DE19831918C2 - Verfahren und Einrichtung zum Heizen oder Kühlen von vorwiegend geschlossenen Räumen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Heizen oder Kühlen von vorwiegend geschlossenen RäumenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Heizen oder Kühlen
von vorwiegend geschlossenen Räumen.
Wohn-, Büro- oder Produktionsräume werden üblicherweise durch "Nur-Luft-
Systeme" oder durch "Wasser-Luft-Systeme", d. h. Kunststoff-Kapillarrohrmatten ge
heizt oder gekühlt.
"Nur-Luft-Systeme" sind mit hohen Transportkosten infolge der niedrigen Wärmeka
pazität der Luft verbunden und ergeben unwirtschaftliche Anlagen. Bei hohen Wär
melasten verursachen bei gegebener zulässiger Lufteintrittstemperatur hohe Luftvo
lumenströme zur Lastabfuhr starke Luftströmungen, die häufig Zugerscheinungen in
Räumen erzeugen und daher unbehagliche Verhältnisse schaffen. Die Strahlungs
temperaturen in einem Raum sind im Kühlfall hoch, da die Kühlung der Einrich
tungsgegenstände nur indirekt durch die Raumluft erfolgen kann. Hohe Temperatu
ren der Gebäude-Außenwände einschließlich der Fenster und hohe Temperaturen
von Wärmeerzeugern (z. B. elektrische Maschinen) können nicht durch niedrigere
Temperaturen thermisch aktiver Flächen (Kunststoff-Kapillarrohrmatten) allein kom
pensiert werden und erzeugen daher ebenfalls Unbehaglichkeit für die sich in den
Räumen aufhaltenden Personen.
Die Erfindung geht von Kunststoff-Kapillarrohrmatten als Flächen-Heiz- oder
-Kühlelement aus, weil dadurch eine Wärmezufuhr oder eine Warmeabfuhr durch
thermisch hoch aktive Flächen erfolgen kann. Derartige Kunststoff-Kapillarrohr
matten sind z. B. in der DE 44 40 453 A1 beschrieben.
Es ist ferner ein Heizungsgerät (DE 297 04 709 U1) bekannt, bei dem bei Bedarf
verschiedene Lüftungsvarianten einstellbar sind. So soll das Heizungsgerät bedarfs
weise für Frischluftbetrieb oder Abluftbetrieb einstellbar sein und zweckmäßig auch
für Umluft- bzw. Mischluftbetrieb. Es sind nach außen führende Kanäle für die Abluft
bzw. für Zuluft bekannt, die bei Stromausfall automatisch geschlossen werden, um
unerwünschtes Eindringen kalter Luft zu verhindern. Für das Heizen oder Kühlen
sind jedoch ein erster Lüfter zur Luftförderung im Umluftbetrieb und/oder Zuluftbe
trieb und ein zweiter Lüfter für Abförderung von Abluft vorgesehen. Das Heizungsge
rät ist für verschiedene Lüftungsvarianten ausgebildet, welche den Erfordernissen
entsprechend vom Benutzer einstellbar sind, und zwar insbesondere Frischluft, Ab
luft, Zuluft/Abluft, Umluft sowie Mischluft. In einer Übergangszeit wird anstelle des
Warmwasserkreislaufs eine Elektroheizung eingesetzt. An der Innenseite einer
Frontplatte sind hierzu von Wasser durchströmbare Rohre angeordnet. Die Anzahl
der Rohre und damit die zur Verfügung stehende Heiz- oder Kühlfläche kann jedoch
bei einer Anordnung unter einem Fenster keine solchen Ausmaße annehmen, um
eine ausreichend große und schnelle Heizleistung zu begründen. Sodann ist eine
örtliche Anordnung des Heizungsgeräts für die Zu- und Abfuhr der Luft unter einem
Fenster zwar günstig für kurze Luftkanäle jedoch nicht für große Heiz- oder Kühllei
stungen in einem großen Raum. So kann nur eine dezentrale Anordnung verwirklicht
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Anwendung anderer Heiz- oder
Kühlelemente eine wirkungsvolle, für kleine Gebäude und Hochhäuser geeignete,
weil individuell ortsgebunden regelbare Heizung oder Kühlung zu schaffen, bei der
das menschliche Erfordernis der Behaglichkeit und des Sichwohlfühlens berücksich
tigt werden kann und bei der gesundheitliche Belange endlich gegenüber den sog.
Klima-Anlagen zum Tragen kommen können.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:
- - in Wohn-, Büro- oder Produktionsräumen wird zumindest ein Behälter angeordnet, in dem Kunststoff-Kapillarrohrmatten enthalten sind,
- - die Kunststoff-Kapillarrohrmatten innerhalb zumindest eines Behälters werden ent weder gewickelt oder flach angeordnet,
- - Heiz- oder Kühlwasser wird durch die Kunststoff-Kapillarrohrmatten zu- und wieder abgeführt
- - ein Außenluftstrom wird an den Kunststoff-Kapillarrohrmatten geregelt vorbeige führt, wobei
- - der Außenluftstrom überwiegend durch Konvektion erzeugt wird.
