DE19638714A1 - Mattenartiger Wärmetauscher für Kühl- und/oder Heizzwecke - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mattenartigen Wärmetau­ scher für Kühl- und/oder Heizzwecke, bestehend aus einer Mehr­ zahl von Wärmetausch-Leitungen, die von einem Kühl- oder Heiz­ medium durchströmbar sind, welche Wärmetausch-Leitungen jeweils mit einer Vor- bzw. Rücklaufverteilleitung verbunden sind.

Derartige Wärmetauscher werden insbesondere zur Kühlung von Räu­ men, anstelle von konventionellen Klimaanlagen, eingesetzt. Man spricht dabei von Kühldecken, indem an der Raumdecke eine sog. Matte von wasserführenden Kunststoffröhrchen angebracht wird. Durch die Vielzahl der Kunststoffröhrchen wird das Kühlwasser auf eine große Fläche verteilt. Diese Matte kann unsichtbar, beispielsweise unter Deckenelementen, angebracht werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Klimaanlage wird kein unangenehmer und gesundheitsschädlicher Luftzug erzeugt. Die reinen Antriebs­ kosten sind zudem um ca. 90% niedriger, da für das Pumpen des Wassers durch die feinen Röhrchen erheblich weniger Energie benötigt wird, als für eine die gleiche Kühlleistung erbringen­ den Luftumwälzung. Darüberhinaus entfällt der Raumbedarf für die Steigschächte und die sperrigen Luftverteilkanäle, wodurch sich bei Neubauten bis zu 30 cm Raumhöhe einsparen lassen. Schließ­ lich kann ein derartiges Wärmetauschsystem, insbesondere in mo­ dernen, gut isolierten Gebäuden, ohne weiteres auch als Heizung eingesetzt werden.

Die wenigen bisher bekannten Wärmetauscher-Matten weisen jeweils eine Vielzahl von annähernd parallel zueinander verlaufenden, flexiblen Kunststoff-Röhrchen mit ca. 2-3 mm Innendurchmesser auf. Die Röhrchen sind an ihrem einen Ende mit einer Vorlauf- Verteilleitung und an ihrem anderen Ende mit einer Rücklauf- Verteilleitung verbunden. Durch diese Konstruktion ergibt sich der Nachteil, daß der Vorlaufanschluß räumlich oft weit vom Rücklaufanschluß liegt, so daß ein umständliches und unnötig Raum verschwendendes Verlegen von Vor- und Rücklaufrohren zu den Verteilleitungen hin erforderlich ist. Gelegentlich werden des­ halb die Wärmetauscher-Matten derart umgebogen, daß Vor- und Rücklauf-Verteilleitung übereinander liegen. Neben der hierbei bestehenden Gefahr, daß bei diesem behelfsmäßigen Umbiegen die dünnen Kunststoff-Röhrchen beschädigt werden, ergibt sich der entscheidende Nachteil, daß sich durch das Übereinanderlegen der Vor- und Rücklauf-Verteilleitung und der entsprechenden An­ schluß-Stutzen ein erhöhter Raumbedarf in bezug auf die Bauhöhe ergibt. Ein solcher Raum steht beispielsweise bei nachzurüsten­ den, bestehenden Gebäuden oft nicht zur Verfügung. Wird die eine Verteilleitung, um die Bauhöhe etwas zu verringern, nicht auf die andere Verteilleitung sondern direkt auf die Matte aus dün­ nen Kunststoff-Röhrchen gelegt, werden diese Röhrchen in schädlicher Weise zusammengedrückt, wobei sogar Undichtigkeiten auf­ treten können.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen einfach herstellbaren, mattenartigen Wärmetauscher für Kühl­ und/oder Heizzwecke zu schaffen, der eine geringe Einbauhöhe benötigt und darüberhinaus auf einfache Weise an die Vor- und Rücklaufrohre anschließbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale gehen aus den abhängigen Patent­ ansprüchen hervor.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht des mattenartigen Wärmetau­ schers;

Fig. 2 zeigt eine Teilansicht der Verteilleitung des Wärmetauschers nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 2;

Fig. 5-6 zeigen verschiedene Varianten der Vor-/Rücklauf- Verteilleitungs-Einheit.

