Die Erfindung betrifft einen Plattenheizkörper, bestehend aus einer oder mehreren Heizplatten, die mit chemisch aufbereitetem Wasser oder einer anderen Wärnieträgertlüssigkeit, Füllflüssigkeit, befüllt ist, wobei in die Heizplatte ein Heizelement eingebaut ist, welches der Wärmeübertragung vom Heizwasser an die Füllflüssigkeit in der Heizplatte dient, wobei durch das Heizelement als Wärmetauscher das Heizungswasser strömt und seine Wärme der Füllflüssigkeit übergibt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Üblicherweise werden die konvektiven Flächen eines Plattenheizkörpers aus 0,5 mm starkem Blech angefertigt. Die Heizplatten der üblichen Plattenheizkörper werden aus 1,25 mm starkem Blech angefertigt. Beispielsweise besitzt ein derartiger Plattenheizkörperzwei Heizplatten und zwei konvektive Flächen, mit einer Baulänge von 960 mm, einer Bauhöhe 600 mm, einer gesamten Heizfläche 4,169 m2, einem Gesamtgewicht von 33,96 kg sowie einer Wärmeleistung von 1833 Watt bei Raumtemperaturen von 24°C.

Durch die DE 27 30 541 A ist ein Radiator für Heizungsanlagen oder dergleichen mit einem vertikal aufstellbaren Hohlkörper bekannt geworden, welcher hermetisch verschlossen und teilweise mit einer unter Unterdruck stehenden, als Wärmeträger dienenden Flüssigkeit gefüllt ist und im Bereich seines unteren Randes ein Profil besitzt, das die Aufnahme eines Leitungsrohrs für eine zum Wärmetransport innerhalb der Anlage dienende weitere Flüssigkeit und einen den Wärmeaustausch bewirkenden Kontakt mit diesem Leitungsrohr ermöglicht.

Durch die DE 196 53 440 A ist ein Heizvorrichtung für Heizanlagen mit einem Vorlauf und einem Rücklauf, mit wenigstens einem Heizkörper mit mindestens einem Hohlraum, bekannt geworden, wobei zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf eine Heizleitung verläuft, durch die ein Heizfluid hindurchfließen kann und in dem Hohlraum ein Wärmeleitungsfluid enthalten ist. Die Heizleitung ist dabei als Rohr ausgebildet. Die Heizleitung ist als Profilierung an den Bestandteilen des Heizkörpers innen vorgesehen. Der Heizkörper bzw. dessen Hohlraum ist durch wenigstens zwei insbesondere hälftige Bestandteile aufgebaut, die die Profilierung aufweisen, die durch Zusammenfügen der Bestandteile die Heizleitung bzw. Heizleitungen bilden. Die Profilierung erstreckt sich dabei als Blech- oder Drahtanordnung oder dergleichen zwischen dem Vor- und dem Rücklauf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verbrauch von Material bei der Herstellung von Plattenheizkörpern zu verringern.

Die Lösung der Aufgabe Ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Als Füllflüssigkeit wird das chemisch aufbereitete Wasser mit der Zugabe von verschiedenen Inhibitoren eingesetzt, wodurch die Mischflüssigkeit chemisch gegen die Korrosion beständig ist.

Der Betriebsdruck der Heizungsanlage wird nur auf das Heizelement beschränkt und der Druck im übrigen Heizkörper bleibt atmosphärisch. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Heizplatte aus dünnem Blech (0,5-0,6 mm) angefertigt werden kann, womit das Preisniveau des Plattenheizkörpers erheblich reduziert wird.

Das Heizelement ist ein sehr effizienter Wärmetauscher der auf zweierlei Weise angefertigt werden kann: Zum einen wird ein Blechstück angefertigt, mit den Abmessungen 85mm breit, 1,5 - 2mm dick und einer Länge ,die um ca. 100 mm kürzer ist, als der Heizkörper.

Auf dem Blechstück sind die Kanäle eingeprägt, deren Tiefe von der Wärmeleistung abhängig sind. Jeweils zwei Kanäle sind mittels der eingeprägten Bögen am Ende des Heizelementes miteinander verbunden. Die eingeprägten Bögen haben die gleiche Tiefe wie die Einprägungen längs des Heizelementes. Somit erreicht man, dass sich der Vorlaufstrom auf zwei Kanäle verteilt, die zwar unterschiedliche Längen haben, aber mit dem gleichen Abstand voneinander eingeprägt sind.

Der Rücklaufstrom im Heizelement setzt sich ebenfalls aus zwei Teilströmen zusammen. Durch die gleichmäßige Stromverteilung über die ganze Breite des Heizelementes ist gewährleistet, dass die Wärmeübertragung vom Heizelement an die umlaufende Flüssigkeit effizienter wird.

