[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Deckenelement, dessen dem Raum zugewandte
Fläche farbig und/oder spiegelnd ausgeführt sein und eine Oberfläche mit unterschiedlichen
Rauheitsgraden aufweisen kann. Das Deckenelement ist rückseitig so ausgestaltet, dass
es besonders effektiv mit einem oder mehreren am Element angebrachten Rohren, in denen
ein Wärmeträgermedium zirkuliert, verbunden werden kann, so dass es insbesondere als
hocheffizientes Heiz- und/oder Kühldeckenelement genutzt werden kann.
[0002] Mit einer Kühl- bzw. Heizdecke soll Wärme aus Räumen innerhalb eines Gebäudes ab-
bzw. eingeleitet werden, um diese Räume individuell zu klimatisieren. Daneben können
noch weitere Funktionen wie zum Beispiel die Akustikgestaltung, der Brandschutz oder
die Beleuchtung in die Deckenelemente integriert werden. Außerdem dienen die Deckenelemente
auch der architektonischen Raumgestaltung, so dass neben den technischen Funktionen
hohe ästhetische Ansprüche an die Deckenelemente gestellt werden.
[0003] Im Kühlmodus wird dabei die Wärme aus dem Raum durch Infrarotstrahlung oder durch
thermische Konvektion zur Raumdecke transportiert. Dabei werden bis zu 2/3 der Wärme
durch Infrarotstrahlung und der Rest hauptsächlich durch Konvektion transportiert.
Daher ist es wichtig, dass eine Kühldecke Infrarotstrahlung möglichst gut absorbiert.
Dies wird durch eine Oberfläche mit hoher thermischer Emission erreicht, da nach dem
Kirchhoffschen Strahlungsgesetzt dann auch eine hohe Absorption der Infrarotstrahlung
erreicht wird. Bei Kühldecken mit hohem Strahlungsanteil liegt die empfundene Raumtemperatur
um 1,5 - 2 K unterhalb der Raumlufttemperatur, was sich auf den Komfort positiv auswirkt.
Nicht zuletzt gibt der Mensch seine überschüssige Wärme zu ca. 50 % durch Strahlung
auf umliegende Flächen ab. Somit kommt ein Kühldeckensystem auf der Basis der Strahlungskühlung
der physiologischen Wärmeabgabe des Menschen entgegen.
[0004] Im Heizmodus wird die über die Wärmeträgerflüssigkeit eingebrachte Wärme an das Deckenelement
übertragen und hauptsächlich als Infrarotstrahlung an den Raum abgegeben. Daher ist
auch in diesem Fall wichtig, dass die Oberfläche des Deckenelementes eine hohe thermische
Emission besitzt, um eine hohe Abstrahlung von Infrarotstrahlung zu erreichen. Auch
diese Wärmestrahlung wird von Menschen als besonders angenehm empfunden.
[0005] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Heiz- und Kühldeckenelemente bekannt.
Deren Hauptelemente sind eine Deckenplatte und Rohrschlangen, die rückseitig, also
auf ihrer dem Raum abgewandten Seite, an der Deckenplatte so befestigt sind, dass
im Heizmodus möglichst viel Wärme aus einem in den Rohren zirkulierenden Heizmedium
in die Deckenplatte und im Kühlmodus möglichst viel Wärme von der Deckenplatte in
das dann als Kühlmedium fungierende Medium in den Rohren übertreten kann.
[0006] Als Deckenplatten werden hierbei häufig Gipskartonplatten eingesetzt, manchmal aber
auch Metallplatten.
[0007] In
DE 100 61 229 C1 wird eine aus Deckenplatten und einer Tragekonstruktion bestehende Raumdecke beschrieben,
die von einem Heiz- oder Kühlmedium durchströmbare rohrförmige Kunststoffleitungen
trägt, wobei die rohrförmigen Leitungen von einer dünnen, wärmeleitenden Kupferfolie
umspannt sind, die mit der den Deckenplatten abgewandten Hälfte der rohrförmigen Leitungen
in Kontakt steht und mit den Deckenplatten einen flächigen Kontakt bildet. Durch die
um die Leitungen gelegte und auf die Deckenplatte gewalzte Kupferfolie erhält man
große Kontaktflächen, die den Wärmewiderstand reduzieren.
[0008] Das in
DE 298 03 663 U1 offenbarte Kühldeckenmodul besteht aus einem Verkleidungs-Deckenpaneel und einem
Kühlsystem, welches aus auf der Innenseite des Deckenpaneels gehefteten Rohrschlagen
besteht. Die Rohrschlangen sind mit einem Blech abgedeckt, welches eine das Rohr aufnehmende
bzw. einfassende Sicke sowie sich seitlich davon erstreckende Flächenbereiche aufweist.
Diese Flächenbereiche sind mit dem Deckenpaneel verklebt. Durch diese Konstruktion
wird die durch das Deckenpanel aufgenommene Wärme flächig über das Blech aufgenommen
und an die Rohre effektiv abgeführt.
[0009] Mit der Wärmeübertragung einer Strahlungsplatte beschäftigt sich
JP 2505246 B2. Die Platte besteht aus rostfreiem Stahl, der mit einer durch Behandlung mit Chromschwefelsäure
gewonnenen Oxidschicht bedeckt ist. Auf dieser Oxidschicht befindet sich eine Schicht
aus einem Fluorharz (Polyvinylfluorid: PVF), die nur Strahlung mit einer Wellenlänge
von 8-14 µm absorbiert. Über die Dicke der Oxidschicht wird die Farbe der Plattenoberfläche
durch Interferenz eingestellt. Eine Verbesserung der Kühlungs- und Heizungsfunktionen
gelingt gemäß JPS 6352296 (B2) dadurch, dass eine rückseitige Platte mit Ausnehmungen
für Wasserrohre bereitgestellt wird, auf die auf der dem Raum abgewandten Seite ein
wärmeisolierendes Material und auf der dem Raum zugewandten Seite eine Platte mit
selektiv strahlender Oberflächenbeschichtung angebracht ist, die mit der Platte und
den Wasserrohren in Kontakt steht. Die selektiv strahlende Oberflächenbeschichtung
besteht aus einer zweilagigen Beschichtung, wobei die innere Schicht aus einer Schicht
mit hoher Reflexion für sichtbare Strahlung, beispielsweise Aluminium, und die äußere
Schicht aus einem Material besteht, das für sichtbares Licht lichtdurchlässig, für
IR-Strahlung jedoch hochgradig absorbierend ist, beispielsweise aus Magnesiumoxid.
[0010] Aus
WO 2011/128118 A1 ist es bekannt, Rohre eines flüssigkeitsführenden Rohrleitungssystems durch einen
Ultraschall-Schweißvorgang mit einem Absorberblech eines Solarkollektors zu verbinden,
ohne dass die wirksame Oberfläche des Solarkollektors beeinträchtigt wird. Hierfür
wird ein Blech Omega-förmig um das Rohr gelegt und mit Hilfe zweier Sonotroden am
Absorberblech angeschweißt.