In den einzelnen Räumen angeordnete Kunststoff-Kapillarrohrmatten können indivi
duell in Abhängigkeit der Außenluft-Temperatur je nach Jahreszeit und Wetterlage
mittels Heiz- oder Kühlwasser beaufschlagt werden, so daß die jeweils behagliche
und gesundheitlich anzustrebende Temperatur erreicht wird. Dabei ist das System
unabhängig von Wetter- und Sonnenseiten eines Gebäudes. Gleichzeitig arbeitet
das System mit nur geringem Energie-Aufwand. Im Raum selbst kann eine ideale
Leistungsanpassung durch beliebige Anordnung von Wärmesenken (bei Kühlung)
erfolgen. Ferner kann idealerweise eine nachträgliche Ergänzung von Wärmetau
scher-Kapillarrohrmatten entsprechend der Entwicklung der inneren Wärmelasten im
Raum erfolgen. Die Bemessung der Wärmetauscher-Kapillarrohrmatten mit der Va
riationsmöglichkeit zwischen der Wärmeaufnahme durch Konvektion und Strahlung
kann sehr frei nach wärmephysiologischen, wärmetechnischen und gestalterischen
Gesichtspunkten erfolgen. So können z. B. konvektive Wärmequellen konvektiv ar
beitenden Wärmesenken und Strahlungswärmequellen Wärmesenken mit großem
Strahlungsanteil gegenübergestellt werden. Außerdem wird durch die überwiegende
Konvektion der aufzuwendende Energie-Anteil für das System niedrig gehalten.
Eine andere Verbesserung des Verfahrens besteht darin, daß zusätzlich ein erzwun
gener Außenluftstrom-Anteil erzeugt wird. In schwierigen Fällen kann daher ein Ven
tilator zum Anfahren oder zur Beschleunigung der Strömung des Frischluftanteils
vorteilhaft eingesetzt werden.
Der Behaglichkeit und der Temperaturführung dient ferner, daß der Außenluftstrom-
Anteil entfeuchtet wird.
Eine Einrichtung zum Heizen oder Kühlen löst die gestellte Aufgabe erfindungsge
mäß durch die Kombination folgender Merkmale:
- - zumindest ein Behälter, in dem Kunststoff-Kapillarrohrmatten angeordnet sind,
- - der mindestens eine Behälter ist in einem Wohn-, Büro- oder Produktionsraum ortsveränderlich aufgestellt,
- - die Kunststoff-Kapillarrohrmatten sind an ein Heiz- oder Kühlwassernetz anschließ bar,
- - der zumindest eine Behälter ist an eine Außenluftversorgung anschließbar,
- - der zumindest eine Behälter weist eine Ausgabeöffnung für die temperierte Au ßenluft auf und
- - der mindestens eine Behälter ist an die im Raum vorhandene Außenluftversorgung, die Heiz- und Kühlwasser-Anschlußleitungen sowie an die Regelarmaturen anpass bar.
Ein solcher Behälter kann nicht nur aus einem Gehäuse, sondern auch aus schon
vorhandenen Einrichtungsgegenständen wie z. B. Möbeln und dgl. bestehen. Es
kann ausreichend sein, den Behälter nur zur Wärmequelle gegenüberliegend oder
diese umgebend aufzustellen. Außerdem wird eine in Wohn-, Büro- und Fabrikräu
men unauffällige Einrichtung geschaffen, die in Ecken, Nischen oder Vorsprüngen
des Raumes raumsparend und unauffällig angebracht werden kann.
Eine weitere Anpassungsfähigkeit der Erfindung an sich im Lauf der Zeit ändernde
Wärmeverteilungen in einem Raum erhält man dadurch, daß eine in dem Raum be
findliche Wärmequelle bedarfsweise oder dauerhaft in das Innere des Behälters ein
baubar ist.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme für die Anwendung der Kunststoff-Kapillarrohr
matten ergibt sich sodann daraus, daß die in einem Behälter befindlichen Kunststoff-
Kapillarrohrmatten gegenüber der Summe der zu erwartenden Kühl- oder Heizlei
stung der Kühl- oder Heizlast thermisch überbemessen sind. Diese Überbemessung
der Kunststoff-Kapillarrohrmatten gestattet eine Zuschaltung (Abschaltung) von Ka
pillarrohrmatten entsprechend der sich verändernden Heiz- oder Kühllast, was z. B.
von Sonnen-Einstrahlung u. dgl. abhängig sein könnte.
