Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlelement sowie eine Kühldecke, wie sie zur Klimatisierung
von Räumen eingesetzt werden.
Stand der Technik
[0002] Es sind gattungsgemässe Kühlelemente bekannt, die ein z.B. mäanderförmig gebogenes
Rohr zur Durchleitung eines Kühlfluids, gewöhnlich Wasser, umfasst. Das Rohr läuft
über eine rechteckige ebene, als Lochplatte ausgebildete Deckenplatte, mit der seine
geraden Abschnitte über Wärmeleitschienen in gut wärmeleitendem Kontakt sind. Derartige
Kühlelemente können zu einer Deckenplatte zusammengesetzt sein. Die Wärmeleitschienen
können mit der Deckenplatte etwa verklebt (
EP 0 769 659 A1) oder durch Magnete (
EP 0 406 476 A2) verbunden sein. Wegen des guten wärmeleitenden Kontakts wird auch die Deckenplatte
wirksam gekühlt und über diese wiederum durch sie durchströmende oder an ihr entlangströmende
Luft, sodass eine hohe Kühlleistung erzielt wird. Die Herstellung einer gut wärmeleitenden
Verbindung zwischen dem Rohr und der Deckenplatte ist jedoch immer mit einigem Aufwand
verbunden, ganz besonders wenn die Herstellung grossflächigen Kontakts nicht ohne
weiteres möglich ist, weil die Oberseite der Deckenplatte, wie etwa bei einer Deckenplatte
aus Streckmetall, uneben ist.
Darstellung der Erfindung
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemässes Kühlelement zu schaffen,
dessen Kühlleistung auch ohne engen wärmeleitenden Kontakt mit einer darunterliegenden
Deckenplatte, ja selbst ohne Verwendung einer solchen, ausreichend gross ist, ohne
dass die durch verschiedene Normen gesetzten Grenzen etwa hinsichtlich der zulässigen
Strömungsgeschwindigkeiten überschritten würden.
[0004] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch
teilweises Uebereinanderlegen mit Abstand von Rohrabschnitten ist es möglich, über
einer gegebenen Grundfläche mit der Rohranordnung allein eine so hohe Kühlleistung
zu erreichen, dass eine Verstärkung der Kühlung durch enge thermische Ankopplung einer
Deckenplatte nicht nötig ist. Der Aufbau eines erfindungsgemässen Kühlelements und
einer entsprechenden Kühldecke vereinfachen sich dadurch wesentlich. Der Herstellungsaufwand
ist entsprechend geringer.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0005] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellen, näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Kühldecke mit einem
erfindungsgemässen Kühlelement,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht des Ausschnitts von Fig. 1,
- Fig. 3
- eine Vorderansicht einer Stütze eines erfindungsgemässen Kühlelements gemäss einer
ersten Ausführungsform,
- Fig. 4
- eine Seitenansicht der Stütze gemäss Fig. 3,
- Fig. 5
- eine Draufsicht auf die Stütze gemäss Fig. 3 und
- Fig. 6
- eine Vorderansicht einer Stütze eines erfindungsgemässen Kühlelements gemäss einer
zweiten Ausführungsform.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0006] Das erfindungsgemässe Kühlelement 1 (Fig. 1, 2) umfasst eine Rohranordnung zur Durchleitung
eines Kühlfluids, vorzugsweise von Kaltwasser, die aus drei übereinander angeordneten
Teilanordnungen 2, 3, 4 besteht. Sie sind jeweils in einer waagrechten Ebene liegende
Mäander aus Kupfer-, Stahl- oder Aluminiumrohr, deren Projektion auf eine in Fig.
1 gestrichelt angedeutete Grundfläche des Kühlelements 1 dieselbe jeweils annähernd
von einem Rand zum anderen zu einem bestimmten Teil, unter Aussparung von grösseren
Zwischenräumen, ausfüllt. Mit Abstand unterhalb der zuunterst angeordneten ersten
Teilanordnung 2 ist eine Deckenplatte 5 angeordnet, welche als Lochplatte oder als
Streckmetallplatte ausgebildet sein kann.
[0007] Die Teilanordnungen 2-4 sind parallel jeweils mit einer Zuleitung und einer Ableitung
(nicht dargestellt) für das Kühlfluid verbunden. Sie können aber auch hintereinandergeschaltet
sein. Sie sind gleich ausgebildet und mit Abstand übereinander angeordnet, d.h. senkrecht
voneinander beabstandet, was eine ungehinderte Luftströmung durch das Kühlelement
1 erlaubt, sodass eine intensive konvektive Kühlung der umgebenden Luft stattfindet.
