DE102007007290B3

DE102007007290B3 - Flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102007007290B3
Application number: DE102007007290A
Authority: DE
Inventors: Alfred Maniera
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-02-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement, das insbesondere zur Schallabsorption, zum Kühlen und Heizen von Räumen dient und das aus mindestens einer als flächenförmige und zugleich selbsttragende Schicht ausgebildeten Dämmmatte (4) besteht, die eine Vielzahl von eingefrästen, eingestanzten, auf thermischer Basis in die Dämmmatte (4) eingebrannten oder eingelaserten vorzugsweise parallel verlaufenden Nuten (1) zur Aufnahme von Leitungen (2) aufweist und die darüber hinaus auf der in den zu temperierenden Raum gerichteten Seite eine relativ dünne Abstrahlschicht (5), vorzugsweise aus Vlies, aufweist, und dessen die Nuten (1) zur Erhöhung der Kühl- und Heizeffizienz mit Wasserglas oder dergleichen lösliches Silikat beschichtet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Akustik-, Kühl- und Heizelements.

Description

Die Erfindung betrifft ein flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement, das insbesondere zur Schallabsorption, zum Kühlen und Heizen von Räumen dient und das ein oder mehrere Leitungssysteme aufweist, die von einer Heiz- oder Kühlflüssigkeit durchströmbar ausgestaltet sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen flächenförmigen Akustik-, Kühl- und Heizelements.
Wand- und Deckenelemente der genannten Art sind nach dem Stand der Technik bereits in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Bereits in DE963903B wurde ein Kühl- bzw. Heizelement vorgeschlagen, in dem Rohrschlangen oder Körper für ein Wärme bzw. Kältemedium in gleichmäßiger Verteilung zwischen tragender Decke und einer wärmedurchlässigen, schalldämpfenden Unterdecke in einer Vielzahl von Löchern angeordnet sind.
Aus dem neueren Stand der Technik sind Kühl- bzw. Heizelemente bekannt, die Kunststoffrohrmatten sowie Dämmstoffmatten aufweisen, welche in Deckenpaneele eingelegt sind.
Aus DE29811631U1 ist ein Temperierelement dieser Art bekannt, das aus wenigstens einer Kunststoffrohrmatte sowie aus Dämmstoffmatten besteht, welche in Deckenpaneele eingelegt sind. Zur Schallisolierung sind die Kunststoffrohrmatten und die Dämmstoffmatten in DE29811631U1 zusätzlich mit einem Akustikvlies eine Einheit bildend miteinander verbunden.
In DE 20 2005 009 254 U1 wird eine Klimadecke vorgeschlagen, in der mindestens ein Rohrregister vorgesehen ist und die einen Sandwichaufbau aufweist, derart, dass die Wärmetauschröhrchen in einer Schicht eingebettet sind und die dem Raum zugewandten Seite mit einer Dekorplatte abgedeckt ist.
Kühl- und Heizelemente aus DE4036520A1 zeichnen sich durch eine feste, wärmeübertragungsschlüssige Einbauart der Kapillarrohre in dafür vorgesehenen Nuten, die in ein erster Fertigbauelement eingebracht werden, sowie durch eine freie Beweglichkeit der Sammelrohre aus, in die die Kapillarrohre einmünden.
Nachteilig ist den genannten Ausführungen, dass der Wirkungsgrad ihrer Kühl- bzw. Heizleistung ungünstig ist. Insbesondere bei an der Unterseite zusätzlich angeordneten Deckenpaneelen oder Dekorplatten auch geringer Dicke wird die von den Kapillarröhrchen abgegeben Heiz- und Kühlleistung zum Raum hin verringert.
Aus DE29612295U1 ist ein Temperierelement als mattenförmiger Wärmetauscher für die Auflage auf einer Blechplatte bekannt. Der Wärmetauscher weist hierbei ein Leitungssystem mit so genannten Stämmen und Röhrchen für die Zuleitung, Durchströmung und Ableitung der Temperierflüssigkeit auf. Die endseitig verschlossenen Röhrchen des Leitungssystems sind in definierten Abständen tangential an den Stämmen (Zuführung bzw. Ableitung für das Temperiermedium) angeordnet und im jeweiligen Berührungsbereich mit den Stämmen verbunden.
