DE4417269A1

DE4417269A1 - Wärmetauscher für Unterdrucksysteme

Info

Publication number: DE4417269A1
Application number: DE4417269A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr Heister
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-11-23
Also published as: WO1995031677A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für den Einsatz in einem Unterdrucksy stem oder im Unterdruckbereich eines Wärmetauschersystems. Ein Unterdrucksystem liegt z. B. dann vor, wenn das Wärmetauschermedium durch eine Saugpumpe in Umlauf gehalten wird und dadurch der gesamte Systemkreislauf einen Druck auf weist, der niedriger ist als der umgebende Druck, z. B. der Luftdruck. Unterdruckbe reiche in einem Wärmetauschersystem treten z. B. bei Einsatz einer Druckpumpe dann auf, wenn der Wärmetauscher im Verhältnis zum Wärmespeicher hoch gelagert ist und bei einer angemessen dosierten Pumpenleistung durch das im Fallrohr hän gende Wärmetauschermedium im oberen Bereich des Systems ein Sog erzeugt wird. Der letztere Sachverhalt ist in der Regel bei solaren Wärmetauschern gegeben, wenn diese z. B. auf einem Dach oder an einer anderen erhöhten Stelle montiert sind und der zugehörige Wärmespeicher (mit Druckpumpe) tiefer gelagert ist.

Der Effekt, daß sich bei Unterdruck im Wärmetauscher nicht nur die Zu- und Abflüsse einfacher, z. B. statt durch Verschraubung durch Stöpselung, anschließen lassen und insbesondere, daß als Trennschicht zwischen Wärmetauschermedium und Außenbereich eine flexible Hülle verwendet werden kann, wenn diese an ihrer durch den Unterdruck bedingten Volumenverringerung gehindert wird, wurde bisher für die Konzipierung von Wärmetauschern nicht oder nur unzureichend genutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Einsatz eines die Kontraktion der flexiblen Hülle in dem erwünschten Ausmaß Widerstand leistenden ganz innerhalb der Hülle liegenden Kerns einen besonders einfachen und kostengünstigen Wärmetau scher vorzugsweise für die solare Brauchwasser-Erwärmung bzw. Brauchwasser- Vorwärmung zur Verfügung zu haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher einerseits aus einer bis auf je eine Zu- und Abflußöffnung dichten flexiblen Hülle, vorzugsweise aus Metall und/oder Kunststoff, und andererseits aus einem die Hülle gegen den Unterdruck auseinanderhaltenden Kern besteht, wobei ein Teil des Kerns für den Durchfluß des Wärmetauschermediums zweckmäßig ausgespart ist.

Die Aussparung erfolgt gemaß Anspruch 2 dadurch, daß diese aus parallelen Rillen an der Oberfläche des Kerns besteht, wobei die Rillen so schmal sind, daß sich die Hülle durch den Unterdruck nicht oder nur unwesentlich in die Rillen einwölbt. Sie erfolgt gemäß Anspruch 3 dadurch, daß der Kern aus zwei parallel aufeinander liegenden flächigen Körpern besteht, wobei der eine Körper zur Aufnahme des Wärmetauschermediums aus feinen parallel nebeneinander verlaufenden Kanälen besteht und der andere Körper zur Ausformung, Isolierung und Stabilisierung des Wärmetauschers sowie zur Aufnahme der Zu- und Ableitungen genutzt wird. Die Aussparung kann auch auf andere Weise, z. B. durch Noppenbildung mit entsprechen den Vertiefungen an der Kernoberfläche, erfolgen. Durch diese Ausgestaltung des Kerns ist dafür gesorgt, daß das Wärmetauschermedium ausschließlich an dem für den Wärmetausch vorgesehenen Innenflächen der Hülle vorbeifließt und so den Wärmetausch optimal bewirkt.

Eine durch Sogkontraktion ungehinderte Verteilung des ein- und ausströmenden Wärmetauschermediums ist gemäß Anspruch 4 dadurch gewährleistet, daß sich an den Zu- und Abflußseiten des Kerns je ein Kanal, z. B. ein perforiertes Rohr oder eine Aussparung im Kern, befindet, durch den das Wärmetauschermedium vom Zuflußstutzen aus in die parallelen Aussparungen oder Kanäle fließt bzw. aus dem das Wärmetauschermedium zum Abflußstutzen hin gesammelt wird.