[0011] Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben es sich zur Aufgabe gemacht, ein optisch
ansprechend gestaltbares Deckenelement bereitzustellen, das dann, wenn es als Komponente
eines Heiz- bzw. Kühldeckenelements für einen Raum, beispielsweise einen Wohn- oder
Arbeitsraum, vorgesehen ist, diesem Heiz- bzw. Kühldeckenelement eine besondere Energieeffizienz
verleiht.
[0012] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines Deckenelements gelöst,
das aus einer Metallplatte, ausgewählt unter Aluminiumplatten (aus reinem Aluminium,
vorzugsweise A1050 oder besser, oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem walzplattierten
Material aus reinem Aluminium und einer Aluminiumlegierung) und eine Eisenlegierung
enthaltenden Platten, nämlich Platten aus Stahl, Weißblech und Edelstahl, besteht
oder eine solche Platte aufweist, deren zum Raum hin gerichtete Seite so behandelt
ist, dass sie im Bereich der thermischen Infrarotstrahlung (2,0 bis 50 µm) eine thermische
Emission bei 100°C Oberflächentemperatur nach ISO 22975-3:2014; Annex A.2 von mindestens
50% besitzt.
[0013] Werden Platten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung eingesetzt, lässt sich
in einer ersten Ausführungsform der Erfindung die erforderliche thermische Emission
durch das Aufbringen einer Aluminiumoxidschicht mit einer Dicke von mindestens 1 µm
auf die Platte bewirken, wobei sich diese Schicht durch Anodisierung der Aluminiumoberfläche
erzeugen lässt. Dabei können Platten mit verschiedenen Ausgangsrauigkeiten (z.B. mit
einer R
a von 10 nm bis 2 µm) verwendet werden, um Oberflächen mit unterschiedlichem diffusem
Reflexionsanteil (zwischen 5% und 95% nach DIN 5036-3) zu erhalten. So kann man die
Oberflächenerscheinung für die Raumgestaltung von spiegelnd bis matt einstellen. Werden
zusätzlich noch Leuchtkörper in die Deckenelemente integriert, so kann zusätzlich
die Lichtverteilung im Raum gesteuert werden. Das Aluminium kann in einer ersten Ausgestaltung
vor dem Anodisieren elektrochemisch poliert worden sein, so dass eine hohe Reflexion
mit geringem diffusem Reflexionsanteil erzielt wird. In einer zweiten Ausgestaltung
wird dies unterlassen, um einen hohen diffusen Reflexionsanteil zu erzielen. Normalerweise
besitzt ein guter Aluminiumspiegel eine hohe Reflexion auch im Bereich der thermischen
Infrarotstrahlung. Durch Aufbringen einer Anodisierungschicht (z.B. von etwa 4µm)
auf der erfindungsgemäß verwendeten Aluminiumplatte bleibt die hohe Reflexion (Totalreflexion
>75% nach DIN 5036-3) im sichtbaren Bereich erhalten, im Infrarot-Bereich wird die
Reflexion durch diese Maßnahme jedoch beträchtlich abgesenkt, so dass das Material
die nötige hohe Emission (im Beispiel: >70%) erhält, um im Kühlmodus möglichst gut
Infrarotstrahlung aus dem Raum zu absorbieren und auf der anderen Seite im Heizmodus
möglichst gut Infrarotstrahlung an den Raum abzugeben. Damit erhält man eine selektive
Beschichtung mit hoher thermischer Emission im Infraroten und hoher Reflexion im sichtbaren
Wellenlängenbereich.
[0014] In einer Ausführungsform der Erfindung wird daher ein Deckenelement mit einer Totalreflexion
nach DIN 5036-3 von mindestens 70% und besonders bevorzugt von mindestens 80% bereitgestellt.
[0015] Die Dicke der Anodisierungsschicht kann in bevorzugter Weise im Bereich zwischen
1 und 10 µm besonders bevorzugt zwischen 2 und 6µm gewählt werden. Sie beeinflusst
den Anteil der thermischen Emission, die mit steigender Dicke der Schicht zunimmt.
In Figur 1 ist die Abhängigkeit der Emission von der Dicke einer durch Anodisierung
gebildeten Aluminiumoxidschicht bei verschiedenen Oberflächentemperaturen der beschichteten
Platte gezeigt. So steigt die thermische Emission einer ca. 50°C heißen Plattenoberfläche
von ca. 73% bei 2 µm Dicke auf ca. 82% bei 10 µm Dicke.
[0016] Bei Verwendung dieses Deckenelements aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
als zum Raum gerichtete Komponente einer Heiz- bzw. Kühldecke eines Raumes wird eine
besonders hohe Energieeffizienz erreicht, weil die anodisierte Oberfläche im Bereich
der thermischen Infrarotstrahlung (2,0 bis 50 µm) eine integral geringe Reflexion
besitzt (siehe Figur 2) und nach dem Kirchhoffschen Gesetz und unter der Berücksichtigung
der Energieerhaltung in diesem Wellenlängenbereich somit eine besonders hohe thermische
Emission (nach ISO 22975-3:2014; Annex A.2) aufweist.
[0017] In Figur 2 ist die Reflexion von Aluminium mit verschiedenen Anodisierungsdicken
aufgetragen. Daneben ist die Emission eines schwarzen Strahlers bei 15°C und 100°C
in a. u. (arbitrary units, frei gewählten Einheiten) aufgetragen. Daraus ist zu erkennen,
dass die Reflexion der anodisierten Aluminiumoberfläche im Bereich des Maximums der
Emissionskurve besonders klein ist, was in einer hohen thermischen Emission resultiert.
[0018] Die außenliegende Oberfläche des erfindungsgemäßen Deckenelements besitzt darüber
hinaus den Vorteil, dass sich anodisierte Aluminiumoberflächen mit farbigen Pigmenten
versetzen lassen, wodurch man farbige Oberflächen erhält. Somit kann man die Oberfläche
je nach Wunsch farbig gestalten und erhält gleichzeitig eine Oberfläche mit einer
hohen thermischen Emission.
[0019] Dazu wird die Aluminiumoberfläche zunächst chemisch mit Lauge, üblicherweise in einer
kaustischen, stark alkalischen Lauge entfettet und geätzt, um die natürliche Aluminiumoxidschicht
von etwa 10nm Dicke zu entfernen. Danach folgen optional ein elektrochemisches Polieren
und anschließend das elektrochemische Anodisieren in verdünnter Schwefelsäure. In
dem Bad wird das zu anodisierende Blech als Anode geschaltet und eine Gleichspannung
von üblicherweise etwa 5 - 50V angelegt.