Der mattenartige Wärmetauscher 1 besteht aus einer Mehrzahl von U-förmig umgebogenen, als Wärmetausch-Leitungen 2 dienenden Röhrchen aus Kunststoff, die jeweils mit ihren beiden Enden zu einer Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 geführt sind. Der Innendurchmesser der Wärmetausch-Leitungen 2, d. h. der Kunst­ stoff-Röhrchen, beträgt beispielsweise 2 mm. Die Wärmetausch- Leitungen 2 werden durch Abstandshalter 4 in ihrer Lage und Aus­ richtung gehalten. Die Abstandshalter 4 stehen dabei quer zur Richtung der Wärmetausch-Leitungen 2. Die Anzahl der erforderli­ chen Abstandshalter 4 hängt von der Länge der jeweiligen Wärme­ tausch-Leitungen 2 ab. In dem Bereich, wo die Wärmetausch-Lei­ tungen 2 U-förmig umgebogen sind, d. h. an dem der Vor-/Rücklauf- Verteilleitungs-Einheit 3 entgegengesetzten Ende des Wärmetau­ schers 1, ist ein besonders ausgebildetes Abstandshalter-Element 4a angeordnet, durch das die Wärmetausch-Leitungen 2, bzw. die Röhrchen, nicht nur im gewünschten Abstand gehalten, sondern darüberhinaus auch U-förmig umgebogen gehalten werden. Es ist hier also auch ein Schutz gegen einem unerwünschten, womöglich zu Beschädigungen und Undichtigkeiten führenden Abknicken der Wärmetausch-Leitungen 2, bzw. der Kunststoff-Röhrchen, gewähr­ leistet.

Der wesentlichste Bereich des erfindungsgemäßen mattenartigen Wärmetauschers 1 liegt in der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit 3. Anders als dies bei bisherigen gattungsgemäßen Wärme­ tauschern der Fall war, sind hier die Vor- und Rücklauf-Verteil­ leitung zu einer Einheit zusammengefaßt. Hierdurch ist schon einmal der Vorteil gegeben, daß sowohl die Vorlauf-Verteil­ leitung als auch die Rücklauf-Verteilleitung auf derselben Seite des mattenartigen Wärmetauschers 1 liegt, was anschlußtechnisch günstig ist. Um darüberhinaus jedoch noch die angestrebte ge­ ringe Bauhöhe und die einfache Herstellbarkeit zu erreichen, sind noch zusätzliche technische Merkmale vorgesehen. Da ist ei­ nerseits die besondere Anordnung der Vor- und Rücklauf-Verteil­ leitung in einem die Einheit 3 bildenden Profilelement, vorzugs­ weise aus Kunststoff, und andererseits die Tatsache, daß beide Verteilleitungen von einer Seite der Einheit 3 her erreichbar sind. Die Wärmetausch-Leitungen 2 sind dadurch, wie aus Fig. 2 ersichtlich, entlang einer Schmalseite der hier mit rechteckigem Querschnitt ausgebildeten Vor-/Rücklauf- Verteilleitungs-Einheit 3 anbringbar.

Anhand der Fig. 3 und 4 soll nun die besondere Ausbildung der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 erläutert werden. Wie bereits erwähnt, besteht diese Einheit 3 aus einem vorzugsweise annähernd rechteckigen Kunststoff-Profilelement, mit einem sich über dessen Länge erstreckenden Hohlraum. Dieser Hohlraum ist im Querschnitt des Profilelementes durch eine Zwischenwand 5 zwei­ geteilt, so daß einerseits eine Vorlaufleitung 6 und anderer­ seits eine Rücklaufleitung 7 gebildet wird. Diese beiden Leitun­ gen 6 und 7 sind zwar im wesentlichen, im Querschnitt betrach­ tet, nebeneinander angeordnet, doch ist die im vorliegenden Bei­ spiel von der Anschluß-Seite 8 der Wärmetausch-Leitungen 2 her gesehen, hinter der Rücklaufleitung 7 angeordnete Vorlaufleitung 6 mit einer sich unter die Rücklaufleitung 7 erstreckenden, länglichen Ausweitung 9, in Richtung auf die Anschluß-Seite 8 gezogen. Hierdurch wird ein ganz entscheidender Vorteil erzielt, nämlich, daß beide Leitungen 6 und 7 mittels einer an der An­ schluß-Seite 8 angesetzten Bohrung 10 bzw. 11 mit der jeweili­ gen Wärmetausch-Leitung 2 verbindbar sind. Dadurch, daß die Bohrung 10 bzw. 11 einmal waagerecht und einmal schräg nach oben angesetzt ist, wird entweder die Vorlaufleitung 6 oder die Rücklaufleitung 7 erreicht.

