Коврик для капиллярных трубок

Коврик из капиллярных трубок представляет собой плоскую составную конструкцию из тонких трубок ( капилляров ) с распределительной трубкой и коллекторной трубкой. Основные области применения включают охлаждение потолков ( лучистое охлаждение ) и полы с подогревом .

Технология

Идея

Конструкция коврика с капиллярными трубками моделирует созданную природой сеть тонких вен, которые проходят под кожей (поверхностью) живых существ и снабжают организм питательными веществами, а также способствуют терморегуляции тела. Коврики с капиллярными трубками лежат близко под поверхностью в некоторых помещениях и пропускают через них теплую или холодную воду, чтобы контролировать температуру в комнатах. Поскольку жидкость всегда течет параллельно по множеству капилляров, подобных венам под кожей тела, теплообмен с окружающей средой происходит интенсивно и энергетически эффективно.

Помещение, температура которого контролируется с помощью матов из капиллярных трубок в качестве поверхностного теплообменника, требует температуры потока для отопления или охлаждения, которая должна всего на несколько градусов отличаться от желаемой температуры в помещении. В то же время из-за большого количества параллельных капиллярных трубок энергия привода, необходимая для поддержания потока, сравнительно невелика. Благодаря небольшому расстоянию капиллярных трубок до поверхности помещения система реагирует очень быстро. Температура нагревательной или охлаждающей среды очень равномерно и быстро передается в окружающую среду благодаря большому количеству капиллярных трубок. Эти два свойства – очень хорошая теплопередача и низкие потери давления – обеспечивают преимущество с точки зрения энергосбережения. В широком понимании технологии мат из капиллярных трубок представляет собой поверхностный теплообменник и может использоваться для передачи тепла между двумя средами.

Функции

Типичный мат для капиллярных трубок имеет капиллярные трубки с внешним диаметром менее 5 мм. Это делает конструкцию очень гибкой и подчеркивает свойство «мата». Отдельные капиллярные трубки расположены в виде сетки с интервалом от 10 до макс. 50 мм друг от друга.

Маты с капиллярными трубками обычно изготавливаются из пластика, например полипропилена , который часто используется в строительстве трубопроводов, а также в оборудовании для вентиляции и кондиционирования воздуха. Этот материал и небольшие размеры создают гибкость сетки и, следовательно, свойства коврика. Использование при изготовлении матов из капиллярных трубок пластика вместо меди или стали, как в других охлаждающих потолочных трубах, существенно снижает затраты. Поскольку капиллярные трубки очень тонкостенные, меньшая теплопроводность пластика по сравнению с металлами не оказывает отрицательного влияния на теплопередачу. Полипропилен обладает высокой устойчивостью ко многим химикатам (DIN 8078) и поэтому очень долговечен. Полипропилен также очень легко перерабатывать. Полипропилен открыт для диффузии кислорода. Это свойство требует, чтобы маты из капиллярных трубок всегда эксплуатировались только в защищенных от коррозии трубопроводных системах. Эта мера обеспечивает надежную работу систем и обеспечивает адекватную защиту от коррозионных повреждений (защита от коррозии и коррозии).

Маты из капиллярных трубок производятся с помощью стандартных методов обработки пластмасс, таких как экструзия, термопластическая сварка и литье под давлением.

История

Изобретение матов с капиллярными трубками относится к 1981 году, когда берлинский инженер, дипломированный инженер. Дональд Хербст подал заявку на свой первый патент на эту технологию (DE 31 24 048, дата регистрации 15.06.1981, «Трубопроводная сеть для поверхностного подогрева полов и стен теплой водой»). За его многолетней работой над технологией матов из капиллярных трубок последовал ряд дополнительных изобретений/патентов, которые способствовали постоянному дальнейшему развитию процессов производства и применения матов из капиллярных трубок. В первые годы маты с капиллярными трубками продавались под брендом «KaRo» (аббревиатура немецкого слова «KapillarRohr», что означает «капиллярная трубка»).

