DE2940591C2

DE2940591C2 - Zentralheizungsanlage

Info

Publication number: DE2940591C2
Application number: DE19792940591
Authority: DE
Inventors: Georg 7850 Lörrach Skapargiotis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-06
Filing date: 1979-10-06
Publication date: 1983-09-01
Also published as: DE2940591A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentralheizungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 27 12 733 ist bereits eine Zentralheizungsanlage mit zwei Kreisläufen bekannt. Der eine Kreislauf wird dabei von einem Heizkessel beaufschlagt während der zweite Kreislauf mit einer Solaranlage verbunden ist Ober einen Wärmetauscher kann die von der Solaranlage aufgenommene Wärme in den Heizkessel-Kreislauf überführt werden. Zumindest dann, wenn die Heizkesselanlage aufgrund einer tiefen Außentemperatur in Betrieb ist ist deren Heizströmungsmittel wärmer als das des zweiten Kreislaufes.

Sowohl bei einer solchen Heizungsanlage als auch bei sonstigen herkömmlichen Heizungsan'agen bringt man die Heizkörper häufig an den kältesten Stellen eines Raumes an, etwa an den Außenwänden z. B. unter Fenstern, um zu vermeiden, daß ein sich im stark beheizten Raum kräftig spürbarer Wärmegradient herausbildet Insbesondere bei der Anbringung von Heizkörpern unter Fensterbänken sind dabei im Mauerwerk häufig Nischen zur Aufnahme der Heizkörper vorgesehen, an welchen demgemäß die Wandstärke der Außenwand reduziert ist In jedem Falle wird durch den Heizkörper zwangsläufig die Außenwand erwärmt, so daß ein entsprechender Wärmeübergang en !steht, der an Stellen mit verringerter Wandstärke besonders hoch ist.

Es wäre nun zwar möglich, die wandseitige Oberfläche eines derart angebrachten Heizkörpers mit wärmeundurchlässigem Isoliermaterial abzudecken, jedoch würde dies gerade bei hohen Temperaturen des verwendeten Heizströmungsmittels eine stark ungleichmäßige Erwärmung des Heizkörpers verursachen, was dazu beitragen könnte, daß dieser verspannt wird und wegen der häufig wechselnden, hohen Spannungen schließlich Schaden nimmt und undicht wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zentralheizungsanlage der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher die bei herkömmlichen Zentralheizungsanlagen im Bereich der Wände auftretenden Wärmeverluste vermieden oder vermindert werden können, ohne daß die Heizkörper durch ungleichmäßige Wärmebelastung Schaden nehmen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale.

Durch die Erfindung wird nicht, wie oben angedeutet, die Wärmeabgabe der Heizkörper nach unerwünschten Richtungen unterbunden, sondern die abgegebene Wärme wird aufgefangen und weiterer Nutzung zugeführt, anstelle nutzlos durch die Außenwand abzufließen.

Die Erfindung schafft also eine Zentralheizungsanlage mit wenigstens einem als Heizkörper wirksamen Wärmetauscher, der insbesondere in einer derartigen

Anlage verwendet werden kann, aber auch gegebenenfalls nur einzeln dort eingesetzt werden kann, wo entweder der Wärmeverlust durch eine Außenwand besonders groß ist oder wo der zusätzliche Bedarf für eine mit nur lauwarmem Wasser betriebene Einrichtung wie etwa eine Fußbodenheizung vorliegt.

Dabei bzw. bei einer Zentralheizungsanlage, bei welcher der von Heizströmmittel durchströmbare Flächen- oder Rippenheizkörper eine wandseitige, eine raumseitige, eine obere, eine untere sowie zwei in schmalseitige Segrenzungsflächen aufweist, kann der Wärmetauscher, welcher an die wandseitige Begrenzungsfläche angrenzt mindestens diese überdecken.

Ein derartiger, zweiteiliger Heizkörper weist Kammern für die beiden getrennten Kreisläufe der r, Zentralheizungsanlage auf.

Soweit der Heizkörper in eine Nische eingebaut werden soll, ist es gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn der Wärmetauscher zusätzlich mindestens teilweise die obere, untere 2» und/oder seitliche Begrenzungsfläche des Heizkörpers überdeckt, so daß zur Raumheizung im wesentlichen nur die raumseilige Oberfläche des Heizkörpers durch Wärmeabstrahlung und -konvektion gemutzt wird, während die Oberflächen des Heizkörpers, welche der 2Ί Mauer zugewandt sind, vom Wärmetauscher überdeckt werden.