Speziell für den Einsatz des erfindungsgemäßen Wärmetauschers als solarer Warm wasserbereiter ist die Hülle gemäß Anspruch 5 farblich, vorzugsweise schwarz, sowie weitgehend korrosions- und uv-beständig ausgerüstet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich eine Ausprägung darstellen den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher, dessen Kern in eine Kunst stoffolie allseitig luftdicht eingeschweißt, ist in perspektivischer Darstel lung,

Fig. 2 den gleichen Wärmetauscher in der Querschnittslinie A-A von Fig. 1 mit Darstellung der den Durchfluß des Wärmetauschermediums optimal erzwingenden Rillen,

Fig. 3 den in Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher in der Schnittlinie B-B mit Darstellung der Zu- und Abflußkanäle zu den in Fig. 2 dargestellten Rillen sowie mit Darstellung eines eingeschweißten bzw. eingeklebten Zu- bzw. Abflußstutzens für das Leitungssystem.

In den Figuren sind der Wärmetauscher mit dem Bezugszeichen 1, die Hülle mit 2, der Kern mit 3, die Rillen mit 4, die Zu- und Abführungskanäle mit 5, die einge schweißten bzw. eingeklebten Zu- bzw. Abflußstutzen für den Anschluß an das Leitungssystem mit 6 und die Schweißnähte bzw. Klebeflächen der Hülle mit 7 bezeichnet.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß das Wärmetauschermedium nur durch eine dünne Hülle, z. B. aus Metall und/oder Kunststoff, vom Wärme abgebenden (bzw. Wärme aufnehmenden) Bereich getrennt ist und daß der Wärmetauscher dadurch eine hohe Effizienz erhält. Die das Wärme tauschermedium aufnehmenden Rillen bzw. Kanäle sind so ausgestaltet, daß sie infolge des Sogs weder durch die Hülle noch auf eine andere Weise eingeengt werden.

Die Verwendung einer vorteilhaft gefärbten Hülle, z. B. einer schwarzen, möglichst hochwertig uv-stabilisierten Folie, macht den Wärmetauscher ebenso wie die Ver wendung eines Kerns z. B. aus wärmedämmenden Polystyrolplatten nicht nur äußerst preisgünstig, sondern auch auf einfache Weise recyclingfähig. Die Kosten-Nutzen- Relation ist besonders vorteilhaft. Die Montage der überaus leichten Absorber ist, z. B. durch Kleben auf das flach geneigte Dach, ebenso schnell und kostengünstig durchzuführen wie das Auswechseln bei Beschädigung.

Alles in allem ist daher der erfindungsgemäße Wärmetauscher - insbesondere zur Nutzung von Solarenergie für die Niedrigtemperaturwassererwärmung bzw. Brauch wasservorwärmung sowie zur Flachdachkühlung - eine gegenüber den bisher bekann ten Wärmetauschern technisch und wirtschaftlich überaus interessante neuartige Alternative.

Claims

1. Wärmetauscher für Unterdrucksysteme dadurch gekennzeichnet, daß dieser einerseits aus einer bis auf je eine Zu- und Abflußöffnung dichten flexiblen Hülle, vorzugsweise aus Metall und/oder Kunststoff, und andererseits aus einem die Hülle gegen den Unterdruck auseinanderhaltenden Kern besteht, wobei ein Teil des Kerns für den Durchfluß des Wärmetauschermediums zweckmäßig ausgespart ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung des Kerns aus parallelen Rillen an dessen Oberfläche besteht, wobei die Rillen so schmal sind, daß sich die Hülle durch den Unterdruck nicht oder nur unwesentlich in die Rillen einwölbt.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus zwei parallel aufeinander liegenden flächigen Körpern besteht, wobei der eine Körper zur Aufnahme des Wärmetauschermediums aus parallel nebeneinander verlau fenden Kanälen besteht und der andere Körper zur Ausformung, Isolierung und Stabilisie rung des Wärmetauschers sowie zur Aufnahme der Zu- und Ableitungen genutzt wird.

4. Wärmetauscher nach den vorangehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Zu- und Abflußseiten des Kerns je ein Kanal, z. B. ein perforiertes Rohr oder eine Aussparung, befindet, durch den das Wärmetauschermedium vom Zuflußstutzen aus gleichmäßig auf die Rillen oder Kanäle verteilt bzw. aus ihnen zum Abflußstutzen hin gesammelt wird.

5. Wärmetauscher nach den vorangehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle zum Zwecke der Absorbierung von Solarenergie farblich, vorzugsweise schwarz, sowie weitgehend korrosions- und uv-beständig ausgerüstet ist.