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Die Erfindung betrifft ein Flächentemperiersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 103 41 255 A1 sind Wärmeleitplatten aus expandiertem Graphit bekannt. Materialstärken von 10 bis 15 mm werden dabei als gering angesehen. Eine Nut, die in der Wärmeleitplatte angeordnet ist, dient zur Aufnahme eines Rohrs für den Durchfluss eines fluiden Wärmetransportmediums.
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Aus der
DE 20 2014 104 262 U1 ist ein Wandheizsystem bekannt, bei welchem auf einer Trägerplatte eine graphithaltige Wärmeleitschicht aufgebracht ist. In die Wärmeleitschicht und / oder in die Trägerplatte ist eine Nut eingebracht, die zur Aufnahme eines Wärmetauscherrohrs dient. Die graphithaltige Wärmeleitschicht kann als graphithaltige Wärmeleitplatte oder als feinkörniges oder gering viskoses bis flüssiges, graphithaltiges Material ausgestaltet sein.
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Als Weiterentwicklung dieses zuletzt genannten Standes der Technik ist aus der
WO 2016/037606 A2 ein Wandheizsystem bekannt, welches den gattungsbildenden Stand der Technik darstellt und bei welchem die graphithaltige Wärmeleitschicht auch als graphithaltige Wärmeleitfolie, insbesondere als eine aus Graphit bestehende Wärmeleitfolie, ausgestaltet sein kann. Das linienförmige Heizelement kann als Heizungsrohr ausgestaltet sein, welches von einem Fluid durchströmt wird, oder es kann als elektrisches Heizkabel ausgestaltet sein, welches von einem elektrischen Strom durchflossen wird und in Art einer Widerstandsheizung Wärme abgibt. Die graphithaltige Wärmeleitschicht kann entweder in einer Nut der Trägerplatte angeordnet sein, also hinter dem linienförmigen Heizelement liegen, nämlich auf der von dem zu beheizenden Raum abgewandten Rückseite des linienförmigen Heizelements, oder es kann, nachdem das Heizelement in die Nut der Trägerplatte eingelegt worden ist, über die gesamte Vorderseite der Trägerplatte verlegt werden, so dass es die Vorderseite des Heizelements kontaktiert. Wenn das Heizelement als Rohrleitung ausgestaltet ist, kann es nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Kühlen genutzt werden, indem ein entsprechend temperiertes Fluid verwendet wird.
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Die dem zu beheizenden Raum zugewandte Oberfläche wird mit einer Verkleidung versehen. Die Verkleidung kann aus einer Putzschicht, aus Fliesen oder Natursteinplatten bestehen, je nach der gewünschten optischen und funktionalen Ausgestaltung der Wandoberfläche des zu beheizenden Raumes, so dass die genannten Materialien lediglich beispielhaft und nicht abschließend genannt sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Flächentemperiersystem dahingehend zu verbessern, dass dieses besonders einfach eine möglichst variantenreiche Ausgestaltung der Verkleidung auf einfache Weise sowie die Voraussetzungen für ein vorteilhaftes Raumklima ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Flächentemperiersystem nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, eine gelochte Wärmeleitfolie zu verwenden, die nämlich Öffnungen aufweist, die insgesamt wenigstens 1,5 % der Fläche der Wärmeleitfolie ausmachen. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine Wärmeleitfolie typischerweise schlechte Anhaftungseigenschaften aufweist, was beispielsweise auf metallische Wärmeleitfolien aus Aluminium oder Kupfer ebenso zutrifft wie auf graphithaltige Wärmeleitfolien, beispielsweise aus Wärmeleitfolien, die aus Graphit bestehen, z.B. aus expandiertem Graphit. Bei Verwendung einer Wärmeleitfolie aus Kupfer kann vorteilhaft eine entfettete Kupferfolie zur Anwendung kommen, da diese verbesserte Anhaftungseigenschaften aufweist beispielsweise gut mittels eines Klebstoffs an der Trägerplatte befestigt werden kann.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen Öffnungen machen die Wärmeleitfolie durchlässig und haben zwei unterschiedliche Auswirkungen:
- Erstens ermöglichen sie ein vorteilhaftes Raumklima, indem sie nämlich die Wärmeleitfolie wasserdampfdiffusionsoffen ausgestalten, was in der Praxis kurz als „diffusionsoffen“ bezeichnet wird. Wenn die Wärmeleitfolie in einer Ausgestaltung des Flächentemperiersystems mittels eines Klebstoffs an der Trägerplatte befestigt wird, kann durch Auswahl des geeigneten Klebers und der geeigneten Trägerplatte, wenn diese nämlich jeweils selbst diffusionsoffen sind, die diffusionsoffene Ausgestaltung der Gebäudefläche gewährleistet werden, die mit dem Flächentemperiersystem versehen ist, beispielsweise ein Fußboden, eine Wand- oder Deckenfläche des Raumes.