[0008] Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass ihre Gesamtprojektion auf die Grundfläche
möglichst gross, d.h. die Ueberlappung der senkrechten Projektionen der Teilanordnungen
2, 3, 4 gering ist, möglichst höchstens 40% und vorzugsweise nicht grösser als 20
oder sogar 10% der gesamten Projektionsfläche des Kühlelements 1. Dazu ist die zweite
Teilanordnung 3 gegenüber der ersten Teilanordnung 2 um 90° verdreht und die dritte
Teilanordnung 4 gegenüber der zweiten Teilanordnung 3 ebenfalls, während sie der ersten
Teilanordnung 2 gegenüber seitlich versetzt ist. Durch die grosse Projektionsfläche
steht das Kühlelement 1 mit der Deckenplatte 5 und durch deren Oeffnungen hindurch
auch mit dem darunterliegenden Raum in intensivem Strahlungsaustausch, sodass die
konvektive Kühlung durch Strahlungskühlung wirksam ergänzt wird.
[0009] Zur Gewährleistung der mechanischen Stabilität des Kühlelements 1 weist dasselbe
an drei voneinander beabstandeten Stellen jeweils eine Stütze 6 auf, welche mit Rohrabschnitten
jeder der drei Teilanordnungen 2, 3, 4 eingreift und dieselben an drei Stellen in
definierten gegenseitigen Abständen und Ausrichtungen festhält.
[0010] Gemäss einer ersten Ausführungsform ist (Fig. 3-5) die Stütze 6 als geschlossen umlaufender
Mantel 7 eines quadratischen Prismas ausgebildet, welches z.B. aus Blech, vorzugsweise
aus Stahlblech gestanzt und gebogen ist. An gegenüberliegenden parallelen Wänden 8a,b
weist der Mantel jeweils zwei fluchtende, halbkreisförmig endende, senkrechte, kurze
Schlitze 9a,b, 10a,b auf, die vom oberen bzw. vom unteren Rand der Wände 8a,b ausgehen,
wo sie von seitlich auslenkbaren Schnappvorsprüngen 11 teilweise überragt werden.
Sie sind seitlich gegeneinander versetzt. In weiteren parallelen Wänden 8c,d, die
mit den Wänden 8a,b rechte Winkel einschliessen, sind zwei ebenfalls fluchtende, von
den oberen Rändern ausgehende Schlitze 12a,b angelegt, die sonst ähnlich wie die Schlitze
9a,b, 10a,b ausgebildet, aber länger sind, sodass sie jeweils bis in die Mitte der
Wand 8c bzw. 8d reichen. Die Stütze 6 kann mit senkrecht nach oben abragenden Laschen
versehen sein, mittels derer sie an einer Raumdecke verankert sein kann.
[0011] Die Schlitze 9a,b dienen jeweils zur Aufnahme von Rohrabschnitten der dritten Teilanordnung
4, die Schlitze 12a,b zur Aufnahme von solchen der zweiten Teilanordnung 3 und die
Schlitze 10a,b von solchen der ersten Teilanordnung 2. Durch die Schnappvorsprünge
11 sind die Rohrabschnitte jeweils schnappverriegelt und sowohl hinsichtlich ihrer
Höhe wie ihrer Richtung durch die stabile Stütze 6 sicher fixiert.
[0012] Gemäss einer zweiten Ausführungsform umfasst die Stütze (Fig. 6) einen senkrechten
Bolzen 13, dessen oberes Ende an einer Raumdecke verankert sein kann. Er kann mit
einem durchgehenden Gewinde versehen sein und trägt drei mit Abstand übereinander
angeordnete, seitlich waagrecht abstehende Laschen 14, 15, 16 aus Stahlblech, welche
jeweils an den Ende nach unten ausgebogen sind, sodass sie nach oben offene Aufnahmen
17 für Rohrabschnitte bilden, in denen dieselben schnappverriegelbar sind. Die Laschen
14, 15, 16 können mit dem Bolzen 13 verschraubt oder verlötet sein. Unmittelbar übereinander
angeordnete Laschen sind jeweils um 90° im gleichen Sinn gegeneinander verdreht.
[0013] Erfindungsgemässe Kühldecken können eine Vielzahl von in einem Raster unterhalb einer
Raumdecke angeordneten erfindungsgemässen Kühlelementen umfassen sowie luftdurchlässige,
aber sonst weitgehend beliebig ausgebildete Deckenplatten, die in einem entsprechenden
oder, wegen der Entkopplung von den Kühlelementen, auch einem anderen Raster angeordnet
sein können.
[0014] Es gibt viele Möglichkeiten, das beschriebene Ausführungsbeispiel abzuwandeln, ohne
dass der Rahmen der Erfindung verlassen würde. So können auch zwei, vier oder fünf
Teilanordnungen pro Kühlelement vorgesehen sein. Eine Anpassung der beschriebenen
Stützen an zwei, vier oder mehr Teilanordnungen ist leicht möglich. Gleich ausgebildete
Teilanordnungen vorzusehen, die jeweils in einer horizontalen Ebene liegen und gegeneinander
verdreht oder versetzt sind, ist besonders vorteilhaft und wirtschaftlich, doch sind
auch ganz anders ausgebildete Kühlelemente denkbar, etwa aus schräggestellten überlappenden
Mäandern oder aus schraubenlinienförmig gebogenen Rohren. Wesentlich ist die Mehrlagigkeit
der Rohranordnung, mit vertikalem Abstand zwischen den Lagen, damit freie Luftzirkulation
um möglichst alle Teile der Rohranordnung im Interesse intensiven konvektiven Wärmeaustausches
möglich ist, und vorzugsweise mit geringer Ueberlappung der Projektionen verschiedener
Teile derselben auf eine horizontale Fläche zur Maximierung des Strahlungsaustauschs.