[0020] Die Kathode ist üblicherweise aus Blei ausgebildet. In dem so entstandenen Spannungsfeld
wandern sauerstoffhaltige Anionen zur Aluminiumoberfläche. Dort reagieren sie mit
der Aluminiumoberfläche, und es bildet sich Aluminiumoxid, das aufgrund seines größeren
Volumens aus der ursprünglichen Metalloberfläche herauswächst, aber mit dem Aluminium
fest verbunden bleibt. Dabei entstehen kapillarähnliche Poren im Aluminiumoxid mit
einem Durchmesser von in der Regel 10 nm bis 50 nm. In diese Poren können nun anorganische
oder organische Pigmente eingebracht werden, indem das Band durch ein Bad mit einer
Lösung, die Pigmente mit einer definierten Konzentration enthält, gezogen wird. Als
anorganisches Pigment wird zum Beispiel Eisenoxalat und als organische Pigmente werden
bevorzugt Azopigmente eingesetzt. Als Azopigmente bezeichnet man organische Pigmente,
die eine oder mehrere Azogruppen -N=N- enthalten. Die Farbintensität wird dabei neben
der Konzentration der Pigmente auch von der Dicke der Anodisierungsschicht bestimmt.
Je dicker die Anodisierungsschicht ist, desto mehr Pigmente können eingelagert werden
und desto intensiver ist der Farbeindruck. Nach dem Einbringen der Pigmente werden
die Poren im Aluminiumoxid in heißem Wasser versiegelt, so dass die Farbstoffe dauerhaft
in die Aluminiumoxidschicht eingebettet werden.
[0021] Ein weiterer Vorteil der dicken Anodisierungschicht besteht darin, dass die Oberfläche
durch das harte Aluminiumoxid sehr kratzfest wird, so dass sämtliche dekorativen Applikationen
auf der Oberfläche gut gegen mechanische Beschädigung geschützt sind.
[0022] In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die sich mit allen einsetzbaren Metallplatten
realisieren lässt, wird die zum Raum gerichtete Seite der Metallplatte mit einer stöchiometrischen
oder unterstöchiometrischen Siliciumoxid-Beschichtung, die mit Hilfe des Sol-Gel-Verfahrens
aufgebracht wird, und/oder mit einem Fluoropolymerlack von jeweils mindestens 2 µm
Dicke überzogen. Werden in dieser Ausführungsform Platten aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung verwendet, kann diese Seite anodisiert sein, muss es aber nicht.
[0023] Die thermische Emission der metallisch sauberen Oberflächen von Aluminium, Stahl,
Weißblech und Edelstahl ist abhängig von der Oberflächengüte. Bei einer polierten
Oberfläche liegt die thermische Emission unter 10%, bei einer typischen gewalzten
Oberfläche (mill finish) unter 15% und selbst bei einer sandgestrahlten Oberfläche
noch unter 40%. Damit sind diese Materialien für Kühl- und Heizdeckenelemente erst
einmal schlecht geeignet. Erfindungsgemäß konnte jedoch festgestellt werden, dass
sich die thermische Emission bei 100°C Oberflächentemperatur nach ISO 22975-3:2014;
Annex A.2 durch die Beschichtung mit den vorgenannten Materialien auf über 50% steigern
lässt.
[0024] Fluoropolymerlacke sind polymere Fluorkohlenwasserstoffe und enthalten Kohlenstoffketten
mit perfluorierten Kohlenstoffatomen. Für die Zwecke der Erfindung eignen sich dem
Grunde nach alle polymeren fluorierten Kohlenwasserstoffe, wobei jedoch solche Polymere
besonders bevorzugt sind, die mit drei Fluoratomen substituierte Ethyleneinheiten
aufweisen. Diese besitzen hydrophobe Eigenschaften, die für die Erfindung besonders
geeignet sind. Sie sind einerseits aufgrund ihrer höheren Substitution mit Fluor gegenüber
z.B. Polyvinylidenfluorid (mit zwei Fluoratomen pro Ethyleneinheit) bevorzugt, sind
aber auch günstiger als vollständig perfluorierte Materialien wie Teflon. Besonders
günstig für die Erfindung ist die Verwendung von vernetzten oder unvernetzten Fluorethylenvinylether-Harzen
wie Lumiflon®, weil die Prepolymere gute Löslichkeitseigenschaften aufweisen und die
fertigen Lacke eine hohe Transparenz und Flexibilität zeigen. Eine Vernetzung erfolgt
dabei üblicherweise durch die Einpolymerisierung von Isocyanat-Gruppen, wodurch vernetzte
Fluorurethan-Lacke entstehen.
[0025] Sol-Gel-Lacke werden durch hydrolytische Kondensation geeigneter Silane oder Polysiloxane
in einem geeigneten Lösungsmittel erzeugt. Im Lösungsmittel entsteht dabei ein Gel
mit einem bereits weitreichenden Netzwerk, so dass nach Aufbringen des Harzes oder
Lacks und Entfernen des Lösungsmittels durch Ausheizen oder dergleichen eine stark
vernetzte dreidimensionale SiO
x-Schicht entsteht.
[0026] Die erfindungsgemäß einsetzbaren Materialien verleihen nicht nur die gewünschten
thermischen Emissionseigenschaften; der zusätzliche Vorteil dieser Beschichtungen
liegt darin, dass die Oberfläche gut gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit und korrosiven
Angriff geschützt wird. Dies ist besonders wichtig bei der Verwendung von Stahl. Daneben
ist eine durch das Sol-Gel-Verfahren erzeugte SiO
x-Beschichtung auch sehr hart, so dass die Oberfläche vor mechanischer Beschädigung
geschützt wird. Fluoropolymerlack bietet den zusätzlichen Vorteil, dass die Oberfläche
hydrophobe Eigenschaften aufweist, so dass Schmutz gut abgewiesen wird.
[0027] Beide Beschichtungen bieten den Vorteil, dass sie leicht in einer industriellen Bandbeschichtungsanlage
auf nur einer Seite des Blechs aufgetragen werden können. In jedem Fall wird das Substrat,
also die Metallplatte, beidseitig vor der Beschichtung vorzugsweise technisch entfettet,
um eine gute Haftung der Beschichtung und später eine gute Ultraschall-Schweißbarkeit
zu gewährleisten.
[0028] Um die Oberfläche zusätzlich noch farbig zu gestalten, kann die Metalloberfläche
vor der Beschichtung mit einer Sol-Gel-SiO
x Beschichtung oder einem Fluoropolymerlack noch mittels einer PVD-Beschichtung, z.B.
auf einer industriellen PVD Bandbeschichtungsanlage, mit einer farbigen Schicht beschichtet
werden. Weiterhin können eine Haftschicht, die die Haftung der farbigen Schicht auf
der Metalloberfläche verbessert, und/oder eine Haftschicht, die die Haftung zur später
aufzubringenden Sol-Gel-SiO
x-Schicht oder des Fluoropolymerlacks verbessert, aufgebracht werden. In der Regel
sind weitere Schichten nicht vorhanden; dies ist aber nicht zwingend. Die nachstehenden
Schichtsysteme aus folgenden Schichten haben sich bewährt:
1. Schicht unmittelbar auf der Metalloberfläche (optional)
[0029] Haftschicht aus Cr, Ti, Al oder einer Nickellegierung, besonders bevorzugt NiV, NiCr
oder NiAl. Besonders bevorzugt wird dieser Schicht aufgesputtert.
