
Die Wärmeübertragungsvorgänge mit Strahlung, Leitung und
Konvektion werden in natürlicher und kombinierter Weise
gesteuert.
Die Wärme hoher Temperatur sorgt für die Wärme mit der
Sollraumtemperatur, und bei der Dreifach-Ausführungsform der
Fußbodenheizung ist die Speicherdauer für die Speicherwärme
größer.
Die Heizung zu normalen Zeiten wird durch die Speicherung
von Wärme ermöglicht, die ausschließlich durch billigen
Nachtstrom erzeugt wurde, und die Dreifach-Fußbodenheizung
kann soviel Wärme speichern, daß die Heizung selbst in
kalten Gegenden von -50°C ausschließlich mit Nachtstrom
betrieben werden kann.
Wenn Wärmeenergie durch eine abrupte Verringerung der
Außentemperatur abgezogen wird und die Raumtemperatur sinkt,
wird sehr rasch aufgrund der Temperaturdifferenz an der
Oberseite der oberen Heizungsanlage 2 Wärme abgestrahlt, und
aufgrund der großen Flächen wird sehr viel Strahlungswärme
erzeugt. Hierdurch wird letztendlich die richtige Raumtem
peratur aufrechterhalten.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Fußbodenheizung ist von
einfachem Aufbau und läßt sich in einfacher Weise herstellen
und betreiben. Aufgrund der Speichereigenschaften sind die
Wärmeverluste minimal. Die Fußbodenheizung ist selbst in
sehr kalten Gegenden (-50°C) betreibbar und besitzt nicht
die Nachteile von Heizungen, die mit Verbrennung arbeiten
(Abgase wie z. B. CO2 und Umweltverschmutzung).
Außerdem gibt es bei der erfindungsgemäß ausgebildeten
Fußbodenheizung keine Verluste bei der Wärmeübertragung und
Wärmebewegung, da die "Wärmeerzeugung" zweifach und dreifach
abgeschirmt ist, und die Strahlungswärme kann in betriebs
sicherer Weise in den aufzuheizenden Raum abgestrahlt
werden.
Claims (2)
1. Fußbodenheizung mit einer elektrischen Heizvorrichtung, die auf einem
Untergrund aus Beton angeordnet und durch Leitungen mit einer Steuervorrichtung
verbunden ist, einer Wärmeverteilplatte, die über der Heizvorrichtung angeordnet
ist, zwei über dem Untergrund und übereinander angeordneten Abdeckungen, die
übereinanderliegende Hohlräume bilden, wobei die Heizvorrichtung und
die Wärmeverteilplatte in dem Raum unter der unteren Abdeckung angeordnet sind
und die untere Abdeckung mit einer Wärmesteigöffnung und die obere Abdeckung
mit einer durch einen entfernbaren Verschluß verschließbare Entlüftungsöffnung
versehen sind, und mit Isolierschichten an den Seitenwänden der Fußbodenheizung,
dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Untergrund (60) eine reflektierende Alumi
niumfolie (61) angeordnet ist, daß jede der Abdeckungen (1; 2) aus einem oder
mehreren metallischen Formteilen (14; 24) mit vertieften Abschnitten (144; 244)
und durch diese gebildeten Füßen (15; 25) besteht, welche mit einem wärmespei
chernden aushärtbaren Material gefüllt sind, und daß die Heizvorrichtung sowie die
Wärmeverteilplatte (51) mit Abstand zu den Formteilen (14; 24) angeordnet sind.
2. Fußbodenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen den Abdeckungen (1, 2) eine oder mehrere entsprechend ausgebildete weitere
Abdeckungen (3) angeordnet sind, die jeweils eine Wärmesteigöffnung (36) aufwei
sen.
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