[0015] Die Deckenplatten haben stets eine vorwiegend ästhetische Bedeutung und sind für
die Kühlfunktion nicht unbedingt erforderlich. Ein Einsatz der beschriebenen Elemente
zu Heizzwecken ist im übrigen nicht ausgeschlossen, wenn auch ihre spezifischen Vorzüge
in diesem Fall weniger zum Tragen kommen.
Bezugszeichenliste
[0016]
- 1
- Kühlelement
- 2,3,4
- Teilanordnungen
- 5
- Deckenplatte
- 6
- Stütze
- 7
- Mantel
- 8a,b,c,d
- Seitenwände
- 9a,b
- Schlitze
- 10a,b
- Schlitze
- 11
- Schnappvorsprünge
- 12a,b
- Schlitze
- 13
- Bolzen
- 14,15,16
- Laschen
- 17
- Aufnahme
1. Kühlelement für eine Kühldecke, mit einer Rohranordnung zur Durchleitung eines Kühlfluids,
deren Projektion auf eine waagrechte Grundfläche des Kühlelements (1) über dieselbe
verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Rohranordnung oberhalb eines anderen Teils der Rohranordnung
liegt.
2. Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung derart ausgebildet ist, dass die Ueberlappung der Projektionen
übereinanderliegender Teile auf die Grundfläche 40%, vorzugsweise 20% der Fläche der
Projektion der Rohranordnung nicht übersteigt.
3. Kühlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung mindestens zwei mit Abstand übereinander liegende jeweils ebene
Teilanordnungen (2, 3, 4), deren Projektionen auf die Grundfläche jeweils über dieselbe
verteilt sind, umfasst.
4. Kühlelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Teilanordnungen (2, 3, 4) höchstens fünf beträgt.
5. Kühlelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilanordnungen (2, 3, 4) gleich ausgebildet sind und mindestens zwei unmittelbar
übereinander liegende Teilanordnungen (2, 3; 3, 4), vorzugsweise um 90°, gegeneinander
verdreht sind.
6. Kühlelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei übereinander liegende Teilanordnungen (2, 4) gleich ausgebildet sind
und parallel ausgerichtet und gegeneinander versetzt sind.
7. Kühlelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Teilanordnungen (2, 3, 4) als Mäander ausgebildet ist.
8. Kühlelement nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Stütze (6) umfasst, welche mit allen Teilanordnungen (2, 3, 4)
eingreift und ihre gegenseitige Lage an einer Stelle festlegt.
9. Kühlelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (6) mit jeder Teilanordnung (2, 3, 4) schnappverriegelt
ist.
10. Kühlelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (6) zur Verankerung an einer Raumdecke geeignet ist.
11. Kühlelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens drei Teilanordnungen (2, 3, 4) umfasst und die mindestens eine Stütze
(6) als oben und unten offener umlaufender Mantel (7) ausgebildet ist, mit zwei seitlich
versetzten parallelen Paaren von fluchtenden gegenüberliegenden kürzeren Schlitzen
(9a, 9b; 10a, 10b) jeweils zur Aufnahme eines Rohrabschnitts einer Teilanordnung (4;
2), wobei jeweils die Schlitze (9a, 9b) des einen Paares von einem oberen Rand und
die Schlitze (10a, 10b) des anderen Paares von einem unteren Rand des Mantels (7)
ausgehen sowie mit mindestens einem gegenüber den vorgenannten, vorzugsweise um 90°,
winkelversetzten Paar von fluchtenden gegenüberliegenden längeren Schlitzen (12a,
12b), ebenfalls zur Aufnahme eines Rohrabschnitts einer Teilanordnung (3), welche
vom oberen Rand oder vom unteren Rand des Mantels (7) ausgehen und in der Höhe mindestens
überlappen.
12. Kühlelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (7) eine rechteckige, vorzugsweise ungefähr quadratische, Grundfläche
aufweist.
13. Kühlelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (6) einen senkrechten Bolzen (13) aufweist sowie jeweils
nach einer Seite abstehende Laschen (14; 15; 16), welche in der Höhe gegeneinander
versetzt und, vorzugsweise um jeweils 90°, gegeneinander verdreht sind, jeweils zur
Aufnahme eines Rohrabschnitts einer Teilanordnung (2; 3; 4).
14. Kühlelement nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens drei voneinander beabstandete Stützen (6) umfasst.
15. Kühldecke mit mindestens einem Kühlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine luftdurchlässige Deckenplatte (5) umfasst, welche unterhalb des
mindestens einen Kühlelements (1) angeordnet ist.
16. Kühldecke nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Deckenplatte (5) als Lochplatte oder als Streckmetallplatte ausgebildet
ist.