2. Schicht unmittelbar auf der Metalloberfläche oder unmittelbar auf der Haftschicht
[0030] Schicht aus Si, SiO
xN
y, TiO
xN
yC
z, TiAl
sN
yO
x oder CrO
xN
yC
z oder ZrO
xN
yC
z, worin x, y und z so gewählt sind, das die Verbindungen unterstöchiometrisch bezüglich
der Summe der Anionen und insbesondere bezüglich des Sauerstoffs sind, wobei x>0 sein
muss, während y und z jeweils ≥0 sind. Es ist bevorzugt, wenn es sich bei den Verbindungen
um reine Oxide oder um Oxynitride handelt; das Vorhandensein von Kohlenstoff ist möglich,
aber nicht zwingend. Der Wert von s liegt im Bereich von 20 bis 80 Atom-%, bezogen
auf das vorhandene Titan.
[0031] Hierzu ist es vorteilhaft, die Schicht reaktiv zu sputtern. Dabei werden Gase über
Massendurchflussregler (Mass flow controller, MFC) definiert in die Sputterkammer
zusätzlich zum Arbeitsgas (bevorzugt Argon) eingelassen. Daneben ist es besonders
vorteilhaft, den Sauerstoffgehalt über eine Lambdasonde oder einen Plasmamonitor definiert
zu steuern. Als Gase eignen sich bevorzugt Sauerstoff, Stickstoff und kohlenstoffhaltige
Gase wie zum Beispiel Methan, Ethin oder Kohlendioxid.
[0032] Die Farbe kann hierbei über die Schichtdicke und die Zusammensetzung der Schichten
eingestellt werden. Es können z. B. Farbtöne rot, orange, grün, blau, lila, gold,
grau oder anthrazit eingestellt werden.
3. Schicht Haftschicht für die Sol-Gel oder Fluropolymerlack Beschichtung (optional)
[0033] Schicht aus gesputtertem SiO
x, ZrO
x, TiO
x oder ZAO (Aluminium dotiertes Zinkoxid). Dicke im Bereich von vorzugsweise 2 - 100
nm.
[0034] Ein Schichtsystem mit allen dreien dieser möglichen PVD-Schichten ist in Figur 6
gezeigt; siehe den Pfeil am Rande der Grafik in Verbindung mit den Schichten "PVD
Schicht 1" bis "PVD Schicht 3". Dabei wird die Färbung durch die einzig vorhandene
2. Schicht oder aber durch das synergetische Zusammenwirken aller Schichten bestimmt.
[0035] Die erfindungsgemäß eingesetzte Metallplatte hat in der Regel eine Dicke von 0,1
bis 3 mm, kann bei Bedarf aber auch dicker oder dünner sein. Die Platte wird im vorliegenden
Text in manchen Fällen auch als Blech bezeichnet, ohne dass hierdurch ein Unterschied
aufgezeigt werden soll. Sie kann regelmäßig oder in einem gewünschten Muster Vertiefungen
oder durchgehende Öffnungen enthalten, beispielsweise Lochungen oder Schlitze, die
durch einen Laser oder durch Stanzen eingebracht werden können. Diese Maßnahme verbessert
das Schallschluckverhalten. Um das Schallschluckverhalten noch weiter zu verbessern,
kann auf der Rückseite des Deckenelementes zusätzlich ein schallschluckendes Material
(z. B. ein Vlies) angebracht werden.
[0036] Durch Dessinieren mit einer Prägewalze, selektives Ätzen der Oberfläche oder durch
Bearbeitung mit einem Laser können Muster für dekorative Zwecke auf der Metalloberfläche
erzeugt werden. Z. B. können auch Kundenlogos oder Schriftzüge realisiert werden.
In diesem Fall wird das Material bevorzugt nach Einbringen der Musterung ggf. elektrochemisch
poliert und entweder anschließend beschichtet oder, nur im Fall von Aluminium oder
einer Aluminiumlegierung, anodisiert.
[0037] Um auch eine hohe Energieeffizienz bei der Weiterleitung der Wärme aus oder in das
auf der Rückseite des Deckenelements befindliche Rohrleitungssystem zu erzielen, welches
mit einer Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt wird und zusammen mit dem erfindungsgemäßen
Deckenelement unter Ausbildung einer Kühl- oder Heizdecke kombiniert werden soll,
sollte die Ableitung der Wärme aus dem Raum, die durch thermische Infrarotstrahlung
und durch thermische Konvektion in das Raumdeckenelement eingetragen wird, möglichst
effizient durch das Rohrleitungssystem abtransportiert werden können. Wird im umgekehrten
Fall das Deckenelement als Heizelement betrieben, muss die Wärme aus dem Rohrsystem
möglichst effizient an das Deckenelement abgegeben werden.
[0038] Eine wichtige Kenngröße für die Leistung eines Heiz- bzw. Kühldeckenelementes ist
der thermische Widerstandswert R [m
2K/kW] =
FΔ
T/̇
Q̇. Dieser ist ein Maß für den Wärmetransport zwischen Wärmeträger führendem Rohr und
der zum Raum gerichteten Oberfläche F des Deckenelementes. Er gibt an, welche Temperaturdifferenz
ΔT nötig ist, um eine bestimmte Wärmemenge
Q̇ durch eine Fläche Fdes Oberflächenelementes zu transportieren. Der Widerstandswert
R sollte möglichst klein sein. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Rohre so an das Deckenelement
angebracht werden, dass die Wärmeleitung zwischen den Rohren und dem Deckenelement
möglichst hoch ist, dass also der Wärmewiderstand möglichst gering ist.
[0039] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Rohre zu diesem Zweck an das Deckenelement anzufügen,
wobei das Fügeverfahren jedoch so ausgestaltet sein muss, dass beim Fügen die zum
Raum gerichtete Oberfläche, die hohen ästhetischen Anforderungen genügen muss, nicht
beschädigt wird. Als Fügeverfahren, die eine gute Wärmeleitung gewährleisten, haben
sich in der Vergangenheit das Laserschweißen und das Ultraschallschweißen bewährt.