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Zweitens ermöglichen die Öffnungen den Durchtritt des Klebstoffs. Da ein Klebstoff verwendet wird, der in Abstimmung mit dem Material, aus dem die Wärmeleitfolien besteht, eine gute Anhaftung an der Wärmeleitfolie sicherstellt, stellt dieser Klebstoff eine hervorragende Grundierung auf der Vorderseite der Wärmeleitfolie dar, so dass auf dieser Grundierung die weitere Verkleidung aufgebaut werden kann, z. B. in Form eines Lehmputzes.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Flächentemperiersystems ermöglicht beispielsweise folgendes Verfahren bei der Herstellung einer zu temperierenden Raumfläche:
- • Auf die zum Raum gerichtete Oberfläche einer Trägerplatte wird Klebstoff im Überschuss aufgetragen. Im Überschuss bedeutet in diesem Zusammenhang, dass mehr Klebstoff verwendet wird, als ausschließlich zur Befestigung einer Wärmeleitfolie an der Trägerplatte erforderlich ist.
- • Anschließend wird eine Wärmeleitfolie mit ihrer Rückseite auf die Oberfläche der Trägerplatte aufgedrückt und damit in den Klebstoff eingedrückt.
- • Dabei tritt automatisch überschüssiger Klebstoff durch die Öffnungen der Wärmeleitfolie und gelangt so auf die Vorderseite der Wärmeleitfolie.
- • Der überschüssige Klebstoff wird nun auf der Vorderseite der Wärmeleitfolie verstrichen, ggf. wird zusätzlicher Klebstoff verwendet, um einen ausreichend großen Flächenanteil der Vorderseite der Wärmeleitfolie mit Klebstoff zu beschichten. Insbesondere kann die Vorderseite der Wärmeleitfolie annähernd vollflächig mit Klebstoff beschichtet werden.
Die Befestigung der Wärmeleitfolie auf der Trägerplatte kann an der Baustelle erfolgen. Alternativ dazu kann sie jedoch unabhängig von der Baustelle bereits werkseitig erfolgen, beispielsweise im Herstellerwerk der Trägerplatte, so dass eine sofort einsatzbereite, verarbeitungsfähige Trägerplatte an der Baustelle bereitgestellt werden kann.
Die Montage des linienförmigen Heizelements an der Trägerplatte kann zunächst erfolgt sein, bevor die Wärmeleitfolie an der Trägerplatte befestigt wird - beispielsweise wenn dies an der Baustelle erfolgt. Alternativ kann das linienförmige Heizelement in die Nuten der Trägerplatte eingeführt werden, auch wenn sich die Wärmeleitfolie bereits auf der Trägerplatte befindet. Sofern die Wärmeleitfolie nicht konturgenau auf der Oberfläche der Trägerplatte verläuft, also auch in den Nuten verläuft, wird sie verformt und in die betreffende Nut gedrückt, wenn das Heizelement in die Nut eingelegt wird.
- • Der Klebstoff stellt eine Grundierung auf der Vorderseite der Wärmeleitfolie dar, so dass später - beispielsweise nach dem Abbinden des Klebstoffs - die Verkleidung des Flächentemperiersystems montiert werden kann. Beispielsweise kann eine Putzschicht aufgetragen werden, oder Fliesen, Natursteinplatten oder dergleichen können in einer Dickbett- oder Dünnbett-Mörtel- bzw. Klebstoffschicht verlegt werden.
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Je größer der Flächenanteil der Öffnungen an der Gesamtfläche der Wärmeleitfolie ist, desto besser wird einerseits eine Diffusionsoffenheit und der Durchtritt für den Klebstoff ermöglicht, während andererseits die Leistung in Bezug auf die Wärmeabstrahlung reduziert wird. In ersten, nicht-öffentlichen praktischen Versuchen hat sich ein Flächenanteil der Öffnungen als vorteilhaft herausgestellt, der zwischen 2,5 % und 15 % und insbesondere vorteilhaft bei 5 % liegt.
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Streng genommen weist die Trägerplatte typischerweise eine einzige Nut auf, nämlich wenn ein einziges linienförmiges Heizelement auf der Trägerplatte verlegt werden soll. Beispielsweise kann das Heizelement spiralförmig verlaufen. Vorteilhaft und in der Praxis üblich wird es serpentinenförmig oder mäanderförmig verlegt, so dass es überall in derselben Ebene verläuft. Dennoch spricht man in der Praxis üblicherweise von mehreren Nuten, welche die die Trägerplatte aufweist, entsprechend der Darstellung, die sich bei einem Schnitt durch die Trägerplatte ergibt. Die so bezeichneten mehreren Nuten stellen in einem solchen Fall tatsächlich mehrere Abschnitte derselben, durchgehenden Nut dar. Daher wird auch nachfolgend von mehreren Nuten gesprochen, selbst wenn die Trägerplatte nicht zur Aufnahme mehrerer Heizelemente ausgestaltet ist, sondern nur eine einzige, durchlaufende Nut zur Aufnahme eines einzigen linienförmigen Heizelements aufweist. Jedenfalls weist Trägerplatte mehrere nebeneinander - beispielsweise parallel zueinander - verlaufende Nuten auf.