Hierzu ist es vorteilhaft, wenn schon bei Planung und Bau der Heiz- oder Kühlein
richtung in dem Behälter mehrere zu- oder abschaltbare Kunststoff-Kapillarrohr
matten vorgesehen sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt
und wird nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Einrichtung im eingebauten Zu
stand,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Einrichtung gemäß Fig. 1 als eine
abgeänderte Ausführungsform,
Fig. 3 eine Ansicht von oben auf den Behälter mit den Anschlüssen an ein
Wassernetz und
Fig. 4 eine Ansicht von oben mit der Verteilung und Lage von Kapillaren einer
Kunststoff-Kapillarrohrmatte.
Die Einrichtung zum Heizen oder Kühlen von Räumen 1, die aus Wohn-, Büro-, Fa
brikräumen, Hallen, Sälen o. dgl. bestehen können und überwiegend eine Abluft vor
sehen und daher weitgehend geschlossen sind, wobei auch Isolationen der Wände
in Betracht gezogen werden, baut auf Kunststoff-Kapillarrohrmatten 2 auf, die jeweils
aus einem Verteilerrohr 3 und einem Sammelrohr 4 bestehen, zwischen denen die
Kapillarrohre 5 in großer Anzahl, d. h. flächendeckend, verlaufen.
Gemäß Fig. 1 ist ein Behälter 6 zwischen einem Mauerwerk 7 und einer Gebäude
wand 8 gebildet, der auch ein selbständiges Gehäuse 6a aufweisen kann. An ein
Heiz- oder Kühlwassernetz 9 mit einer Fließrichtung zwischen einem Ablauf 9a und
einem Zulauf 9b sind jeweils mehrere Kunststoff-Kapillarrohrmatten 2 angeschlossen
und üben gegenüber dem Raum 1 mit den Kapillarrohren 5 Heiz- oder Kühlwirkun
gen aus. In der Gebäudewand 8 ist ferner eine Außenluftzuströmöffnung 10a einer
Außenluftversorgung 10 gebildet. Jeder Behälter 6 besitzt eine Ausgabeöffnung 11,
die je nach Heiz- oder Kühlzwecken ganz unten oder ganz oben angeordnet und
verschlossen oder geöffnet ist (Fig. 1 und 2). Durch die Außenluftzuströmöffnung
10a fließt Außenluft 12 mit Zeit- und ortsabhängiger Temperatur bzw. Luftfeuchtig
keit.
Nach dem aufgezeigten Verfahren werden die Anteile der Wärmezufuhr oder der
Wärmeabfuhr bezogen auf Konvektion und/oder Strahlung denen der Wärmeinhalte
der Luft im Raum 1 und der Außenluft 12 kontinuierlich angepaßt, indem zumindest
ein einziger Behälter 6 in dem Raum 1 vorhanden ist, innerhalb dessen die Kunst
stoff-Kapillarrohrmatten 2 flach in senkrechten Ebenen oder gewickelt in senkrechten
Ebenen enthalten sind, wobei der Außenluftstrom 12a von außen an den
Kapillarrohren 5 vorbei geregelt in den Raum 1 geführt wird. Die Strömung kann
durch einen überwiegenden Konvektionsanteil erzeugt werden; es ist aber auch
möglich, zusätzlich (oder alternativ) einen erzwungenen Außenluftstrom-Anteil über
einen (nicht gezeigten) Ventilator zu erzeugen.
Der Behälter 6 könnte in dem Raum 1 auch ortsveränderlich als Gehäuse 6a unter
Berücksichtigung der Außenluftversorgung 10, der Heiz- bzw. Kühlwasser-
Anschlußleitungen 13a bzw. 13b (Fig. 3) sowie der erforderlichen Regelarmaturen
14 gestaltet sein.
Eine in dem Raum 1 befindliche Wärmequelle 15 (z. B. ein Elektrogerät) kann be
darfsweise in das Innere 6b des Behälters 6 eingesetzt werden oder durch das dann
geschlossene Gehäuse 6a umgeben werden.
Die in dem Behälter 6 befindlichen Kunststoff-Kapillarrohrmatten 2 sind vorteilhafter
weise gegenüber der Summe der zu erwartenden Kühl- oder Heizleistung der Kühl-
oder Heizlast thermisch überbemessen.
Zu diesem Zweck können in dem Behälter 6 auch mehrere zu- oder abschaltbare
Kunststoff-Kapillarrohrmatten 2 vorgesehen werden.
Gemäß Fig. 2 ist eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform der Kunst
stoff-Kapillarrohrmatte 2 eingesetzt. Von einem senkrecht angeordneten Verteiler
rohr 3 sind die Kapillarrohre 5 zu einem senkrecht angeordneten Sammelrohr 4 in
Bögen 5a verlaufend geführt. Unterhalb der Kapillarrohre 5 ist eine Kondensat-
Auffangschiene 16, an den jeweiligen Querschnitt der Anordnung angepaßt, vorge
sehen.