Beide Verfahren beschädigen jedoch die dem Raum zugewandte Oberfläche. Dieser Nachteil
lässt sich umgehen, wenn das Ultraschall-Schweißverfahren mit Hilfe von mindestens
zwei Sonotroden wie in
WO 2011/128118 A1 durchgeführt wird, wobei Fügestreifen formschlüssig um das oder die auf der Rückseite
des Deckenelements aufgelegte(n) Rohr(e) gelegt und an die Rückseite des Deckenelements
angeschweißt werden. Dabei wird einerseits die dem Raum zugewandte Fläche nicht beschädigt
und zum anderen ein guter Wärmeübergang erzielt, weil unter der Einwirkung des Ultraschalls
eine plastische Verformung der Metallteile stattfindet, deren Oberflächen dadurch
eine intensive Verbindung miteinander eingehen. Durch Verwendung einer dritten Sonotrode
wie in
WO 2011/128118 A1 beschrieben, mit der die Fügestreifen auf der dem Deckenelement abgewandten Seite
des oder der Rohre an diese angeschweißt werden, kann der Wärmeübergang sogar noch
gesteigert werden. Diese zusätzliche Schweißnaht ist optional.
[0040] Die Rohre können aus einem beliebigen, geeigneten Material bestehen, beispielsweise
aus einem Metall wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung,
Messing, Edelstahl, Kunststoff und einem Komposit, wobei der Komposit aus einem Kunststoff
und einem Metall oder aus zwei verschiedenen Metallen bestehen kann. Für die zusätzliche
Schweißverbindung zwischen Fügestreifen und Rohr mittels der genannten dritten Sonotrode
ist es günstig, wenn auch nicht zwingend, wenn die Rohre aus Metall bestehen. Wenn
sie aus Metall bestehen, sollten sie generell metallisch "blank" sein, um eine gute
Wärmeleitung zu erreichen. Dies gilt insbesondere dann, wenn es vorgesehen ist, dass
der Rücken des Rohres mithilfe einer dritten Sonotrode mit dem oder den Fügestreifen
verschweißt werden soll. Die Dicke der Rohre und deren Durchmesser kann je nach Bedarf
gewählt werden. Geeignet sind beispielsweise Rohre mit Durchmessern von ca. 6-12 mm.
Die Rohre werden in einem beliebigen Muster in einem geeigneten, möglichst gleichbleibenden
Abstand zueinander (z.B. 80 - 120 mm) verlegt.
[0041] In einer speziellen Ausgestaltung mit nochmals verbesserter Wärmeeffizienz werden
die Rohre auf die Rückseite des Deckenelements derart aufgepresst, dass sie sich verformen
und dabei unter zunehmender Kontaktfläche mit dem Deckenelement flacher werden. Diese
Maßnahme kann durchgeführt werden, bis die Rohre einen annähernd halbrunden Querschnitt
angenommen haben, dessen Basisfläche an der Rückseite des Deckenelements anliegt,
während sich die Rundung in der vom Deckenelement abgewandte Richtung erstreckt. Durch
die hierbei gewonnene zusätzliche Kontaktfläche wird der Wärmefluss stark verbessert.
Zum Verformen der Rohre werden diese vorzugsweise während des Schweißvorgangs mittels
einer Anpressrolle angedrückt.
[0042] Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die Verbindung zwischen dem Fügestreifen und der
Rückseite des Deckenelements besonders kraftschlüssig zu gestalten. Dies gelingt,
indem die Rückseite der Metallplatte des Deckenelements keinerlei technisch aufgebrachte
Beschichtung aufweist, sondern aus der "blanken" Metalloberfläche (d.h. auch im Falle
von Aluminium aus der "blanken" Aluminiumoberfläche) als solcher besteht, wie sie
unter natürlicher Umgebungsatmosphäre existiert. Aluminium bildet unter Umgebungsatmosphäre
eine natürliche Oxidhaut (in der Regel von etwa 10nm Dicke) aus. Das bedeutet, dass
die Aluminiumoberfläche erfindungsgemäß auf dieser Seite keine Anodisierungsschicht
aufweist.
[0043] Somit ist gewährleistet, dass in allen Ausgestaltungen der Erfindung die Rückseite
der Platte bzw. des Bleches metallisch bleibt und somit mittels des beschriebenen
Ultraschallschweißverfahrens gut Rohre unter Verwendung eines Fügestreifens aufgeschweißt
werden können.
[0044] Während eine "blanke" Oberfläche bei Materialien wie Stahl, Weißblech oder Edelstahl
ohne weiteres erzeugt bzw. beibehalten werden kann, lässt sich diese "blanke" Oberfläche
im Falle von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durch eine besondere Prozessführung
nach der Anodisierung des Aluminiumbleches erzielen: Während des Anodisierungsvorgangs
werden normalerweise beide Seiten des Aluminiumbleches mit einer Anodisierungsschicht
überzogen wie oben beschrieben. Um die Anodisierungsschicht nur auf der Rückseite
zu entfernen, wird die Oberfläche mit einer handelsüblichen selbstklebenden Schutzfolie
(besonders bevorzugt aus Polyethylen mit einer gummibasierten Klebeschicht) geschützt
und das Aluminiumband durch heiße kaustische Lauge gezogen. Dabei wird auf der ungeschützten
Seite des Aluminiumbandes die Anodisierungsschicht weggeätzt. Anschließend wird das
Band im Wasserbad gespült und getrocknet. Vorzugsweise verbleibt die Schutzfolie auf
der Oberseite bis zur Montage des Deckenelementes. Dieser Schritt wie auch die vorherige
Anodisierung erfolgt vorzugsweise in einer Bandanlage; erst das fertig beschichtete
bzw. von der Beschichtung befreite Aluminiumblech wird dann in der Regel in geeignete
Platten geschnitten, deren Größe natürlich nach Bedarf variieren kann.
[0045] Die natürliche Oxidhaut wird ohne weiteres durch den Ultraschallschweißvorgang weggerieben,
so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Metalloberfläche der Metallplatte
und der Metalloberfläche des Fügestreifens durch den Ultraschallscheißvorgang gebildet
wird.
[0046] Im Falle von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung als Metall der für das Deckenelement
verwendeten Platte bestehen die Fügestreifen vorzugsweise ebenfalls aus "blankem",
d.h. nicht anodisiertem Aluminium (vorzugsweise reinem Aluminium, z.B. A1050 oder
besser) oder einer Aluminiumlegierung. Stattdessen können sie aber auch aus einem
anderen Metall oder einer anderen Metall-Legierung wie Kupfer, Stahl oder Edelstahl
bestehen. In dem Fall, dass Stahl, Weißblech oder Edelstahl für das Deckenelement
verwendet wird, ist es vorteilhaft, dass der Fügestreifen aus Stahl, Weißblech oder
Edelstahl besteht. Kupfer eignet sich ebenfalls hervorragend und bietet darüber noch
den Vorteil einer höheren Wärmeleitfähigkeit gegenüber den Stahlwerkstoffen.
[0047] An der Rückseite des Deckenelementes können Befestigungselemente angebracht werden,
mit denen sich die Deckenelemente an der Raumdecke aufhängen lassen. Die Befestigungselemente
können aufgeklebt oder besonders bevorzugt durch Ultraschallschweißen befestigt werden.