Von Nachteil ist auch hierbei, dass der Wirkungsgrad der Akustik-, Kühl- bzw. Heizleistung ungünstig ist. Blechplatten sind unter den Aspekten der Akustik nur beschränkt einsetzbar, da sie den Schall nicht absorbieren sondern reflektieren.
Weitere Nachteile der bereits bekannten Systeme betreffen den hohen Aufwand bei der Herstellung und Ausbildung der Deckenplatten. Insbesondere sog. multifunktionale, also zu heiz-, kühl- und schalldäm menden Zwecken verarbeitete Wand- und Deckenelemente erfordern zur Erfüllung der vorliegenden Eigenschaften eine vergleichsweise aufwendige Konstruktion, die ferner mit einem relativ hohen Aufbau verbunden ist.
Um die bestehenden Nachteile zu beseitigen, wurde in DE 20 2005 011 232 U1 ein gattungsgemäßes flächenförmiges Temperierelement und ein gattungsgemäßes Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Dämmstoff ein zumindest eine Grundfläche und eine Deckfläche aufweisendes Flächengebilde ist, welche Ausformungen aufweist, in die das Leitungssystem mit zumindest einem Teil seines Querschnitts integriert angeordnet ist und dass an dem Leitungssystem eine an ihrer Rückseite mit diesem in Kontakt stehende Abstrahlschicht angeordnet ist.
Diese Anordnung hat zwar den Vorteil, dass sie einen einfachen Aufbau und im Gegensatz zu vorhandenen Einrichtungen eine höhere Effektivität in Bezug auf Schalldämmung, Kühl-, und Wärmeleistung aufweist, zahlreiche Testreihen haben jedoch ergeben, dass auch dieses Flächentemperierelement die gewünschte Leistung nicht so spürbar verbessert, wie dies vom Entwickler gewünscht war.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das die bestehenden Nachteile bei einfacher und relativ flacher Ausbildung beseitigt, indem es den Wirkungsgrad der Kühl- und Heizleistung ohne nennenswerte Einschränkung der Akustikdämmung noch deutlich verbessert.
Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Akustik-, Kühl- und Heizdecke zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 1 gelöst. Die als flächenförmige und zugleich selbsttragende Schicht ausgebildete Dämmmatte des Akustik-, Kühl- und Heizelements weist eine Vielzahl von eingebrachten, vorzugsweise parallel verlaufenden Nuten zur Aufnahme eines Leitungssystems auf, die zur Erhöhung der Kühl- und Heizeffizienz mit Wasserglas beschichtet sind.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Akustik-, Kühl- und Heizelement zumindest auf der in den zu temperierenden Raum gerichteten Seite eine relativ dünne Abstrahlschicht, vorzugsweise aus Vlies auf, an der das Leitungssystem direkt anliegen kann. Die Dicke dieser Schicht ist in bevorzugter Ausführungsform wesentlich geringer als die Dicke der Dämmmatte. Vorzugsweise beträgt die Dicke zwischen 0,4 und 0,6 mm.
Durch die Beschichtung der Nuten entsteht eine zusätzliche, verdichtete Schicht. Durch die Beschichtung wird der Wirkungsgrad der Schalldämmung des Akustik-, Kühl- und Heizelements nicht nennenswert eingeschränkt. Die Schichtdicke kann dabei variiert werden.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Beschichtung sind vielseitig:
Testreihen mit dem erfindungsgemäßen Akustik-, Kühl- und Heizelement haben ergeben, dass die Kühlleistung durch eine zusätzliche Wasserglasbeschichtung der einzelnen Nuten deutlich erhöht wird. Die nachfolgenden Ergebnisse beziehen sich stets auf den Anwendungsfall mit einer Temperaturdifferenz von 10 K zwischen Raumluft und mittlerer Wassertemperatur und betreffen lediglich bestimmte getestete Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Akustik-, Kühl- und Heizdecke, die – wie sich auch aus den Unteransprüchen ergeben wird – durchaus variieren können.