Gemäß den Fig. 3 und 4 ist das Gehäuse 6a senkrecht zur Strömungsrichtung der
Außenluft 12 dargestellt. Verteilerrohr 3 und Sammelrohr 4 verlaufen senkrecht, wie
in Fig. 2 erkennbar ist.
Das Verteilerrohr 3 und das Sammelrohr 4 sind jeweils mittels flexiblen Verbindungs
schläuchen 17 an die Heiz- bzw. Kühlwasser-Anschlußleitungen 13a bzw. 13b ange
schlossen. Die Kapillarrohre 5 können in verschiedenen Konfigurationen innerhalb
des Gehäuses 6a verlegt sein. Grundsätzlich muß eine möglichst große Oberfläche
dem Außenluftstrom 12a ausgesetzt sein.
Gemäß Fig. 4 sind mehrere Kunststoff-Kapillarrohrmatten 2 (vgl. Fig. 1) mit schlin
genartigem Verlauf der Kapillarrohre 5 angeordnet, um das Erfordernis der großen
Berührungsoberfläche zu erfüllen.
1
geschlossener Raum
2
Kunststoff-Kapillarrohrmatten
3
Verteilerrohr
4
Sammelrohr
5
Kapillarrohre
6
Behälter
6
a Gehäuse
6
b Inneres des Behälters
7
Mauerwerk
8
Gebäudewand
9
Heiz- und Kühlwassernetz
9
a Ablauf
9
b Zulauf
10
Außenluftversorgung
10
a Außenluftzuströmöffnung
11
Ausgabeöffnung
12
Außenluft
12
a Außenluftstrom
13
a Heiz- bzw. Kühlwasser-Anschlußleitungen
13
b Heiz- bzw. Kühlwasser-Anschlußleitungen
14
Regelarmaturen
15
Wärmequelle
16
Kondensat-Auffangschiene
17
Verbindungsschläuche
Claims (7)
1. Verfahren zum Heizen oder Kühlen von vorwiegend geschlossenen Räumen
mit folgenden Merkmalen:
- - in Wohn-, Büro- oder Produktionsräumen wird zumindest ein Behälter an geordnet, in dem Kunststoff-Kapillarrohrmatten enthalten sind,
- - die Kunststoff-Kapillarrohrmatten innerhalb zumindest eines Behälters werden entweder gewickelt oder flach angeordnet,
- - Heiz- oder Kühlwasser wird durch die Kunststoff-Kapillarrohrmatten zu- und wieder abgeführt,
- - ein Außenluftstrom wird an den Kunststoff-Kapillarrohrmatten geregelt vor beigeführt, wobei
- - der Außenluftstrom überwiegend durch Konvektion erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich ein erzwungener Außenluftstrom-Anteil erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außenluftstrom-Anteil entfeuchtet wird.
4. Einrichtung zum Heizen oder Kühlen von vorwiegend geschlossenen Räu
men,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
- - zumindest ein Behälter (6), in dem Kunststoff-Kapillarrohrmatten (2) ange ordnet sind,
- - der mindestens eine Behälter (6) ist in einem Wohn-, Büro- oder Produkti onsraum ortsveränderlich aufgestellt,
- - die Kunststoff-Kapillarrohrmatten (2) sind an ein Heiz- oder Kühlwassernetz (9) anschließbar,
- - der zumindest eine Behälter (6) ist an eine Außenluftversorgung (10) an schließbar,
- - der zumindest eine Behälter (6) weist eine Ausgabeöffnung (11) für die tem perierte Außenluft (12) auf und
- - der mindestens eine Behälter (6) ist an die im Raum (1) vorhandene Außen luftversorgung (10), die Heu- und Kühlwasser-Anschlußleitungen (13a, 13b) sowie an die Regelarmaturen (14) anpassbar.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine indem Raum (1) befindliche Wärmequelle (15) bedarfsweise oder
dauerhaft in das Innere (6b) des Behälters (6) einbaubar ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in einem Behälter (6) befindlichen Kunststoff-Kapillarrohrmatten (2)
gegenüber der Summe der zu erwartenden Kühl- oder Heizleistung der Kühl-
oder Heizlast thermisch überbemessen sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Behälter (6) mehrere zu- oder abschaltbare Kunststoff-
Kapillarrohrmatten (2) vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
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DE19831918A DE19831918C2 (de) | 1998-07-16 | 1998-07-16 | Verfahren und Einrichtung zum Heizen oder Kühlen von vorwiegend geschlossenen Räumen |
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ID=7874226
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- 1998-07-16 DE DE19831918A patent/DE19831918C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE102006053355B4 (de) | Heiz- und Belüftungsvorrichtung |
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