In diesem Fall bestehen die Befestigungselemente vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen
oder aus Stahl.
[0048] In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Deckenelement Aussparungen,
in denen sich Leuchtmittel befinden. Bevorzug werden diese durch Laserschneiden eingebracht.
Durch die hohe Reflexion des Materials im sichtbaren Bereich kann eine hohe Lichtausbeute
oder im Falle einer eingefärbten Oberfläche ein gewünschter Farbeindruck erzielt werden.
Im Falle von LED-Leuchtmitteln können diese besonders effizient gekühlt werden, so
dass eine hohe Lichtausbeute gewährleistet ist (die Lichtausbeute sinkt bei LEDs mit
der Betriebstemperatur). Natürlich lassen sich weitere Komponenten in das Deckenelement
integrieren, beispielsweise Lautsprecherboxen, Feuersensoren, Sprinkleranlagen etc.
[0049] Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
A. Herstellung eines erfindungsgemäßen Aluminiumblechs
[0050] Für die elektrochemische Behandlung des Aluminiumblechs wird eine kommerziell verfügbare
Bandanodisierungsanlage mit Pigmentierungseinheit benutzt. D. h. es werden AluminiumBänder
in einem kontinuierlichen Verfahren behandelt, bei dem das Band unterschiedliche Bäder
durchläuft.
Schritt 1:
[0051] Kaustisches Ätzen in einer starken alkalischen Lauge, um von der Aluminiumoberfläche
Rückstände aus dem Walzprozess des Aluminiums (Öle, Fette, Walzemulsion) und die natürliche
Aluminiumoxidhaut von etwa 10nm zu entfernen, um eine metallisch reine Oberfläche
zu erhalten.
Schritt 2:
[0052] Optional: elektrochemisches Polieren der Oberfläche in einer Mischung aus Phosphor-
und Schwefelsäure. Dabei wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung von 10 - 60V
vorwiegend an den aus der Oberfläche herausragenden Aluminiumerhöhungen (Walzriefen)
durch Feldüberhöhung eine Aluminiumoxidschicht erzeugt. D. h. besonders die Unebenheiten
werden in Aluminiumoxid umgewandelt.
Schritt 3:
[0053] Abätzen dieser Aluminiumoxidschicht in kaustischer Lauge, so dass vorwiegend die
Unebenheiten abgetragen werden.
Schritt 4:
[0054] Elektrochemisches Anodisieren der Oberfläche in verdünnter Schwefelsäure unter Anlegen
einer elektrischen Spannung von 5 - 50V.
Schritt 5:
[0055] Optional: Pigmentieren. Einbringung von Farbpigmenten in die Poren des Aluminiumoxids.
Schritt 6:
[0056] Versiegeln der Poren des Aluminiumoxides in heißem Wasser mit chemischen Zusätzen
durch Bildung von Aluminiumhydroxid.
Schritt 7:
[0057] Trocknen, Aufspulen.
Schritt 8:
[0058] Aufbringen einer selbstklebenden Polyethylen Schutzfolie auf der Seite, die später
dem Raum zugewandt ist.
Schritt 9:
[0059] Erneutes Durchlaufen der Bandanodisierungsanlage. Hierbei wird nur der Tank zum Ätzen
genutzt, um die Anodisierungschicht auf der nicht durch die Folie geschützten Rückseite
in heißer kaustischer Lauge zu entfernen.
Schritt 10
[0060] Spülen in deionisiertem Wasser, Trocknen, Aufspulen
Schritt 11
[0061] Richten und Schneiden des Aluminiumbands in Platten, beispielsweise in einer Größe
von 1,25 m x 2,00 m.
B. Erzeugen eines Wärme- und/oder Kühldeckenelements mit dem Aluminiumblech
gemäß A.
[0062] Im nächsten Schritt werden Kupfer-Rohre mit einem Durchmesser von 10 mm und Standard-Dicke
auf die Rückseite des Deckenelements aufgelegt und mit Hilfe einer Ultraschallschweißmaschine
mit zwei Sonotroden mit Aluminiumblechen verschweißt, derart, dass die beiden Sonotroden
parallel verlaufende Laufbahnen besitzen. Eine dritte Sonotrode verschweißt die Aluminiumbleche
mit dem Rücken des Rohres. Mögliche, mäanderförmige Rohrverläufe sind in Figur 3 gezeigt,
weitere, alternative Rohrverläufe in Figur 4 und Figur 5. Dabei sind die Rohrleitungen
jeweils ca. 100 mm (lichte Weite) voneinander beabstandet. Die Rohrenden ragen auf
einer Seite der Platte über diese hinaus und besitzen geeignete Anschlussmittel, beispielsweise
ein außenliegendes Schraubgewinde oder einen Schnellverschluss. Die Position der Anschlüsse
und die Anschlusselemente sind so gewählt, dass mehrere Deckenelemente leicht zusammengekoppelt
werden können. Bevorzugt werden für die Verbindung flexible Schläuche aus Kunststoff
und/oder Metall verwendet.
[0063] Die Vermessung der Leistung von Kühldecken wird in der DIN EN 14240 beschrieben:
Dabei wird das Kühldeckenelement oder mehrere identische Kühldeckenelemente in einen
Messraum verbracht, dessen Umschließungsflächen auf die Raumtemperatur im Prüfraum
temperiert werden zur Vermeidung von Wärmeverlusten bzw. Wärmeeinträgen (Raumtemperatur
bei Prüfung: 22...27°C) durch die Außenwände. Im Messraum befinden sich Kühllastsimulatoren
- elektrisch beheizte Heizkörper -, die eine definierte Kühllast einbringen. Die Raumtemperatur
T
Globe wird dabei mit einem "Globe-Thermometer" bestimmt. Die Kühldeckenelemente werden
mit Wasser mit definiertem Fluss und definierter Temperatur (T
VL ist dabei die Vorlauf- und T
RL die Rücklauftemperatur des Wassers) durchströmt, so dass sich eine "Untertemperatur"
T
U zur Raumtemperatur einstellt.
[0064] Die "Untertemperatur" ist definiert durch:

[0065] Danach wird ein thermischen Gleichgewichts zwischen Kühllastsimulatoren und Kühlfläche
eingestellt und die Heizleistung der Kühllastsimulatoren gemessen. Diese ist mit der
Wärmeleistung identisch, die durch die Kühldeckenelemente abtransportiert wird. Normiert
man diese Leistung auf die aktive Fläche der Kühldeckenelemente, so erhält man die
Kühlleistung
Q̇.
[0066] Die Kühlleistung wird bei 3 verschiedenen Untertemperaturen bestimmt und daraus die
Leistungskurve des Kühldeckenelementes bestimmt:

[0067] Aus der Leistungskurve wird die Nenn-Kühlleistung bei Δ
TU = 8K bestimmt. Die Norm schreibt vor, dass für Kühldeckenelemente eine Nenn-Kühlleistung
von mindestens 35W/m
2 erreicht werden muss.