In der Praxis ist es besonders von Vorteil, lediglich die obere Begrenzungsfläche des Heizkörpers mit dem Wärmetauscher abzudecken, da insbesondere bei id Verwendung eines Rippen-Heizkörpers die zwischen den Rippen erwärmte Luft gegen die Oberseite der Mauernische auftrifft und nicht nur an dieser Stelle das Mauerwerk aufheizt sondern zusätzlich auch durch Staub, der in der Luft mitgerissen und bei Umlenken an r> der Oberseite der Mauernische ausgetragen wird, häßliche Schmutzstellen bewirkt Ist die Oberseite des Heizkörpers dagegen durch den Wärmetauscher abgedeckt, dann wird die vom Rippen-Heizkörper zwischen den Rippen erwärmte Luft bereits an der 4n Oberfläche des Wärmetauschers umgelenkt und raumseitig abgeleitet, wobei die in jedem Falle von der erwärmten Luft abgegebene Wärme nicht mehr über das Mauerwerk abfließt, sondern über de.i Wärmetauscher zurückgewonnen werden kann. Ein derartiger ι > Wärmetauscher kann im letztgenannten Fall einen L-förmigen Vertikalschnitt aufweisen. Es ist aber auch von Vorteil, einen Wärmetauscher mit U-förmigem Vertikalschnitt zu verwenden, wobei dann auch noch die Unterseite des Heizkörpers abgedeckt wird, um die '>" Wärmeabstrahlung zum Fußboden zu vermeiden. Bei der seitlichen Abdeckung des Heizkörpers ist zwar ein zusätzlicher, baulicher Aufwand erforderlich, da Durchführungen für die Anschlüsse des Heizkörpers geschaffen werden müssen, doch auch dieser Aufwand kann ">'> nach längerem Betrieb lohnend sein, da er noch weitere Wärmeverluste zu dem den Heizkörper sei/lieh umgebenden Mauerwerk hin vermeidet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Wärmetauscher eine gesonderte, dem t>o Heizkörper zugewandte Oberfläche auf, so daß die von Strömungsmittel durchströmten Innenräume der beiden Wärmetauscher durch zwei Wände von einander getrennt sind, zwischen denen ein in der Größe wählbarer Luftspalt gebildet ist. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, daß im wesentlichen nur die Wärmeabstrahiung des Heizkörpers vom Wärmetauscher aufgenommen wird, während — je nach Wahl der Größe des Luftspalts — die Thermokonvektionswirkung des Heizkörpers kaum beeinflußt wird. Die Heizwirkung des derart ausgebildeten, erfindungsgemäßen Heizkörpers für einen Raum, in welchem dbser angebracht ist ändert sich somit nicht wenn der Wärmetauscher weggelassen würde; es ist durch diese Ausgestaltung der Erfindung somit möglich, einen bereits vorhandenen Heizkörper durch zusätzlichen Einbau des Wärmetauschers weiterhin im bisherigen Umfang zur Beheizung zu verwenden, gleichzeitig aber die Wärmeveriuste zur Außenwand hin auf einen praktisch vernachlässigbaren Wert abzusenken.

Um die Wärmeabgabe insbesondere durch Thermokonvektion eines herkömmlichen Heizkörpers nicht zu beeinträchtigen, ist es bei der Umrüstung einer vorhandenen Zentralheizungsanlage besonders von Vorteil, einen Wärmetauscher zu verwenden, bei welchem die dem Heizkörper zugewandte Oberfläche möglichst eben ist um zwar einerseits die gesamte Wärmeabstrahlung aufzunehmen, andererseits aber die vorbeiströmende Warmluft möglichst wenig zu kühlen. Bevorzugt weist in diesem Falle '\ir Wärmetauscher den bereits obenerwähnten L-förnw^en Vertikalschnitt auf.

Wo aber eine Zentralheizungsanlage mit den erfindungsgemäßen Heizkörpern erst neu angebracht werden soll, ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn die Kontur der dem Heizkörper zugewandten Oberfläche des Wärmetauschers mit der Kontur mindestens einer der angrenzenden Begrenzungsflächen des Heizkörpers übereinstimmt

Insbesondere bei einem Rippen-Heiz-Wärmeaustauscher haben sich bisher nämlich immer wandseitig zwischen den Rippen Zellen gebildet in weichen ein besonders stark aufgeheiztes Luftpolster vorlag, da wegen des Einbaus des Heizkörpers in Nischen die Luftströmung über wandseitige Oberfläche des Heizkörpers stark erschwert war; um eine ungleichmäßige Erwärmung des bisher bekannten Heizkörpers zu vermeiden, wodurch dieser sonst im Betrieb Spannungen ausgesetzt worden wäre, war es daher bisher er'orderlich. gerade beim Einbau des Heizkörpers in Nischen einen verhältnismäßig hohen Wandabstand zu wahren.

Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ist es zunächst möglich, die Wärmeaufnahme durch den Zusatz-Wärmeaustauscher dadurch zu steuern, daß man dessen Oberfläche mehr oder weniger genau an Konturen der Begrenzungsflächen des Heizkörpers anpaßt; es ist somit möglich, beispielsweise im Falle einer Fußbodenheizung dem Wärmetauscher die benötigte Wärmemenge zu entnehmen, selbst wenn sie größer ist als die bisher wandseitig verlorengegangene Ver''i.-.twärme. Ferner kann aber durch die gegenseitige Anpassung der Konturen von Heizkörper und Wärmetauscher das für den Wärmetauscher erforderliche Volumen in die Rippen des Heizkörpers verlegt werden, so daß der Abstand der wandseitigen Oberfläche des Wärmetauschers von der wandseitigen Oberfläche d-js Wärmetauschers von der wandseitigen Begrenzungsfläche des Heizkörpers besonders klein wird. Es kann somit trotz eines zusätzlichen Wärmetauschers der Montageabstand des Heizkörpers zur Außenwand hin noch verringert werden, ohne daß schädigende Spannungen im Heizkörper auftreten, und ohne daß Wärme verloren geht.

Um eine noch gedrängtere Bauweise zu erzielen, ist

es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, daß Heizkörper und Wärmetauscher einen einzigen Hohlraum aufweisen, und daß die zwischen diesen angeordneten Begrenzungsflächen als eine Trennwand ausgebildet sind, welche den Hohlraum in zwei gesondert durchsirömbare Räume aufteilen. Der erfindungsgemäße Heizkörper wird durch die letztgenannte, vorteilhafte Weilerbildung der Erfindung besonders kompakt und billig in der Herstellung.

Um den Wärmeübergang zwischen Heizkörper und Wärmetauscher möglichst gering zu halten, sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bei dem Heizkörper die dem Wärmetauscher zugewandten Oberflächen des Zusatz-Wärmeaustauschers im wesentlichen eben. Es ergibt sich hierbei nicht nur der bereits oben erläuterte Vorteil bei der Umrüstung einer vorhandenen Heizungsanlage, sondern es ist bei dem einteiligen, voranstehend genannten Heizkörper möglich, durch ebene Ausführung der Trennwand die ^^ärmesb^sbe zwischen Heiz- und Zu^cii'⁷-W^rpi'^l|!i"^s* tauscher möglichs: gering zu halten, falls dies erforderlich ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Außenwände des Heizkörpers, welche dem Wärmetauscher zugewandt sind, eine geringere Warmedurchlässigkeit auf als die anderen Oberflächen, um — falls erforderlich — die Wärmeabgabe zum Wärmetauscher zu verringern. Eine derartige geringere Wärmedurchlässigkeit kann beispielsweise darin bestehen, daß man bei Verwendung eines herkömmlichen Heizkörpers dessen wandseitige Oberflächen nicht mit einem thermodynamisch schwarzen Heizkörperlack, sondern mi; einem thermodynamisch weißen Lack streicht. Es kann auch eine Isolierung aufgebracht werden, die jedoch nur soweit wirksam sein darf, daß das eingangs genannte, schädliche Verspannen des Heizkörpers zuverlässig vermieden wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Außenwände des Wärmetauschers, die vom Heizkörper abgewandt sind, eine geringere Wärme- ⁴ durchlässigkeit auf als die diesem zugewandten Außenwände, um die Wärme-Restverluste zur Außenwand hin zu verringern, wobei gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhafterweise der Wärmetauscher aus einem Material mit hoher Wärme- ⁴ leitfähigkeit aufgebaut ist und an seinen vom Heizkörper abgewandten Außenwänden eine Isolierschicht aufweist. Da die im Wärmetauscher erreichbare Temperatur in Abhängigkeit verschiedener Parameter, wie etwa des Strömungsmitteldurchsatzes, verhältnis- ⁵ mäßig frei gewählt werden kann, ist es möglich, dessen wandseitige Außenwände praktiscn vollkommen abzuisolieren, ohne eine schädliche Verspannung des Wärmetauschers befürchten zu müssen. Andererseits gewährleistet die Wahl eines Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit für alle dem Heizkörper zugewandten Oberflächen eine besonders gute Wärmeaufnahme, so daß Wärmeverluste praktisch vollständig vermieden werden können. Wegen der Verwendung von Isoliermaterial ist es sogar möglich, den Wärmetauscher in körperlichen Kontakt mit Teilen der Außenwand zu bringen, so daß nicht nur der Raumbedarf besonders gering wird, sondern bei Verwendung eines einteiligen Heizkörpers dieser gegebenenfalls voll in die Wand eingebaut werden kann, so daß es nicht mehr, wie bisher, " erforderlich ist, auf besonders aufwendige und zeitraubende Weise die raumseitige Wandoberfläche der Außenwand auch hinter dem Heizkörper zu streichen bzw. zu tapezieren.