Die Kühlleistung ohne Beschichtung betrug im Testergebnis 79,0 W/m² bei 0,6 mm und 79,3 W/m² bei 0,4 mm Vlies. Die Kühlleistung unter Verwendung einer 0,3 mm dicken Wasserglasbeschichtung betrug im Testergebnis dagegen 84,4 W/m² bei 0,4 mm Papiervlies. Die Kühlleistung ist somit durch die Verwendung der Wasserglasbeschichtung um ca. 6,5% angestiegen. Der Wirkungsgrad der Wasserglasbeschichtung lässt sich durch entsprechende Erhöhung der Schichtdicke um bis zu 25% erhöhen.
Die Beschichtung mit Wasserglas hat ferner den Effekt, dass das erfindungsgemäße Akustik-, Kühl- und Heizelement eine höhere Hitzebeständigkeit erfährt. Zudem kann das Wasserglas bei der Herstellung des Akustik-, Kühl- und Heizelements gleichzeitig als Klebstoff zur Befestigung des Leitungssystems an der Dämmmatte verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann dabei auch die Oberfläche des Leitungssystems zur Erhöhung der Wärmeübertragung auf die Abstrahlschicht mit Wasserglas beschichtet sein. Um trotz nochmaliger Beschichtung einerseits eine hohe Schallabsorbtion zu gewährleisten sowie andererseits eine bestmögliches Haftung der Abstrahlschicht zu erreichen, sollte die Beschichtung des Leitungssystems vorzugsweise in der Form erfolgen, dass diese in schmalen Streifen quer zum Leitungssystem dünn aufgetragen oder das Akustik-, Kühl- und Heizelement mit Wasserglas beträufelt oder besprüht wird.
Durch den direkten Kontakt des Leitungssystems mit der Wasserglasbeschichtung sowie der damit in direktem Kontakt stehenden Abstrahlschicht ist der Wirkungsgrad des Akustik-, Kühl- und Heizelements nochmals spürbar verbessert.
Die Abstrahlschicht kann hierbei unterschiedlichste Ausführungsformen und eine dekorative Beschaffenheit aufweisen. So kann diese in ebener als auch in gekrümmter Ausführung, strukturiert oder auch unstrukturiert gestaltet sein, wobei gewährleistet sein muss, dass die Abstrahlschicht Schall nicht reflektiert sondern schalldurchlässig aus gestaltet ist, so dass der Schall insbesondere durch die vorzugsweise frei im Raum hängende oder durch die angebrachte selbsttragende Schicht in Form der Dämmmatte absorbiert werden kann. Ferner ließen sich auf der Abstrahlschicht auch weitere zumindest dünne wärme- und kältedurchlässige Schichten, wie beispielsweise Putz, Farbe, Tapete oder sonstiges aufbringen. Insbesondere bei einem frei im Raum angeordneten akustischen Kühl- und Heizsegeln bzw. mehreren frei angeordneten Akustik-, Kühl- und Heizelementen ist durch die relativ dünne und schalldurchlässige Abstrahlschicht eine hohe Schallabsorbtion realisierbar.
Die Dämmmatte selbst kann aus unterschiedlichsten Materialien geschaffen sein. In Betracht kommen in erster Linie Mineralwolle, Steinwolle, Glaswolle, Hartschaum, Blähglasgranulat und dergleichen. Zur Verbesserung der Stabilität der Dämmmatte als tragende Fläche des Akustik-, Kühl- und Heizelements können zusätzlich zum erwähnten Grundmaterial zum Beispiel Stabilisierungsgitter oder -netze in die Dämmmatte eingebunden sein.