Das Heizelement setzt sich aus zwei vollkommen identischen Schalen zusammen, die miteinander durch das Punktschweißen verbunden sind (das Punktschweißen erfolgt zwischen den Kanälen). Die beiden Schalen werden wasserdicht miteinander durch die Schweißnaht verbunden.

An einer der beiden Schalen sind zwei Öffnungen vorgesehen, an denen jeweils ein Rohrstück angeschweißt ist. Diese Rohrstücke werden beim Zusammenbau der Heizplatte mit der Schale der Heizplatte wasserdicht miteinander verschweißt.

Die Oberfläche des Heizelementes ist mit warzenförmigen Nadelrippen berippt. Die Nadelrippen können mittels eines Elektroschweißgerätes durch das punktförmige Schweißen an der Oberfläche des Heizelementes oder automatisch, mit einem speziell zu diesem Zweck angefertigten Werkzeug, angebracht werden. Durch das Berippen der Außenoberfläche des Heizelementes werden sehr hohe äußere Wärmeübergangskoeffizienten erreicht, Größenordnung um 2000 W/m2K.

Durch die richtige Auslegung der Strömungsgeschwindigkeit im Strömungskanal des Heizelementes (um 1m/s) können hohe innere Wärmeübergangskoeffizienten (WÜK) im Heizelement erreicht werden. Die beiden Wärmeübergangskoeffizienten, der innere und der äußere WÜK, ergeben einen hohen Wärmedurchgangskoeffizienten des Heizelementes.

Eine andere, herkömmliche, aber nicht beanspruchte, Möglichkeit, das Heizelement zu gestalten, ist in der Weise gegeben, dass ein U-förmiges Rohr verwendet wird, dessen Oberfläche mit Rippen aus dünnem Blech (ca. 0,5 mm) berippt wird. Damit können auch sehr hohe Wärmedurchgangskoeffizienten erreicht werden. Diese Lösung ist in jedem Fall mit höheren Anfertigungskosten verbunden.

Es findet somit die Wärmeübertragung zwischen dem Heizelement und der Füllflüssigkeit durch die Schwerkraftbewegung der Füllfüssigkeit über die Höhe des Heizelementes, statt. Die Wärmeübertragung zwischen der Füllflüssigkeit und der Außenwand der Heizplatte findet ebenfalls durch die Schwerkraftbewegung der Füllflüssigkeit entlang der senkrechten Wand der Heizplatte statt. Um den Dichteunterschied der aufsteigenden und der abfallenden Strömung in der Heizplatte herzustellen, wird das Heizelement in den dafür vorgesehen Fußkanal der Heizplatte eingebaut.

Die erforderliche Zirkulation der Füllflüssigkeit wird durch die Schwerkraftbewegung in der Heizplatte hervorgerufen. Die Schwerkraftbewegung wird durch den Dichteunterschied der Füllflüssigkeit in der aufsteigenden und der abfallenden Säule hervorgerufen. Die aufsteigende und die abfallende Säule stellen die eingeprägten Kanäle in der Heizplatte dar.

Merkmal dieser Erfindung ist auch, dass das Heizelement nur unter den aufsteigenden Säulen angebracht wird, d.h es wird nur die Zone der aufsteigenden Bewegung geheizt. Die Zone unter den abfallenden Säulen wird nicht geheizt. Damit ergibt sich die Forderung, dass die Gesamtlänge des Heizelementes kürzer als die Heizplatte ist. Dieser Längenunterschied beträgt ca. 100mm. Daraus lässt sich schließen, dass die "abfallende Zone" in der Heizplatte sehr kurz ist und zwar, so kurz wie es erforderlich ist um die Schwerkraftbewegung erzeugen zu können.

Die Anfertigung einer Heizplatte erfolgt auf die Weise, dass zuerst die Schalen auf klassische Art angefertigt werden, jedoch mit dem Unterschied, dass am Fuß der Schale ein Kanal vorgesehen ist, in dem das Heizelement eingebaut wird. Zwei Schalen werden zuerst durch das Punktschweißen miteinander befestigt und anschließend werden dann die Ränder der Heizplatte durch das Nahtschweißen wasserdicht verschlossen. In den Schalen werden während der Anfertigung die Austrittsöffnungen vorgesehen, durch welche die Vor- und Rücklaufrohre hindurchgeführt und mit der Schale wasserdicht verschweißt werden. Je nach dem, welche Wärmeleistung eines Heizkörpers benötigt wird, kann ein Plattenheizkörper aus einer, zwei oder drei Heizplatten zusammengesetzt werden.

