PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102006026113A1 06.12.2007
Titel Vorrichtung zur individuellen Wärmenutzung von Warmwasserheizsystemen
Anmelder Kiefl, Oliver, 67657 Kaiserslautern, DE
Erfinder Kiefl, Oliver, 67657 Kaiserslautern, DE
DE-Anmeldedatum 01.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006026113
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse A47C 21/04(2006.01)A, F, I, 20060601, B, H, DE
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die z. B. an eine bestehende Warmwasserheizungsanlage angeschlossen werden kann und zur individuellen Temperierung von mit Fluiden beaufschlagten Kammersystemen dient, die in Sitz-, Ruhe- und/oder Liegemöglichkeiten wie z. B. Wasserbetten integriert sein können. Hierbei soll von dem beschriebenen Heizsystem gegenüber bestehenden Systemen ein hoher Wirkungsgrad ausgehen, das Material des Kammersystems geschont werden und die Temperatur des erwärmten Fluids individuell regulierbar sein. Um diese Vorgaben erfüllen zu können, verfügt die Vorrichtung zur individuellen Wärmenutzung über einen direkten Anschluss an eine Heizungsleitung eines Warmwasserheizungssystems am Vor- oder Rücklauf, mit entsprechendem Hahnblock; hiervon ausgehend flexible Leitungen zum und vom Kammersystem zurück, welches einen integrierten Wärmetauscher aufweist, der vom zu erwärmenden Fluid direkt umgeben ist und über ein Thermostatventil zur individuellen Temperierung des Kammersystems verfügt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die z.B. an eine bestehende Warmwasserheizungsanlage angeschlossen werden kann und zur individuellen Temperierung von mit Fluiden beaufschlagten Kammersystemen dient, die üblicherweise als Polsterungen ganz, teilweise und/oder zusätzlich an oder in Einrichtungsgegenständen wie z.B. Sitz-, Ruhe- und/oder Liegemöglichkeiten Verwendung finden.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl unterschiedlicher Anmeldungen bekannt, die eine Erwärmung von in Möbelstücken integrierten, Flüssigkeitsgefüllten Kammersystemen, respektive von Wasserbetten, zum Inhalt haben. Hierbei gibt es unterschiedliche Verfahren, welche die jeweiligen Anmelder zur Anwendung bringen.

Die Anmeldung DE 195 08 315 C1 betrifft eine Heizungsvorrichtung mit elektrischen Widerstandsleitern für Wasserbetten, die zwischen einem Bettgestell und einer Sicherheitsfolie angeordnet und in Abhängigkeit von der gewünschten Temperatur eines auf der Sicherheitsfolie liegenden Wasserkerns regelbar ist.

Nachteilig an dieser bekannten Vorrichtung ist es, dass hier ein elektrisches System verwendet wird, das, in Verbindung mit einem Wasserbett, ein gewisses Risiko in sich birgt beim Kontakt mit elektrischen Leitern. Weiterhin ist für die Aufwärmung des Wasserkörpers viel Energie erforderlich und es kommt im Bereich der Übergangsstelle von Heizfläche zum Mantelkörper der Wasserbettmatratze zu einer verstärkten Materialbeanspruchung des Hüllenkörpers, was zu einer vorzeitigen Materialermüdung führen kann.

Weiter beschreibt die Gebrauchsmusterschrift DE 203 11 565 U1 ein extern gelagertes Heizsystem für Wasserbetten, bei dem elektrische Energie dazu dient, ein wässriges, gelartiges oder gasförmiges Medium in einem von dem Wasserbett vorgelagerten Behälter zu erwärmen, was anschließend unterhalb des Wasserkernes in ein geschlossenes System geleitet wird.

Nachteile dieser Anmeldung ergeben sich u.a. daraus, dass für die Aufwärmung des Mediums elektrische Energie erforderlich ist, die Aufheizung des Wasserkerns viel Zeit in Anspruch nimmt und es auch hier im Bereich der Übergangsstelle von Heizfläche zum Mantelkörper der Wasserbettmatratze zu einer verstärkten Materialbeanspruchung kommen kann.