Um die Kühl- und Heizeffizienz nochmals zu erhöhen, können ferner auch auf der Rückseite ebenso wie auf der dem Raum zugewandten Seite der Dämmmatte Leitungssysteme mit entsprechender Abstrahlschicht eingebracht sein.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Akustik-, Kühl- und Heizelements, dessen als flächenförmiges Trägerelement ausgebildete Dämmmatte aus einer Vielzahl von mit Wasserglas beschichteten Nuten zur Aufnahme des Leitungssystems besteht, weist die nachstehenden Verfahrensschritte auf:
Zunächst wird die Dämmmatte als flächenförmiges Trageelement aus Mineralwolle, Steinwolle, Glaswolle, Hartschaum oder Blähglasgranulat ausgeformt. Wenn dies aufgrund mangelnder Stabilität erforderlich sein sollte, kann an dieser Stelle des Verfahrens auch ein Stabili sierungsgitter oder -netz oder dergleichen in die Dämmmatte eingearbeitet werden. Danach werden mittels eines Formgebungsverfahrens im Bereich der Grundfläche der Dämmmatte eine Vielzahl von Nuten vorzugsweise parallel und an den Enden der Nuten jeweils quer zu diesen Nuten eine weitere Nut in die Dämmmatte eingebracht. Die quer eingebrachte Nut kann vorzugsweise einen größeren Querschnitt als die parallel verlaufenden Nute aufweisen.
Die Formgebung der Dämmmatte bzw. die Herstellung der Nuten kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen, so bspw. durch Fräsen, Stanzen, Sägen, Schmelzen oder mittels Lasertechnik.
Im Anschluss an den Formgebungsvorgang erfolgt die erfindungsgemäße Herstellung des flächenförmigen Akustik-, Kühl- und Heizelements durch Beschichtung der einzelnen Nuten mittels Wasserglas. Es ist vorgesehen, dass die Nuten einzeln mittels einzelner in einer dafür vorgesehenen Einrichtung angebrachten mit Wasserglas getränkten Pinseln, Rollen, Walzen oder mittels Sprühdüsen beschichtet werden. Eine ganzflächige Beschichtung kommt deshalb nicht in Betracht, da sich diese nachteilig in Bezug auf die Schallabsorbtion auswirken würde.
Im Anschluss daran wird das Leitungssystem in die beschichteten Nuten eingefügt und im letzten Schritt des Verfahrens schließlich mit der Abstrahlschicht überdeckt.
Eine weitere Beschreibung der Erfindung und deren Vorteile erfolgt nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in Zeichnungsfiguren dargestellt sind. Es zeigen:
1 das erfindungsgemäße Akustik-, Kühl- und Heizelement im Querschnitt, teilweise aufgebrochen. Die Nuten (1) sowie die Leitungen (2) weisen in diesem Ausführungsbeispiel eine eckige Form auf.
2 das erfindungsgemäße Akustik-, Kühl- und Heizelement im Querschnitt wie 1. Die Nuten (1) weisen in diesem Ausführungsbeispiel eine eckige Form auf, die Leitungen (2) sind rund geformt.
3 das erfindungsgemäße Akustik-, Kühl- und Heizelement im Querschnitt wie 1. Die Nuten (1) sowie die Leitungen (2) weisen in diesem Ausführungsbeispiel eine runde Form auf.
4 das erfindungsgemäße Akustik-, Kühl- und Heizelement im Querschnitt wie 1. Die Nuten (1) sowie die Leitungen (2) weisen in diesem Ausführungsbeispiel eine ovale Form auf. Die Beschichtung (3) ist in diesem Ausführungsbeispiel ferner an den Randbereichen der Nuten (1) in die Dämmmatte (4) eingelassen, so dass die Abstrahlschicht (5) direkt an der Dämmmatte anliegt.
5 das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Akustik-, Kühl- und Heizelements aus der Seitenansicht.
6 das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Akustik-, Kühl- und Heizdecke Heizelements aus der Frontansicht, wobei die Beschichtungseinrichtung (9) vergrößert dargestellt ist.
7 das erfindungsgemäße Akustik-, Kühl- und Heizelement von oben, wobei die Leitungen (2) quer beträufelt bzw. besprüht (13) sind.
Wie aus 1–4 ersichtlich, entsteht durch die Beschichtung (3) der Nuten (1) eine zusätzliche, verdichtete Schicht. In 1, 2, 3 und 4 sind jeweils unterschiedliche Beispiele der Formgebung der Nuten (1) und Leitungen (2) dargestellt. In entsprechender Weise wird auch die Beschichtung (3) an den Wänden der Nuten (1) sowie auf der Ober- bzw. Unterfläche der Dämmmatte (4) aufgetragen. Unterhalb der Leitungen (2) sowie der Beschichtung (3) befindet sich die dünne Abstrahlschicht (5).