Um eine weitere Raumersparnis zu erreichen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die von der oberen Begrenzungsfläche abgewandte Oberseite des Wärmetauschers als Auflage für eine Fensterbank ausgebildet; dies gilt insbesondere bei einer U- bzw. L-förmigen Ausbildung des Vertikalschnitts des Wärmetauschers.

Um die Einbaumöglichkeiten zu verbessern und den Raumbedarf zu verringern, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Volumen des Wärmetauschers kleiner als das des Heizkörpers, was dadurch ermöglicht wird, daß der Durchsatz durch den Wärmetauscher unterhalb der Grenze, bei welcher eine störende Strömungsgeräuschentwicklung einsetzt, praktisch frei gewählt werden kann.

Der Gegenstand der Erfindung ist anhand der schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig I Hip .Srhrägdarstellung einer vertikal geschnittenen Außenwand-Heiznische rr.it angebrachtem, erfindungsgemäßem Heizkörper, und

F i g. 2 und 3 die Horizontalschnitte durch verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Heizkörper. In Fig. 1 ist die Fensterwand 1 eines Gebäudes gezeigt, welche an ihrer Oberseite eine Fensteröffnung begrenzt, in welche ein Fenster 2 eingesetzt ist. Die Want/ 1 bildet eine Heizkörpernische, welche von der Außenwand 1, einer Fensterbank 3. einem Fußboden sowie zwei beiderseitigen Mauerflächen (nicht gezeigt) begrenzt ist. In die Heizkörpernische ist ein Heizkörper eingesetzt, welcher aus einem Wärmetauscher 8 und einem Heizkörper 6 gebildet ist Der Wärmetauscher 8 weist eine sich im wesentlichen eben erstreckende, vertikale Kammer 5 und an deren Oberseite ansetzend eine sich horizontal erstreckende Kammer 4 auf. so daß der Vertikalquerschnitt des Wärmetauschers 8 L-förmig ist. Auf die Oberseite des oberen, sich horizontal erstreckenden Teiles 4 des Wärmetauschers 8 ist die Fensterbank 3 aufgesetzt. Eine zwischen diesen Teilen mögliche Isolierung ist durch eine verdickte Strichstärke angedeutet.

Der Wärmetauscher 8 ist an der Unterseite seines vertikalen Abschnitts 5 an einen Zulauf 7 angeschlossen; parallel zu diesem erstreckt sich an der Oberseite des vertikalen Abschnitts 5 ein Ablauf (kein Bezugszeichen). In dem Wärmetauscher 8 ist raumseitig der Heizkörper 6 eingesetzt, welcher als Rippen-Heizkörper ausgebildet ist. Die wandseitige sowie die obere Begrenzungsfläche des Heizkörpers 6 befinden sich in Anlage an die zugewandte Außenwand des vertikalen Abschnitts 5 bzw. horizontalen Abschnitts » des Wärmetauschers 8. Die Zu- und Ablaufanschlüsse für den Heizkörper 6 sind in der Zeichnung nicht dargestellt

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, steht die raumseitige Vorderkante des horizontalen Abschnitts 4 des Zusatz-Wärmetauschers 8 ein wenig über die raumseitige Begrenzungsfläche drs Heizkörpers 6 über, damit Montagetoleranzen bei der Anbringung des Heizkörpers 6 aufgenommen werden können.