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In einer Ausgestaltung ist nicht eine einzige, durchgehende Wärmeleitfolie auf der Vorderseite der Trägerplatte angeordnet, sondern vielmehr eine Anzahl einzelner Bahnen der Wärmeleitfolie. Dies bietet die Möglichkeit, eine Bahn so weit über die Nut zu führen, dass die Bahn nicht nur die Nut abdeckt, sondern auch noch über die Nut hinausragt. Wenn anschließend das linienförmige Heizelement in die Nut eingelegt wird, wird die Wärmeleitfolie nach unten abgewinkelt und in die Nut geklappt. Dabei kann dieser Anteil der Wärmeleitfolie so lang bemessen sein, dass er dem Heizelement, welches typischerweise einen runden Querschnitt aufweist, über 180° seines Querschnitts anliegt. Hierdurch wird eine hervorragende, intensive Wärmeübertragung von dem Heizelement auf die Wärmeleitfolie bewirkt und damit der Wirkungsgrad des Flächentemperiersystems positiv beeinflusst.
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In einer Weiterbildung der oben beschriebenen Ausgestaltung können die Bahnen so bemessen und auf der Trägerplatte angeordnet sein, dass jede Bahn mit ihren beiden Seitenkanten über beide jeweils benachbarte Nuten ragt, und zwar so weit, dass sich über den Nuten jeweils zwei benachbarte Bahnen der Wärmeleitfolie überlappen. Auf diese Weise können die Überstände, mit denen die Bahnen jeweils über eine Nut ragen, so kurz bemessen werden, dass die Bahnen lediglich über die jeweilige Nut, aber nicht darüber hinaus ragen müssen und dennoch die Nut vollflächig von der Wärmeleitfolie ausgekleidet werden kann, zugunsten eines möglichst großflächigen Kontakts mit dem Heizelement. Da die Bahnen nicht über die jeweils benachbarte Nut hinausragen, behindern sie bei der oben geschilderten Verfahrensweise nicht die Verarbeitung des Klebstoffs, um diesen auf der Vorderseite der Wärmeleitfolie zu verteilen.
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Als Klebstoff hat sich bei der Verwendung einer aus expandiertem Graphit bestehenden Wärmeleitfolie ein wasserglasbasierter Klebstoff in ersten Versuchen bewährt, wobei ein derartiger Klebstoff in der Praxis auch unter der Bezeichnung als Wasserglaskleber handelsüblich ist. Wasserglaskleber ist in hohem Maße temperaturstabil, so dass seine Funktion auch bei wechselnden Temperaturbeanspruchungen und angesichts von Temperaturschwankungen über lange Zeit gewährleistet ist.
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Je nach den klimatischen Bedingungen, denen der zu temperieren der Raum voraussichtlich ausgesetzt sein wird, kann die Trägerplatte aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Für die Wände von Wohnräumen kann vorteilhaft eine Trägerplatte aus natürlichen, organischen Materialien Verwendung finden, beispielsweise eine Holzfaserplatte. Bei hohen Anforderungen an die Druckbelastbarkeit kann die Trägerplatte aus Schaumglas bestehen, beispielsweise wenn das Temperiersystem als Fußbodenheizung dienen soll und der Boden durch schwere Möbel oder, z.B. bei industriellen Einsätzen, durch Fahrzeuge belastet werden wird. Bei zu erwartender hoher Luftfeuchtigkeit, beispielsweise je nach geographischer Verwendung oder in Feuchträumen, kann die Trägerplatte aus einem Kalziumsilikat-Werkstoff bestehen, so dass sie ihr Eigengewicht an Wasser aufnehmen kann, ohne strukturell zu versagen und ohne zu schimmeln.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der rein schematischen Darstellung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen die
- 1 und 2 Querschnitte durch einen Ausschnitt eines Flächentemperiersystems in unterschiedlichen Stadien seiner Montage.