Schließlich beschreibt das Gebrauchsmuster DE 299 14 153 U1 eine Anlage zum Beheizen von handelsüblichen Wasserbetten und – sitzgelegenheiten, mittels vorhandener Zentral-, Etagen-, Fern- oder Solarheizungen. Hier wird unterhalb der Wasserbettmatratze ein Leitungssystem, das auf einer Trägerplatte montiert ist, in das Bettgestell eingebracht und mit einer Kupferplatte und einem zusätzlichen Stromheizelement abgedeckt.

Bei dieser Anmeldung ist es von Nachteil, dass zunächst durch die verwendeten Bauteile – Trägerplatte, Wasser gefüllte Leitungen, Kupferplatte – auf Grund ihres Gewichts eine zusätzliche Stabilitätsschwächung des Bettgestells erfolgt, die Herstellung aufwändig – z.B. Einfräsen von Nuten in die Trägerplatte – und teuer ist und durch das zusätzliche Stromheizelement eine „Wärmebremse" in das System integriert ist, welche die Effektivität dieses Systems reduziert, da zur Übertragung der Wärme von den Warmwasserleitungen der Trägerplatte zu dem Wasserkern der Wasserbettmatratze eine höhere Wärmezuführung erforderlich ist.

Diese Ausführungen bieten somit kein Vorheizsystem für mit Fluiden gefüllte Kammersysteme, das einen hohen Wirkungsgrad hat, mit einer direkten Erwärmung des Fluids und das zu einer Verhinderung von Material schwächenden Wärmebrücken im Bereich von Heizelementen führt, wobei sich die Temperatur des Fluids im Kammersystem individuell regeln lässt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, dem Anwender eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, spezielle, mit Fluiden gefüllte Kammersysteme, welche in Sitz-, Ruhe- oder Liegemöglichkeiten integriert sein können, derart z.B. an ein Warmwasserheizsystem anzuschließen, dass das besagte Fluid im Kammersystem direkt erwärmt wird, bei hoher Effektivität und der Möglichkeit, das jeweilige Kammersystem individuell zu temperieren.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, dass ein direkter Anschluss an einer Heizungsleitung am Vor- oder Rücklauf erfolgt, mit entsprechendem Hahnblock, hiervon ausgehend flexible Leitungen zum und vom Kammersystem zurück, welches einen integrierten Wärmetauscher aufweist und über ein Thermostatventil verfügt.