In F i g. 2 ist ein Horizontalschnitt durch den in F i g. 1 gezeigten Heizkörper dargestellt Wie ersichtlich, ist der Heizkörper 6 als Rippen-Heizkörper ausgebildet der eine raumseitige Außenwand 10 und eine wandseitige Außenwand 9 aufweist Zur Kontur der wandseitigen Außenwand 9 passend ist die raumseitige Außenwand 11 des Wärmetauschers 8 ausgebildet welcher zur

7 8

Wand I hin (in F i g. 2 nicht dargestellt) durch eine sich |_n Fig. 3 ist ein kombinierter Heizkörper gezeigt, eben erstreckende Rückwand 12 begrenzt ist. Zur dessen Innenraum raumseilig von einer in vertikalen Aufnahme von Bemessungs- und Montagetoleranzen ist Rippen profilierten Außenwand 10 und mauerseitig von zwischen den Wandungen 9 und 11 ein Zwischenraum einer ebenen Außenwand 12 begrenzt wird und im vorgesehen. > Inneren durch eine sich parallel zur Außenwand 12 Der Wärmetauscher 8 kann zum Nachrüsten erstreckende Trennwand 9' in einen wandseitigen zusätzlich zu bereits vorhandenen Heizkörpern 6 Wärmetauscherraum 8' und einen raumseitigen Heizeingebaut werden. körperraum 6' unterteilt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zentralheizungsanlage mit einem ersten Kreislauf für ein warmes Heizströmungsmittel, an welchem wenigstens ein Heizkörper angeschlossen ist, und mit einem zweiten Kreislauf für ein gegenüber dem ersten Kreislauf kühleres Heizströmungsmittel, welcher gegebenenfalls eine Umwälzpumpe und/oder eine Wärmepumpenanlage und/ oder ein Solaraggregat aufweist und'oder gegebenenfalls mit einem Zentralwasserspeicher verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der an den ersten Kreislauf angeschlossene Heizkörper (6) an einer Wand (1) angebracht ist und daß ihm wandseitig ein Wärmetauscher (8) des zweiten Kreislaufes zugeordnet ist, um die vom Heizkörper (6) des ersten Kreislaufs zur Wand (1) hin abgegebene Wärme aufzunehmen.

2. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1, bei welcher der von Heizströmungsmittel durchströmbare Räei^n- oder Rippen- Heizkörper des ersten Kreislaufs eine wandseitige, eine raumseitige, eine obere, eine untere sowie zwei schmalseitige Begrenzungsflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (8), welcher an die wandseitige Begrenzungsfläche (9) angrenzt, mindestens diese überdeckt.

3. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (8) zusätzlich mindestens teilweise die obere, untere und/oder seitliche Begrenzungsfläche des Heizkörpers (6) über^ckt.

4. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dan die Kontur der dem Heizkörper (6) zugewandten Oberfläche (11) des Wärmetauschers (8) mit der Kontur mindestens einer der angrenzenden Begrenzungsflächen (9) des Heizkörpers (6) übereinstimmt

5. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (6) und der Wärmetauscher (8') einen einzigen Hohlraum aufweisen, und daß die zwischen diesen angeordneten Begrenzungsflächen als eine Trennwand (9') ausgebildet sind, welche den Hohlraum in zwei gesondert durchströmbare Räume aufteilen.

6. Zentralheizungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die dem Heizkörper (6) zugewandten Oberflächen des Wärmetauschers (8) im wesentlichen eben sind.

7. Zentralheizungsanlage nach einem der Ansprüehe 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwände (9) des Heizkörpers (6). welche dem Wärmetauscher (8) zugewandt sind, eine geringere Wärmedurchlässigkeit aufweisen als die anderen Oberflächen (10).

8. Zentralheizungsanlage nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwände (12) des Wärmetauschers (8). die vom Heizkörper (6) abgewandt sind, eine geringere Wärmedurchlässigkeit aufweisen als die diesen zugewandten Außenwände (11) des Wärmetauschers (8).

9. Zentralheizungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (8) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit aufgebaut ist und an seinen vom Heizkörper (6) abgewandten Außenwänden (12) eine Isolierschicht aufweist.

10. Zentralheizungsanlage nach einem der Ansprüche ! bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Wärmetauschers (8) kleiner ist als das des Heizkörpers (6).

11. Zentralheizungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von der oberen Begrenzungsfläche des Heizkörpers (6) abgewandte Oberseite des Wärmetauschers (8) als Auflage für eine Fensterbank (/^ausgebildet ist.