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1 zeigt einen Querschnitt durch eine Trägerplatte 1, welche eine Vorderseite 2 und einer Rückseite 3 aufweist. Die Rückseite 3 kann einer tragenden Fläche eines Gebäudes angelegt werden, beispielsweise auf einem Estrich verlegt werden oder an einer Gebäudewand befestigt werden, während die Vorderseite 2 dem zu temperieren Raum zugewandt angeordnet wird. Die Vorderseite 2 ist mit einer Nut 4 versehen, die zur Aufnahme eines linienförmigen Heizelements dient. Je nach Querschnittsgeometrie der Nut 4 ist diese zur Aufnahme eines elektrischen Widerstands-Heizkabels vorgesehen, oder zur Aufnahme eines Heizungsrohrs, welches beispielsweise mit Wasser als Wärmeträger durchströmt wird.
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Auf der Vorderseite 2 der Trägerplatte 1 ist eine Wärmeleitfolie 5 angeordnet, die als Folie aus expandiertem Graphit ausgestaltet ist und eine Materialstärke aufweist, die im Bereich von 0,1 bis 1 mm liegt. Die Wärmeleitfolie 5 besteht, um die Vorderseite 2 der Trägerplatte 1 abzudecken, nicht aus einem einzigen Zuschnitt, der sich über die gesamte Vorderseite 2 der Trägerplatte 1 erstreckt. Vielmehr sind in 1 zwei Bahnen 6 der Wärmeleitfolie 5 ersichtlich, die sich im Bereich ihrer Seitenkanten jeweils über die in 1 dargestellte Nut 4 erstrecken und sich über der Nut 4 überlappen, und die mit ihrer jeweils zweiten Seitenkante über einen Nut 4 ragen, die der dargestellten Nut 4 benachbart ist und beispielsweise parallel zu der dargestellten Nut 4 verläuft. Die Wärmeleitfolie 5 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 7 versehen.
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In 2 ist die Trägerplatte 1 in einem Zustand dargestellt, der im Vergleich zu 1 einen weiteren Montagefortschritt darstellt. Ein linienförmiges Heizelement 8 in Form eines Heizungsrohrs ist in die Nut 4 eingelegt worden. Dabei sind die beiden Überstände, mit denen die Bahnen 6 über die Nut 4 ragten, in die Nut 4 gebogen worden und dem Runden Konturverlauf des Nutquerschnitts angelegt worden.
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Weiterhin ist in 2 ein Klebstoff 9 ersichtlich, der einerseits die Bahnen 6 eine Trägerplatte 1 festlegt und andererseits durch die Öffnungen 7 getreten ist und auf der zum Raum gerichteten Vorderseite der Bahnen 6 verstrichen worden ist, um dort eine Grundierung zu schaffen.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde in 2 vollständig und in 1 für die Trägerplatte 1 auf eine Schraffur der geschnitten dargestellten Elemente des Flächentemperiersystems verzichtet.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Bahnen 6 mit ihrem jeweiligen Überstand nicht vollständig über die Nut 4, wie aus 1 ersichtlich ist. Beispielsweise können die beiden Überstände so bemessen sein, dass eine Überlappung innerhalb der Nut, wie sie in 2 dargestellt ist, vermieden wird. Je nach Materialstärke der Wärmeleitfolie 5 und nach der Geometrie der Nut 4 sowie nach dem Material der Trägerplatte 1, und je nachdem, wie präzise die Bahnen 6 auf die Trägerplatte 1 aufgebracht und dort positioniert werden können, kann der Zuschnitt der Bahnen 6 so bemessen sein, dass entweder die erwähnte Überlappung innerhalb der Nut 4 vermieden wird oder aber unter Inkaufnahme einer solchen Überlappung eine möglichst großflächige Kontaktierung des Heizelements 8 sichergestellt ist.
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Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Vorderseite 2 der Trägerplatte 1 mit einem einzigen Materialzuschnitt einer Wärmeleitfolie 5 abgedeckt sein. Um wirtschaftlich vorteilhaft diese Wärmeleitfolie 5 nicht exakt der Topographie der Vorderseite 2 anlegen zu müssen, kann sie die Nuten 4 überspannen. Anschließend werden Schnitte in die Wärmeleitfolie 5 eingebracht, nämlich dem Verlauf der Nuten 4 folgend, so dass über jeder Nut 4 zwei Überstände der Wärmeleitfolie 5 geschaffen werden, die sich berühren. Beispielsweise kann die Schnittlinie exakt über der Mitte der Nut 4 verlaufen. Die Schnittlinie kann jedoch auch bewusst versetzt von der Mitte verlaufen, so dass ein Überstand der Wärmeleitfolie 5 geschaffen wird, der sich besonders tief in die Nut 4 hinein umklappen lässt, wenn das Heizelement 8 in die Nut 4 eingelegt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trägerplatte
- 2
- Vorderseite
- 3
- Rückseite
- 4
- Nut
- 5
- Wärmeleitfolie
- 6
- Bahn
- 7
- Öffnung
- 8
- Heizelement
- 9
- Klebstoff
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10341255 A1 [0002]
- DE 202014104262 U1 [0003]
- WO 2016037606 A2 [0004]