Die mit dieser Vorrichtung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das System einen hohen Wirkungsgrad hat, weniger Aufheizvorgänge benötigt, die Nachteile von elektrischen Heizsystemen mit einem möglichen Kontakt von elektrischen Leitern ausschließt, geringe zusätzliche statische Belastungen aufweist und zu keinen Materialschwächungen im Bereich von konzentrierten Wärmeflächen, wie es bei anderen Heizsystemen der Fall sein kann, führt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen eins und folgenden, wonach ein Zirkulationswärmetauscher in ein mit einem Fluid gefülltem Kammersystem integriert und dabei von dem Fluid direkt umspült wird, woraus sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt, da die den Wärmetauscher durchfließende, erwärmte Flüssigkeit ihre Wärme großflächig und rundherum abgeben kann, wodurch eine schnelle und effektive Erwärmung des Fluids erreicht wird. Der Wärmetauscher selbst kann über ein Leitungssystem, hier bieten sich z.B. flexible Leitungen an, an dem Vor- oder Rücklauf einer Warmwasserheizungsanlage angeschlossen werden, unabhängig davon, ob hier ein Einrohrheizsystem verwendet wird, da der Wärmetauscher auch an ein solches System angeschlossen werden kann. An der Schnittstelle Heizungsanlage/Wärmetauscher werden entsprechende Absperrhähne installiert, z.B. ein Hahnblock mit Rückflussverhinderer und integriertem Temperaturwählventil, weiterhin Wartungshähne, so dass hier ein Montage bzw. Demontage des jeweiligen Kammersystems problemlos erfolgen kann. Je nach Anwendungsbereich kann es auch sinnvoll sein, voreinstellbare Thermostatventile zu verwenden, die einen begrenzten Temperaturwählbereich erlauben, so dass die Wärmeübertragung z.B. zwischen einem Temperaturbereich von 24° Celsius und 36° Celsius ermöglicht wird. Da es auf Grund eines Anschlusses an eine Heizungsanlage möglicherweise zu Fliessgeräuschen innerhalb des Leitungssystems kommen kann, die als störend empfunden werden können, bietet es sich an, die Fließgeschwindigkeit innerhalb des Wärmetauschersystems einstellbar derart zu gestalten, dass keine Fließgeräusche wahrgenommen werden. Weiterhin kann das hier vorgestellte Wärmetauschersystem auch bedenkenlos in einem Heizungsanlagen-Betriebsmodus „Nachtabsenkung" gefahren werden, da die verwendeten Werkstoffe einen derart hohen technischen Standard besitzen, dass selbst bei niedrigen Vorlauftemperaturen eine Wärmeaustauschbarkeit gewährleistet werden kann. Das System selbst kann sowohl in bestehende als auch in neu zu installierende Heizungsanlagen integriert werden, wobei es bei einer neu zu konzipierenden Anlage denkbar ist, für den oder die Wärmetauscher einen eigenen Mischerkreislauf aufzubauen, der z.B. über zeitgesteuerte, separate Aufheizvorgänge bedient wird und so das erwärmte Wasser in das System weiterleitet, in Verbindung mit Temperaturfühlern und Temperaturbegrenzern, um damit Schäden an dem System zu verhindern. Bei einer bestehenden Anlage ist die Integration des Wärmetauschersystems am einfachsten auf die Weise zu lösen, dass an der Schnittstelle zur Heizungsanlage ein mechanisch wirkendes Ventil eingebaut wird, welches z.B. einen Fernfühler aufweist, mit einer direkt am Wärmetauscher befindlichen Messsonde, um so die Effektivität des Systems zu erhöhen. In einer möglichen Ausführungsvariante ist es auch denkbar, ein entsprechendes Wärmetauschersystem dergestalt zu nutzen, dass hierüber Wärme abgeleitet wird. Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die verwendeten Materialien und Werkstoffe insgesamt korrosionsbeständig sein sollten, um so vorzeitige, alterungsbedingte Schäden an dem System ausschließen zu können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben, wobei es sich versteht, dass die vorstehend beschriebene Erfindung und die folgenden Ausführungsbeispiele nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder als eigenständiges Ausführungsobjekt verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorgestellten Erfindung zu verlassen.

Es zeigen:

1 schematische Darstellung einer Heizungsanlage mit separatem Wärmetauscherkreislauf

2 schematische Darstellung der Anwengungsmöglichkeit „Wasserbett"

3a schematische Darstellung einer Ausführungsvariante 2

3b schematische Darstellung einer Ausführungsvariante 3

Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.

1 zeigt schematisch eine Heizungsanlage 1 mit separatem Wärmetauscherkreislauf bestehend Heizkessel 3, Ausdehnungsgefäß 4, Sicherheitsventil 5, Pumpe 6, Dreiwegemischer 7/8, Temperaturfühler 11, Druckregulierventil 12, Rückflussverhinderer 13, Absperrkugelhahn 14/16 und Wärmetauscher 2.