In jeder Heizplatte sind vier Öffnungen mit dem Durchmesser von 15 mm vorgesehen, und zwar am unteren Rand eine Entleerungsöffnung und am oberen Rand eine Befüllungs-und Belüftungsöffnung.

Die Berechnung zeigt, dass die gesamte Wärmeabgabe der Vorder- und Rückseite, Frontseite zum Raum und Rückseite zur Wand, sich zusammensetzt aus:

• Wärmeabgabe durch die Strahlung ca. 60%
• Wärmeabgabe durch die Konvektion ca. 40%

Aus dieser Tatsache folgt, dass, wenn zwei Heizplatten bei einem Heizkörper gegeneinander gestellt werden, der Strahlungsanteil verloren geht, da sich die Heizplatten gegenseitig bestrahlen und gleichzeitig die Strahlen absorbieren. Aus diesem Grund wird es erforderlich sein, an der Innenseite der Heizplatten, die gegeneinander aufgestellt werden, die konvektiven Flächen vorzusehen, um den Verlust des Strahlungsanteils auszugleichen. Das ist bei der Plattenheizkörperproduktion üblich und diese konvektiven Flächen werden üblicherweise aus Blech mit einer Stärke von 0,5mm, in Trapezform, angefertigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Außenschalen der Heizplatte aus 0,6mm starkem Blech vorgesehen, da der Druck im Heizelement identisch mit dem Druck der Heizungsanlage ist.

Üblicherweise werden die konvektiven Flächen aus 0,5 mm starkem Blech angefertigt. Die Heizplatten der üblichen Plattenheizkörper werden aus 1,25 mm starkem Blech angefertigt.

Auf Grund der durchgeführten Analyse liegt es nah, den Kostenvergleich des Stahlblechverbrauches für die Plattenheizkörper gemäß dieser Erfindung und der üblichen Plattenheizkörper wie folgt anzustellen :

• Nimmt man z.B. einen Plattenheizkörper aus der üblichen Produktion (z.B. Hersteller Firma "Buderus") mit folgenden Charakteristiken:
• Typ PKPK........................... (zwei Heizplatten+ zwei konvektive Flächen)
• Baulänge 960 mm
• Bauhöhe 600 mm
• Gesamte Heizfläche 4,189 m2 (laut Prospektunterlagen)
• Gesamtgewicht 33,96 kg
• Wärmeleistung 1833 Watt (bei Raumtemperaturen 24°C)

Gegenüber diesem Plattenheizkörper hat der Plattenheizkörper gemäß dieser Erfindung folgende Charakteristiken:

• Baulänge 960 mm
• Bauhöhe 600 mm
• Gesamtheizfläche:
  • Wärmeleistung: 1833 Watt (bei Raumtemperatur 22°C)
  • Gesamtgewicht: 22,84 kg

Das Gesamtgewicht setzt sich wie folgt zusammen: - 2,304 m² (2 Heizplatten), 0,6 mm dick 10,78 kg - 2 Stück konvektive Flächen 0,5 mm dick 6,98 kg - 2 Heizelemente 3,00 kg - Abdeckprofile, Haltelaschen, Anschlüsse 2,08 kg - Insgesamt: 22,84 kg

Daraus lässt sich schließen, dass mit Plattenheizkörpern gemäß dieser Erfindung wesentliche Erspamisse an Stahlblech erreicht werden können. Geht man von einer jährlichen Plattenheizkörperproduktion von 500 000 Stück aus, lässt es sich leicht ausrechnen, dass man nur am Materialaufwand an Stahlblech 5560 Tonnen spart.

Die Heizplatten werden mit chemisch aufbereitetem Wasser befüllt, womit die Korrosionsanfälligkeit wesentlich reduziert wird. Man kann die Heizplatten auch mit anderen Wärmeträgerflüssigkeiten befüllen, welche die Korrosion vollkommen ausschließen, dabei stellt sich jedoch die Kostenfrage.

Es besteht die Möglichkeit die Heizplatten aus Alu-Blech, sowie aus VA - Blech anzufertigen, da sie drucklos sind. Besonders ist zu erwähnen, dass diese Lösung die Möglichkeit bietet, die Plattenheizkörper als Motivheizkörper zu gestalten, in der Weise, dass die Frontseite aus Blech (0,8 mm dick) angefertigt wird, wobei auf der Vorderseite verschiedene Motive angebracht werden können.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, in der zeigen:

Fig.1

eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Plattenheizkörper mit der Seitenansicht

Fig. 1A

zur Verdeutlichung der Fig. 1

Fig. 1B

zur Verdeutlichung der Fig. 1

Fig. 1C

zur Verdeutlichung der Fig. 1

Fig. 2

eine Prinzipskizze des Heizelementes mit eingeprägten Kanälen, die Anordnung der Nadelrippen, sowie den Vor- und Rücklaufanschluss.