Es sei hier zur Klarstellung eingefügt, daß die Höhe an der Seite 8 an der die jeweilige Bohrung 10 bzw. 11 angesetzt wird, keine primäre Bedeutung hat. Daraus ergibt sich, daß der An­ satzwinkel der Bohrung 10 bzw. 11 durchaus vom vorliegenden Beispiel abweichen kann, so daß beispielsweise die Bohrung 10 schräg nach unten und die Bohrung 11 waagerecht führbar ist. An sich ist jede Ansatzwinkel-Kombination denkbar. Die dargestellte Ausbildung, bei der die Bohrungen 10 und 11 jeweils im unteren Bereich des Profils angesetzt sind, bringt insofern Vorteile mit sich, daß die daran angeschlossenen Wärmetausch-Leitungen 2 beispielsweise besser auf einer Decken-Verkleidungs-Platte auf­ liegen. Von Vorteil ist ferner, daß alle Bohrungen 10 und 11 auf gleicher Höhe in einer Linie ausgerichtet sind, so daß alle Wärmetausch-Leitungen 2 waagerecht liegen.

Damit die zur Rücklaufleitung 7 geführte, tief angesetzte Boh­ rung 11 nicht die Zwischenwand 5 zur Vorlaufleitung 6 verletzen kann, ist die längliche Ausweitung 9 der Vorlaufleitung 6 nicht ganz bis zur Außenwand 12 der Anschluß-Seite 8 geführt. Viel­ mehr ist hier eine Außenwand-Verdickung 13 ausgebildet, durch die die Bohrung 11 durchführbar ist, ohne daß diese allzu nah an der Ausweitung 9 der Vorlaufleitung 6 vorbeikommt. Es ist so­ mit gewährleistet, daß zwischen der Bohrung 11 und dem Inneren der Vorlaufleitung 6 in jedem Fall eine genügende Wandstärke 14 erhalten bleibt.

Wichtig ist, daß es lediglich ein relativ problemlos vorzufer­ tigendes, im Querschnitt zweigeteiltes Profilelement braucht, an dem keine weiteren konstruktive Ausbildungen notwendig sind, um die Wärmetausch-Leitungen 2 anschließen zu können. Es muß nur die Außenwand 12 der Anschluß-Seite 8 des Profilelementes durchbohrt werden, um die Wärmetausch-Leitungen 2, bzw. die Kunststoff-Röhrchen, beispielsweise durch Anschweißen, anschließen zu können. Bei der Fertigung kann die Mehrzahl von Bohrungen 10 oder 11 gleichen Winkels jeweils in einem Arbeits­ gang angebracht werden. Danach kann, ebenfalls in einem Arbeits­ gang, eine Mehrzahl von Wärmetausch-Leitungen 2, an die Vor-/ Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 angeschlossen werden.

Was die Lage und Ausrichtung der Anschluß-Stutzen 15 und 16 der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit 3 betrifft, so können die­ se in Abhängigkeit der örtlichen Einbaugegebenheiten gewählt werden. Im vorliegenden Beispiel liegt der Vorlauf-Anschluß- Stutzen 15 oben und der Rücklauf-Anschluß-Stutzen 16 unten. Diese Ausbildung ist zumindest dort, wo mehrere mattenartige Wärmetauscher 1 in Reihe geschaltet werden sollen, von Vorteil. Es ist aber ohne weiteres möglich, beide Anschluß-Stutzen 15 und 16 im Bereich desselben Endes der Vor-/Rücklauf-Verteil­ leitungs-Einheit 3 vorzusehen. Die beiden Anschluß-Stutzen 15 und 16 sind in an sich bekannter Weise mittelbar oder unmittel­ bar mit den entsprechenden Steigleitungen der Kühl- und/oder Heizanlage zu verbinden.

Claims (11)

1. Mattenartiger Wärmetauscher für Kühl- und/oder Heizzwecke, bestehend aus einer Mehrzahl von Wärmetausch-Leitungen, die von einem Kühl- oder Heizmedium durchströmbar sind, welche Wärmetausch-Leitungen jeweils mit einer Vor- bzw. Rücklauf­ verteilleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit (3) vorgesehen ist, in welcher die Vorlaufleitung (6) und die Rücklauflei­ tung (7) zusammengefaßt ist, wobei die Wärmetausch-Leitun­ gen (2) jeweils mit ihren beiden Enden mit der Vor-/Rück­ lauf-Verteilleitungs-Einheit (3) verbunden sind, indem je­ weils das eine Ende zur Vorlaufleitung (6) und das andere Ende zur Rücklaufleitung (7) der Vor-/Rücklauf-Verteillei­ tungs-Einheit (3) geführt ist.

2. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit (3) aus einem Profilelement, beispielsweise aus Kunst­ stoff, besteht, welches Profilelement zwei sich über dessen Länge erstreckende Hohlräume aufweist, so daß einerseits eine Vorlaufleitung (6) und andererseits eine Rücklauflei­ tung (7) gebildet ist.

3. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs- Einheit (3) bildende Profilelement in seinem Inneren so ausgebildet ist, daß sowohl die Vorlaufleitung (6) als auch die Rücklaufleitung (7) von derselben Seite (8) der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit (3) derart zugänglich ist, daß an dieser Seite (8) die Wärmetausch-Leitungen (2) jeweils mit ihren beiden Enden anschließbar sind.

4. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit (3) in ihrem Inneren so ausgebildet ist, daß die Vor­ laufleitung (6) und die Rücklaufleitung (7) im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind, wobei jedoch die von der Anschluß-Seite (8) der Wärmetausch-Leitungen (2) her ge­ sehen, hinter der einen Vor- oder Rücklauf-Leitung (7) angeordnete zweite Vor- oder Rücklauf-Leitung (6) eine sich über oder unter die erste Vor- oder Rücklauf-Leitung (7) erstreckende Ausweitung (9), in Richtung auf die Anschlußseite (8), aufweist.

5. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit (3) einen annähernd rechteckigen Querschnitt aufweist und daß die eine Vor- oder Rücklaufleitung (7) im Quer­ schnitt annähernd rechteckig ist, während die andere Vor- oder Rücklaufleitung (6) im Querschnitt annähernd L-förmig ist, wobei die im Querschnitt L-förmige Vor- oder Rücklauf­ leitung (6) sich um zwei Seiten der annähernd rechteckigen Vor- oder Rücklaufleitung (7) erstreckt.

6. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Enden der Wärmetausch-Leitungen (2) über je eine durch die Außenwand (12) der Anschluß- Seite (8) der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit (3) angebrachten Öffnung, beispielsweise einer Bohrung (10, 11), jeweils entweder mit der Vor- oder mit der Rücklauf­ leitung (6, 7) verbunden sind.

7. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenwand (12) der Anschluß-Seite (8) mindestens teilweise verdickt oder mit einer Außen­ wand-Verdickung (13) versehen ist, so daß die Öffnungen bzw. Bohrungen (10, 11) annähernd in einer Linie an der Anschluß-Seite (8) ansetzbar und in einem Winkel zur oben oder unten liegenden Vor- bzw. Rücklaufleitung (6, 7) führ­ bar sind, ohne daß die Zwischenwand (5) zwischen der Vor- und der Rücklaufleitung (6, 7) verletzt wird, wobei eine genügende Wandstärke (14) zur von der Öffnung bzw. Bohrung (10, 11) nicht betroffenen Vor- bzw. Rücklaufleitung (6, 7) erhalten bleibt.

8. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit (3) langgestreckt ist und im Bereich eines ihrer bei­ den Enden einen Anschluß-Stutzen (15) zur Vorlaufleitung (6) und im Bereich ihres anderen Endes einen Anschluß- Stutzen (16) zur Rücklaufleitung (7) aufweist.

9. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit (3) langgestreckt ist und im Bereich eines ihrer bei­ den Enden sowohl einen Anschluß-Stutzen (15) zur Vorlauf­ leitung (6) als auch einen Anschluß-Stutzen (16) zur Rück­ laufleitung (7) aufweist.

10. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Mehrzahl von U-förmig umgebogenen Wärmetausch-Leitungen (2) vorgesehen ist, die jeweils mit ihren beiden Enden zur Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Ein­ heit (3) geführt sind, wobei die annähernd parallel zuei­ nander verlaufenden Wärmetausch-Leitungen (2) in dem Be­ reich, wo sie U-förmig umgebogen sind, d. h. an dem der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit (3) entgegengesetzten Ende des Wärmetauschers (1), von einem Abstandshalter-Ele­ ment (4a) gehalten sind, durch welches die Wärmetausch- Leitungen (2) einerseits im gewünschten Abstand zueinander und andererseits U-förmig umgebogen gehalten werden.

11. Mattenartiger Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmetausch-Leitungen (2) im Bereich zwischen der Vor-/Rücklauf-Verteilleitungs-Einheit (3) und dem diese U-förmig umgebogen haltenden Abstandshalter-Ele­ ment (4a) durch mindestens einen weiteren Abstandshalter (4) in ihrer Lage und Ausrichtung gehalten werden.