Bei der vorgestellten Ausführungsvariante verfügt die Heizungsanlage 1 über einen separaten Wärmetauscherkreislauf 19, der über die Dreiwegemischer 7/8 geführt wird. An diesen Mischern ist auch das normale Leitungssystem der Heizungsanlage 1 angeschlossen, mit Vorlaufleitung 9 und Rücklaufleitung 10. Im Heizkessel 3 wird das im System befindliche Wasser aufgeheizt und über den Vorlauf 17 mit Unterstützung einer Pumpe 6 in das Leitungssystem gefördert und schließlich über den Rücklauf 18 wieder zum Heizkessel 3 zurück geführt, wo der Kreislauf von vorne beginnt. Am Rücklauf 18 angeschlossen ist ein Ausdehnungsgefäß 4, welches regulierend auf die unterschiedliche Ausdehnung des erwärmten und wieder abkühlenden Wassers einwirkt, und ein Sicherheitsventil 5, das bei einem zu hohen Druck im System dieses öffnet und den Überdruck entweichen lässt. Der an diesem System angeschlossene Wärmetauscherkreislauf 19 am Dreiwegemischer 7 beginnend und am Mischer 8 endend, besteht aus den nachfolgend beschriebenen Komponenten. Der Wärmetauscher 2 selbst ist in einem Kammersystem, welches ein Fluid enthält, eines Einrichtungsgegenstandes wie z.B. einer Sitz-, Ruhe- und/oder Liegemöglichkeit integriert und wird von diesem Fuid direkt umspült. Am Kammersystem befindet sich eine Absperrung 16, die es ermöglicht, dass das Kammersystem mit integriertem Wärmetauscher 2 nach Schließen der Absperrung 14 und Lösen der Verschraubung 15 problemlos von der Heizungsanlage 1 abgekoppelt werden kann, z.B. bei Reparatur- oder Wartungsarbeiten. Über den Rückflussverhinderer 13 wird erreicht, dass es in dem Leitungssystem 19 zu keinem unkontrollierten Strömungsverhalten kommt und ein stetiger Zu- und Ablauf des umgewälzten Warmwassers erfolgt. Zur individuellen Temperierung des Kammersystems dient ein Temperaturfühler 11, der bei Bedarf mit einem Fernfühler direkt mit dem Kammersystem gekoppelt werden kann, um so die Effektivität zu erhöhen, damit auch die für das Kammersystem tatsächlich gewünschte Temperatur von dem System bereit gestellt wird. Sollte es bei dem Betrieb der Anlage zu ungewünschten Geräuschen auf Grund der Fließgeschwindigkeit des Wassers kommen, so besteht die Möglichkeit, über eine Druckregulierventil 12 die Fließgeschwindigkeit auf ein gewünschtes Maß einzuregulieren. Das über den Vorlauf 17 der Heizungsanlage 1 in den Wärmetauscherkreislauf 19 geleitete erwärmte Wasser wird nach dem Durchfließen des Wärmetauschers 2 in die Rücklaufleitung 21 des Wärmetauscherkreislaufs 19 geleitet und über den Dreiwegemischer 8 schließlich in den Rücklauf 18 der Heizungsanlage 1.

2 zeigt schematisch ein Anwendungsbeispiel für ein Wärmetauschersystem, angeschlossen an eine bestehende Heizungsanlage, bestehend aus Heizungsanlage 1, mit Heizkessel 3, Vorlauf 17, Rücklauf 18, Heizkörpern 26, Thermostatventilen 25, Wasserbett 22, Kammersystem 23, Absperrgruppe 24, Hahnblock 27 und Wärmetauscher 2.

Bei dieser Ausführung wird der Wärmetauscherkreislauf 19 an eine bestehende Heizungsanlage 1 angeschlossen, die hier beispielhaft dargestellt ist, mit dem Heizkessel 3, hiervon ausgehend der Vorlauf 17, angeschlossen sind die Heizkörper 26 und zum Heizkessel 3 zurück der Rücklauf 18. Der Wärmetauscherkreislauf 19 dient zur Aufwärmung eines Kammersystems 23, das als Wasserbettmatratze in einem Wasserbett 22 Verwendung finden soll. Hierbei erfolgt ein Anschluss am Vorlauf 17 der Heizungsanlage 1 mit einer Verbindung über Schlauchanschluss mit Verschraubungen an einem Hahnblock 27 mit Rückflussverhinderer und integriertem Temperaturwählventil. Dem Wärmetauscher 2 vorgeschaltet sind Absperrgruppen 24, die Absperrungen und lösbare Schraubverbindungen beinhalten, die es ermöglichen, dass das Wasserbett bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten problemlos von der Heizungsanlage 1 abgekoppelt werden kann.

3a zeigt schematisch eine Ausführungsvariante mit externen Wärmetauscher, dargestellt ist ein Kammersystem 23 und der externe Wärmetauscher 28.