Fig. 2A

zur Verdeutlichung der Fig. 2

Fig. 2B

zur Verdeutlichung der Fig. 2

Fig. 2C

zur Verdeutlichung der Fig. 2

Fig. 3

die Verbindung der Wärmeheizplatten mit Füll-und Entleerungsventil

Fig. 3A

zur Verdeutlichung der Fig. 3

Fig. 3B

zur Verdeutlichung der Fig. 3

Fig. 3C

zur Verdeutlichung der Fig. 3

Fig. 3D

zur Verdeutlichung der Fig. 3

Fig. 3E

zur Verdeutlichung der Fig. 3

Gemäß der Fig. 1 ist der Plattenheizkörper auf die Weise konzipiert, dass am Fuße der beiden Schalen 1 ein horizontaler viereckiger Kanal vorgesehen ist, in den ein effizientes Heizelement 2 eingebaut wird, das indirekt die Wärme vom Heizungskreislauf auf die Füllflüssigkeit in der Heizplatte überträgt. Die senkrecht eingeprägten Kanäle 3 in der Heizplatte sind aufsteigend, und die Kanäle 4 absteigend. Die Füllflüssigkeit in der Heizplatte zirkuliert durch die Schwerkraft, die sich durch den Dichteunterschied im aufsteigenden und abfallenden Kanal im stationären Betrieb einstellt.

In den Fig. 1A, Fig 1B und Fig 1C ist deutlich die Positionierung des Heizelementes 2 angegeben. Aus der Fig. 1C ist die Positionierung des Vor -und Rücklaufanschlusses 5 und 6 ersichtlich.

In Fig. 2 ist das Heizelement 2 dargestellt, wobei man erkennt, dass das Heizelement aus zwei Blechplatten auf die Weise angefertigt wird, dass der Länge nach in der Blechplatte vier Kanäle 7 eingeprägt sind und dass zwei Platten durch Nahtschweißen miteinander wasserdicht verschlossen sind. Die Einprägungen der beiden Platten formen einen Kanal mit kreisförmigem Querschnitt, durch den das Heizungswasser aus der Heizungsanlage strömt. Jeweils zwei Kanäle sind mittels der eingeprägten Bögen 8 miteinander verbunden. Die zwei Kanäle am Fuß des Heizelementes sind mittels eines Rohrstückes 5 an den Heizungsvorlauf und die anderen zwei Kanäle mittels des Rohrstückes 6 an den Heizungsrücklauf angeschlossen.

In Fig. 2B und Fig. 2C ist die Draufsicht und Seitenansicht des Heizelementes vergrößert dargestellt. Die Oberfläche des Heizelementes ist mit Nadelrippen 16 versehen, die dazu dienen, die Wärmeübergangskoeffizienten an der Seite der Schwerkraftströmung zu erhöhen.

In Fig. 3 ist die Verbindung der einzelnen Heizplatten 1 als fertiger Heizkörper dargestellt. Die Verbindung der Heizplatten erfolgt mittels der Rohrsegmente 5, 6, 9, 10 und 11. Die Rohrsegmente 5 und 6 sind mittels eines T-Stückes 13 miteinander wasserdicht verschweißt. Die T-Stücke 13 sind mit Gewindeanschluss versehen und dienen als Heizungsvor- und Rücklaufanschluss, Die Rohrsegmente 9, 10 und 11 sind auch mittels eines T-Stückes 12 miteinander verschweißt. Die T-Stücke 12 sind mit Verschlussschrauben vorgesehen, die der Befüllung, Entlüftung und Entleerung des Heizkörpers dienen.

Um die Heizplatte herum, wegen der verbliebenen Prägungen und um das Nahtschweißen zu verdecken, ist ein Rahmen, Fig. 3D - 14, aus L-Profil mit der Abmessung 17x20x 0,8 mm vorgesehen, der an der Frontseite der Heizplatte angebracht ist, so dass keine Aufsteckgitter oder seitliche Aufsteckdeckel mehr, wie bei üblichen Heizkörpern erforderlich sind. Der Zwischenabstand der Heizplatten beträgt 56 mm, was vollkommen für eine gute konvektive Luftströmung ausreicht. An der Hinterseite ist eine konvektive Fläche 15 angebracht, die aus Blech 0,5 mm stark, angefertigt wird. Die Aufgabe der konvektiven Fläche ist, den Strahlungsveriust zu begleichen.