Oberflächentemperatur Freier Heizflächen im Kühlfall
Bei Freien Heizflächen wird der Vorlauf des Heizmittels in den oberen Bereich der Heizfläche eingeleitet. Dadurch, dass das einströmende wärmere Vorlaufwasser das Bestreben hat, entgegen dem anstehendem Druckgefälle zwischen Vor- und Rücklauf aufzusteigen, wird eine gleichmäßige Temperierung der Heizfläche erreicht. Im Kühlfall würde das oben eintretende Kühlmittel mit dem Druckgefälle in Richtung Rücklauf „fallen“. Es entsteht eine Kurzschlussströmung. Diese lässt sich durch hinreichend hohe Masseströme vermeiden. Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung einer Kurzschlussströmung ist die Umkehr der Durchströmungsrichtung einer Heizfläche. Erste Messungen zeigen, dass Heizkörper, bei denen die einzelnen Platten nacheinander durchströmt werden (serielle Durchströmung), auch bei kleinen Volumenströmen ohne Strömungsumkehr gleichmäßig gekühlt werden.
Thermografieaufnahme eines parallel durchströmten Radiators mit oberem Kaltwassereintritt. Der Radiator wird nur mit der Hälfte des Auslegungsvolumenstromes versorgt. Der zu geringe Volumenstrom führt zu einer Kurzschlussströmung. Dadurch wird nur ein kleiner Teil der Oberfläche des Radiators thermisch wirksam. Erforderlich ist eine deutliche Anhebung des Volumenstroms oder die Umkehr der Durchströmungsrichtung des Radiators.
Die Thermografie zeigt eine Kurzschlussströmung welche sich in einem parallel durchströmten Radiator einstellt. Rechts ist die Einbausituation des Radiators abgebildet. Der Kaltwassereintritt erfolgt oben. Der Massestrom ist zu gering. Da nur ein kleiner Teil der Oberfläche des Radiators thermisch wirksam ist, stellt sich keine Kaltluftförderung ein. Auf den Fußboden wirkt eine starke solare Wärmebelastung, welche nicht kompensiert werden kann.
Das Video zeigt die Entwicklung der Temperaturverteilung in einem parallel durchströmten Radiator bei einem oberen Kaltwassereintritt. Durch die sich ausbildende Kurzschlussströmung ist die Kühlwirkung minimal.
Für eine vollflächige Durchströmung der Heizfläche ist eine Strömungsumkehr (Kaltwassereintritt unten) oder eine deutliche Erhöhung des Volumenstromes erforderlich.
Das Video zeigt die Entwicklung der Temperaturverteilung in einem sequentiell durchströmten Radiator mit unterem Kaltwassereintritt. Ähnlich wie bei einem parallel durchströmten Heizkörper mit einem unteren Kaltwassereintritt wird dieser vollflächig gekühlt.
Bei einem seriell durchströmten Radiator wurde auch bei oberem Kaltwassereintritt eine durchgängige Aktivierung beobachtet. Die dabei auftretende zeitliche Verzögerung ist nicht relevant, da das Konzept der Kühlung über Freie Heizflächen von einem durchgängigen Kühlbetrieb ausgeht. Wenn die Übertragbarkeit des Ergebnisses gegeben ist, kann bei seriell durchströmten Radiatoren im Kühlfall auf eine Umkehr der Strömungsrichtung verzichtet werden.