Die Ausführung zeigt eine modifizierte Verwendungsmöglichkeit für die Vorrichtung, bei welcher ein externer Wärmetauscher 28 verwendet wird, der wie bereits aus 1 und 2 bekannt, an eine Heizungsanlage angeschlossen werden kann. Diese Möglichkeit kann dort zur Anwendung kommen, wo es darum geht, ein elektrisches Heizelement, welches zum Aufheizen eines Kammersystems 23 genutzt wurde, zu ersetzen. Hierbei wird das elektrische Heizelement entfernt und der Wärmetauscher 28 wie bereits das Heizelement auch, zwischen Bodenplatte und Textilwanne unterhalb des Kammersystems 23 eingesetzt.

3b zeigt die schematische Darstellung einer Ausführungsvariante bestehend aus einer Matte mit Rohrschleife 29 und einem Kammersystem 23.

Diese Ausführung stellt eine Weiterentwicklung der Variante aus 3a dar, wobei hier der Wärmetauscher 29 ein Heizelement ausbildet, das aus einer flexiblen Matte mit einem flexiblen Leitungssystem besteht, bei welchem die Leitungen „Rohrschleifen" ausbilden und so einen großflächigen Wirkungsgrad ermöglichen. Der Anschluss erfolgt wie bereits in 1 und 2 dargelegt an eine Heizungsanlage, wobei sich diese Variante überall dort anbietet, wo ein elektrisches Heizelement ausgetauscht werden soll oder eine Beheizung von Sitz- oder Liegemöbeln erwünscht ist. Denkbar ist auch eine Verwendung im Kfz-Bereich, zur Vorwärmung von Sitzflächen, mit einer Ausnutzung des Kühlerkreislaufs, der ein entsprechend vorgewärmtes Medium für den Wärmetauscherkreislauf zur Verfügung stellt.

1
Heizungsanlage
2
Wärmetauscher
3
Heizkessel
4
Ausdehnungsgefäß
5
Sicherheitsventil
6
Flüssigkeitspumpe
7
Dreiwegemischer Vorlauf
8
Dreiwegemischer Rücklauf
9
Vorlaufleitung
10
Rücklaufleitung
11
Temperaturfühler
12
Druckregulierventil
13
Rückflussverhinderer
14
Absperrkugelhahn
15
lösbare Schraubverbindung
16
Absperrkugelhahn
17
Heizungsvorlauf
18
Heizungsrücklauf
19
Wärmetauscherkreislauf
20
Vorlauf Wärmetauscher
21
Rücklauf Wärmetauscher
22
Wasserbett
23
Kammersystem
24
Absperrgruppe
25
Thermostatventil
26
Heizkörper
27
Hahnblock
28
Externer Wärmetauscher
29
Matte mit Rohrschleife


Anspruch[de]
Vorrichtung (1) zur Temperierung von Kammersystemen, integriert in Sitz-, Ruhe- und/oder Liegeeinrichtungen, bestehend aus Wärmetauscher (2), Temperaturfühler (11), Druckregulierventil (12), Rückflussverhinderer (13), Absperrkugelhahn (14/16), Schraubverbindung (15) und Wärmetauscherkreislauf (19) dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) innerhalb des Kammersystems integriert und an ein Warmwasserheizsystem angeschlossen ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) das ihn umgebende und aufzuheizende Fluid direkt erwärmt. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die direkte Erwärmung des Fluids weniger Aufheizvorgänge erforderlich sind und eine höhere Effektivität erreicht wird. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit Temperaturfühler (11) und Thermostatventile (25) ein individuell bestimmbarer Komfort- und Wohlfühleffekt hinsichtlich der Temperierung für diese Einrichtungen erreicht werden kann. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verwendung von Einrichtungen wie Absperrgruppe (24), lösbare Schraubverbindung (15) oder Absperrkugelhahn (16) eine hohe Wartungsfreundlichkeit erreicht. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch diese Einrichtungen bei Bedarf einzelne Komponenten problemlos ausgetauscht werden können. Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese in eine bestehende Heizungsanlage integriert werden kann. Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese in neu zu erstellende Heizungsanlagen integriert werden kann. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass für deren Betrieb ein separater Wärmtauscherkreislauf 19 aufgebaut werden kann. Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese sowohl an Einrohr- als auch Mehrrohrheizungssystemen betrieben werden kann.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com