[0068] Das so hergestellte Heiz-/Kühlelement wies folgende technische Daten auf:
[0069] Die Nenn-Kühlleistung des Beispiels war ausgezeichnet. Der Wärmeleitungswiderstand
zwischen Rohren und Deckenelement ergibt sich aus der Leistungsmessung und konnte
mit kleiner 10m
2K/kW ermittelt werden. Dieser Wert ist sehr günstig, da der Wärmeleitungswiderstand
zwischen den Rohren und dem Deckenelement kleiner 50m
2K/kW, bevorzugt kleiner 20 m
2K/kW und besonders bevorzugt 10 m
2K/kW sein sollte.
[0070] Weitere Beispiele für erfindungsgemäße Deckenelemente besitzen die folgenden Eigenschaften:
1) Kühldeckenelement mit metallisch matter Oberfläche
| Substrat |
5005 Al-Mg1 |
| Elektropoliert |
Nein |
| Rauigkeit Ra |
0,25µm ± 0,1µm |
| Dicke Platte |
1mm |
| Dicke Anodisierung |
4 µm |
| Farbe |
metallisch |
| Farbwerte Lab |
|
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
75 - 79% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
> 77% |
| Thermische Emission (100°C) |
> 73% |
| Rohre |
Kupfer 10X0,5mm |
| Rohrachsenabstand |
80mm |
| Rohrgeometrie |
Mäander |
2) Kühldeckenelement mit aluminiumblanker matter Oberfläche
| Substrat |
5005 Al-Mg1 |
| Elektropoliert |
Ja |
| Rauigkeit Ra |
0,20µm ± 0,1µm |
| Dicke Platte |
1mm |
| Dicke Anodisierung |
4 µm |
| Farbe |
Aluminium blank |
| Farbwerte Lab |
|
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
80 - 83% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
> 76% |
| Thermische Emission (100°C) |
> 73% |
| Rohre |
Kupfer 10X0,75mm |
| Rohrachsenabstand |
100mm |
| Rohrgeometrie |
Mäander |
3) Kühldeckenelement mit spiegelnder Oberfläche
| Substrat |
Al 1090 |
| Elektropoliert |
Ja |
| Rauigkeit Ra |
20nm ± 10nm |
| Dicke Platte |
1 mm |
| Dicke Anodisierung |
3 µm |
| Farbe |
Aluminium blank |
| Farbwerte Lab |
|
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
85 - 87% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
< 15% |
| Thermische Emission (100°C) |
> 75% |
| Rohre |
Kupfer 12X0,75mm |
| Rohrachsenabstand |
120mm |
| Rohrgeometrie |
Mäander |
4) Kühldeckenelement mit matter goldener Oberfläche
| Substrat |
5005 Al-Mg1 |
| Elektropoliert |
Ja |
| Rauigkeit Ra |
0,25µm ± 0,1µm |
| Dicke Platte |
0,5mm |
| Dicke Anodisierung |
5 µm |
| Farbe |
Gold |
| Farbwerte Lab |
L* = 81; a* = 4; b* = 40 (alle Werte ± 2) |
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
55 - 60% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
> 50% |
| Thermische Emission (100°C) |
70 - 75% |
| Rohre |
Kupfer 8X0,5mm |
| Rohrachsenabstand |
80mm |
| Rohrgeometrie |
Spirale |
5) Kühldeckenelement mit matter dunkelroter Oberfläche
| Substrat |
5005 Al-Mg1 |
| Elektropoliert |
Ja |
| Rauigkeit Ra |
0,25µm ± 0,1µm |
| Dicke Platte |
0,7mm |
| Dicke Anodisierung |
5 µm |
| Farbe |
Dunkelrot |
| Farbwerte Lab |
L* = 64; a* = 46; b* = -6 (alle Werte ± 2) |
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
25 - 30% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
> 20% |
| Thermische Emission (100°C) |
65 - 70% |
| Rohre |
Kupfer 6X0,3mm |
| Rohrachsenabstand |
80mm |
| Rohrgeometrie |
Harfe |
6) Kühldeckenelement mit spiegelnd blauer Oberfläche
| Substrat |
Al 1080 |
| Elektropoliert |
Ja |
| Rauigkeit Ra |
0,30nm ± 10nm |
| Dicke Platte |
0,7mm |
| Dicke Anodisierung |
6 µm |
| Farbe |
Blau |
| Farbwerte Lab |
L* = 67; a* = -24; b* = -35 (alle Werte ± 2) |
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
35 - 40% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
< 20% |
| Thermische Emission (100°C) |
55 - 60% |
| Rohre |
Kupfer 12X0,75mm |
| Rohrachsenabstand |
100mm |
| Rohrgeometrie |
Harfe |
7) Kühldeckenelement mit metallisch matter Oberfläche
| Substrat |
Edelstahl |
| Elektropoliert |
Nein |
| Rauigkeit Ra |
0,25µm ± 0,1µm |
| Dicke Platte |
0,4mm |
| PVD Farb-Schicht |
Nein |
| Emission erhöhende Beschichtung |
Sol-Gel SiOx |
| Dicke Beschichtung |
3 - 4µm |
| Farbe |
metallisch dunkel |
| Farbwerte Lab |
|
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
|
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
|
| Thermische Emission (100°C) |
> 55% |
| Rohre |
Edelstahl 6X0,5mm |
| Rohrachsenabstand |
80mm |
| Rohrgeometrie |
Harfe |
8) Kühldeckenelement mit metallisch matter Oberfläche
| Substrat |
5005 Al-Mg1 |
| Elektropoliert |
Nein |
| Rauigkeit Ra |
0,25µm ± 0,1µm |
| Dicke Platte |
1mm |
| Dicke Anodisierung |
0µm |
| PVD Farb-Schicht |
Nein |
| Emission erhöhende Beschichtung |
Sol-Gel SiOx |
| Dicke Beschichtung |
3 - 4µm |
| Farbe |
metallisch dunkel |
| Farbwerte Lab |
|
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
75 - 79% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
> 77% |
| Thermische Emission (100°C) |
> 50% |
| Rohre |
Aluminium 10X1,0mm |
| Rohrachsenabstand |
100mm |
| Rohrgeometrie |
Mäander |
9) Kühldeckenelement mit farbiger matter Oberfläche
| Substrat |
Edelstahl |
| Elektropoliert |
Nein |
| Rauigkeit Ra |
0,25µm ± 0,1µm |
| Dicke Platte |
0,3mm |
| PVD Farb-Schicht |
NiV/CrOxNy/ZrOx |
| Emission erhöhende Beschichtung |
Fluoropolymerlack |
| Dicke Beschichtung |
6µm |
| Farbe |
Lila |
| Farbwerte Lab |
L* = 16; a* = 30; b* = -37 (alle Werte ± 2) |
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
3-5% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
< 3% |
| Thermische Emission (100°C) |
> 55% |
| Rohre |
Edelstahl 6X0,5mm |
| Rohrachsenabstand |
80mm |
| Rohrgeometrie |
Harfe |
10) Kühldeckenelement mit farbig matter Oberfläche
| Substrat |
5005 Al-Mg1 |
| Elektropoliert |
Ja |
| Rauigkeit Ra |
0,20µm ± 0,1µm |
| Dicke Aluminiumplatte |
1,5mm |
| Dicke Anodisierung |
0µm |
| PVD Farb-Schicht |
NiV/CrOxNy/SiOx |
| Emission erhöhende Beschichtung |
Sol-Gel SiOx |
| Dicke Beschichtung |
3 - 4µm |
| Farbe |
Gold |
| Farbwerte Lab |
L* = 55; a* = 9; b* = 44 (alle Werte ± 2) |
| Totale Reflexion nach DIN 5036-3 |
20 - 30% |
| Diffuse Reflexion nach DIN 5036-3 |
< 20% |
| Thermische Emission (100°C) |
> 60% |
| Rohre |
Aluminium 8X0,75mm |
| Rohrachsenabstand |
80mm |
| Rohrgeometrie |
Spirale |
1. Deckenelement aus oder mit einer Metallplatte, ausgewählt unter Platten aus Aluminium
und/oder einer Aluminiumlegierung, Stahl, Weißblech und Edelstahl, deren zum Raum
hin gerichtete Seite eine Schicht aufweist, derart, dass die Platte auf dieser Seite
im Bereich der thermischen Infrarotstrahlung (2,0 bis 50µm) eine thermische Emission
bei 100°C nach ISO 22975-3:2014; Annex A.2 von mindestens 50% besitzt, und deren dem
Raum abgewandte Seite von dem Metall der Platte selbst gebildet wird, die außer einer
möglichen natürlichen Oxidhaut im Falle von Platten aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung
keine Beschichtung aufweist.
