DE19831918C2 - Verfahren und Einrichtung zum Heizen oder Kühlen von vorwiegend geschlossenen Räumen - Google Patents

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.

Bezugszeichenliste

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.