По случаю Международной строительной выставки 1984 года в Берлине приз получил проект энергосберегающего дома, созданный архитекторами компании «Gerkan, Marg und Partner». Здесь впервые в комплексной системе в жилом доме площадью 1200 м2 были использованы капиллярные маты. ².

Обширная научная работа профессора доктора Матиаса Фраасса (с 1991 года), а затем профессора доктора Бернда Глюка (с 1994 года) создала необходимые основные принципы теории применения матов из капиллярных трубок. Сегодня маты из капиллярных трубок установлены во всем мире. Годовой объем производства оценивается более чем в 400 000 м3. ² (2010).

Важность и применение

Маты с капиллярными трубками используются в основном для лучистого охлаждения . Любой тип охлаждающего потолка можно активировать с помощью матов с капиллярными трубками. Помимо штукатурных охлаждающих потолков с капиллярными матами, для которых требуется слой штукатурки менее 15 мм, капиллярные маты устанавливаются также в металлокассетных потолках и в подвесных потолках из гипсокартона. Передаваемая мощность охлаждения для различных версий при разнице температур между средней температурой среды и температурой помещения в 10 К составляет от 65 до 90 Вт/м. ². Коврики с капиллярными трубками, свободно висящие в помещении, обеспечивают эффективность охлаждения, значительно превышающую 100 Вт/м. ².

металлический кассетный потолок с матами из капиллярных трубок в качестве охлаждающего потолка
гипсовый охлаждающий потолок с матами из капиллярных трубок

Маты с капиллярными трубками также используются для термической активации строительных элементов. В отличие от обычной активации бетонного ядра, капиллярные трубки, используемые при термической активации компонентов здания, располагаются примерно на 5 мм под поверхностью потолка. Такое расположение обеспечивает быструю реакцию и высокую производительность передачи до 90 Вт/м. ² (при разнице температур в 10 К, см. выше), а также использует бетонную массу в качестве теплового аккумулятора. Маты с капиллярными трубками можно использовать для создания очень тонких поверхностей нагрева в качестве напольного или настенного отопления. Толщина слоя менее 15 мм вполне осуществима. Маты из капиллярных трубок также используются в качестве компактных коллекторов для использования геотермальной энергии в теплонасосных установках. Поверхность экстрактора можно уменьшить в размерах за счет использования матов из капиллярных трубок. В обрабатывающей и обрабатывающей промышленности маты с капиллярными трубками уже используются для контроля температуры в таких устройствах, как кислотные ванны.

Масштабные проекты

Олимпийская деревня Ванкувер, Канада ^{[ 1 ]}
Башни-близнецы Вена, Австрия ^{[ 2 ]}
Уникальная башня Вена, Австрия
Альянц Трептовер Берлин, Германия
Больница Ланьи, Марн-ла-Валле, Франция
Дворец Цзинь Мао, Пекин, Китай

Ссылки

^ «Олимпийская деревня Ванкувер, Канада» . Архивировано из оригинала 19 сентября 2012 г. Проверено 16 июля 2013 г.
^ Башни-близнецы Вена, Австрия

Фраас, Матиас: Исследования систем потолочного охлаждения с капиллярными трубками. Тл.1. Можно ли использовать теорию балок для расчета охлаждающих потолков? В: Отопление, вентиляция/кондиционирование, строительные технологии. HLH 44 (1993) № 10, стр. 603-610.
Фраас, Матиас; Хербст, Дональд: Теоретические исследования систем потолочного охлаждения с капиллярными трубками. Часть 2. Применимы ли на практике параметры, определенные на испытательном стенде? В кн.: Отопление, вентиляция/кондиционирование, строительные технологии. HLH 44 (1993) № 11, стр. 673-677.

[1] «Олимпийская деревня Ванкувер, Канада» . Архивировано из оригинала 19 сентября 2012 г. Проверено 16 июля 2013 г.

[2] Башни-близнецы Вена, Австрия

[ 1 ]

[ 2 ]