2. Deckenelement nach Anspruch 1, dessen Metallplatte mindestens auf der dem Raum zugewandten
Seite elektropoliert ist.
3. Deckenelement nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannte Metallplatte aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung besteht, die auf ihrer dem Raum zugewandten Seite eine
Anodisierungschicht von mindestens 1 µm aufweist.
4. Deckenelement nach Anspruch 3, dessen Anodisierungsschicht eine Dicke zwischen 1 und
10 µm, vorzugsweise zwischen 2 und 6 µm besitzt.
5. Deckenelement nach einem der Ansprüche 3 und 4, dessen Anodisierungsschicht zusätzlich
mit anorganischen und/oder organischen Pigmenten farbig pigmentiert ist.
6. Deckenelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5 mit einer Anodisierungsschicht, die
eine Dicke zwischen 3,5 und 10 µm besitzt, wobei das Deckenelement eine thermische
Emission bei 100°C nach ISO 22975-3:2014; Annex A.2 von mindestens 70% aufweist.
7. Deckenelement nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannte Metallplatte auf ihrer dem
Raum zugewandten Seite eine mindestens 2 µm dicke, transparente Schicht aus einem
Fluorkohlenwasserstoffketten enthaltenden organischen Polymer oder aus durch das Sol-Gel-Verfahren
erhaltenem Siliciumoxid als einzige Schicht oder als äußerste Schicht eines Schichtstapels
aufweist, der weiterhin eine oder mehrere gesputterte Schichten aufweist oder aus
den genannten Schichten besteht.
8. Deckenelement nach Anspruch 7, worin der Schichtstapel eine farbige Schicht aus einem
gesputterten Material aufweist, ausgewählt unter Si, SiOxNy, TiOxNyCz, TiAlsNyOx, CrOxNyCz und ZrOxNyCz, worin x, y und z so gewählt sind, das die Verbindungen unterstöchiometrisch bezüglich
der Summe der Anionen und vorzugsweise auch bezüglich des Sauerstoffs sind, wobei
x>0 ist und y und z jeweils ≥0 sind, und s 20 bis 80 Atom-% bedeutet, bezogen auf
das Titan.
9. Deckenelement nach Anspruch 8, worin der Schichtstapel zusätzlich entweder eine gesputterte
Haftschicht aufweist, die sich unmittelbar auf der Oberfläche der Metallplatte befindet
und ausgewählt ist unter den Metallen Cr, Ti und Al sowie einer Nickellegierung, bevorzugt
einer Legierung mit Vanadium, Chrom oder Aluminium, und/oder eine gesputterte Haftschicht
aufweist, die sich zwischen der farbigen Schicht aus gesputtertem Material und der
mindestens 2 µm dicken, transparenten, äußersten Schicht befindet und ausgewählt ist
unter jeweils stöchiometrischem oder bezüglich des Sauerstoffs unterstöchiometrischem
SiOx, TiOx und mit Aluminiumoxid dotiertem Zinkoxid (ZAO).
10. Deckenelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin die genannte Metallplatte
eine Dicke zwischen 0,1 und 3mm besitzt.
11. Wärme- und/oder Kühldeckenelement, umfassend ein Deckenelement nach einem der voranstehenden
Ansprüche sowie mindestens ein rückseitig auf diesem Deckenelement befestigtes Rohr,
das für die Zirkulation eines Wärmeträgermediums ausgelegt ist.
12. Wärme- und/oder Kühldeckenelement nach Anspruch 11, worin das mindestens eine Rohr
mit Hilfe von formschlüssig um die Rückseite des Rohres gelegten Fügestreifen in seiner
Position gehalten wird, wobei die Fügestreifen auf beiden Seiten des Rohres an die
Rückseite des Deckenelements angeschweißt sind.
13. Wärme- und/oder Kühldeckenelement nach Anspruch 11 oder 12, worin die Fügestreifen
zusätzlich auf der dem Deckenelement abgewandten Seite des Rohres an dessen Oberfläche
angeschweißt sind.
14. Wärme- und/oder Kühldeckenelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügestreifen aus einem Metall besteht, ausgewählt unter Stahl, Edelstahl, Aluminium,
einer Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung und Messing, und vorzugsweise
aus Aluminium besteht.
15. Wärme- und/oder Kühldeckenelement nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Deckenelement zugewandte Seite des mindestens einen Rohres unter Ausbildung
einer vergrößerten Kontaktfläche zwischen dem Rohr und dem Deckenelement abgeflacht
ist.
16. Wärme- und/oder Kühldeckenelement nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Platte auf ihrer dem Raum zugewandten Seite Muster für dekorative
Zwecke aufweist.
17. Wärme- und/oder Kühldeckenelement nach einem der Ansprüche 11 bis 16, zusätzlich umfassend
im Deckenelement befindliche Leuchtmittel, insbesondere LED-Leuchten, Feuersensoren,
Sprinklereinrichtungen und/oder Lautsprecherboxen.