In 5 und 6 ist das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Akustik-, Kühl- und Heizelements beispielhaft dargestellt. 5 zeigt hierbei einen Ausschnitt der für das Verfahren notwendigen Vorrichtung, die die Dämmmatte (4), ein Laufband (6), einen Fräsemechnismus (7), einen Absaugemechnismus (8) zum Säubern der eingefrästen Nuten (1) sowie eine Beschichtungseinrichtung (9) zeigt. Die Beschichtung erfolgt vorzugsweise mittels einzelner in der dafür vorgesehenen Beschichtungseinrichtung (9) angebrachten mit Wasserglas (10) getränkten Walzen (11).
In der in 6 aufgezeigten Ausführungsform des Beschichtungsverfahrens befindet sich das Wasserglas (10) in einem Becken (12), in das die Walzen (11) zumindest teilweise eingetaucht sind und die die Nuten (1) durch Drehung der Walzen (11) mit dem Wasserglas (10) beschichten. Die Anzahl der Walzen (11) kann hierbei variieren. Ausschlaggebend ist die Größe sowie die gewünschte Menge an vorhandenen Nuten (1).

1: Nuten
2: Leitungen
3: Beschichtung mittels Wasserglas
4: flächenförmiges Trägerelement, ausgebildet als wärmedämmende Schicht (Dämmmatte)
5: Abstrahlschicht
6: Laufband
7: Fräsemechnismus
8: Absaugemechnismus
9: Beschichtungseinrichtung
10: Wasserglas
11: Walzen
12: Becken
13: Beträufeln oder Besprühen (Beschichtung) mittels Wasserglas nach Einbringen des Leitungssystems

Claims

Flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement, das insbesondere zur Schallabsorption, zum Kühlen und Heizen von Räumen dient und das aus mindestens einer als flächenförmige und zugleich selbsttragende Schicht ausgebildeten Dämmmatte (4) besteht, die eine Vielzahl von eingebrachten Nuten (1) zur Aufnahme von Leitungen (2) aufweist und die darüber hinaus auf der in den zu temperierenden Raum gerichteten Seite eine relativ dünne Abstrahlschicht (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (1) zur Erhöhung der Kühl- und Heizeffizienz mit Wasserglas (10) beschichtet sind und durch die Beschichtung der Nuten (1) eine zusätzliche, verdichtete Schicht (3) entsteht.
Flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlschicht (5) aus Vlies besteht.
Flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (1) parallel verlaufen.
Flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Leitungssystems zur Erhöhung der Wärmeübertragung auf die Abstrahlschicht mit Wasserglas beschichtet (13) ist.
Flächenförmiges Akustik-, Kühl- und Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Kühl- und Heizeffizienz auf der Rückseite ebenso wie auf der dem Raum zugewandten Seite der Dämmmatte (4) Leitungssysteme (2) mit entsprechender Abstrahlschicht (5) eingebracht sind.
Verfahren zur Herstellung eines flächenförmigen Akustik-, Kühl- und Heizelements mit mindestens einer als flächenförmige und zugleich selbsttragende Schicht ausgebildeten Dämmmatte (4), die eine Vielzahl von eingebrachten Nuten (1) zur Aufnahme von Leitungen (2) aufweist und die darüber hinaus auf der in den zu temperierenden Raum gerichteten Seite eine relativ dünne Abstrahlschicht (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (1) nach ihrer Ausformung mittels einzelnen in einer dafür vorgesehenen Beschichtungseinrichtung (9) angebrachten mit Wasserglas (19) getränkten Pinseln, Rollen, Walzen (11) oder mittels Sprühdüsen beschichtet werden.
Verfahren zur Herstellung eines flächenförmigen Akustik-, Kühl- und Heizelements nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des Leitungssystems in der Form erfolgt, dass diese dünn aufgetragen oder das Akustik-, Kühl- und Heizelement nach dem Einbringen des Leitungssystems mit Wasserglas quer zum Leitungssystem beträufelt oder besprüht (13) wird.