AT340634B

AT340634B - Dachhaut- bzw. aussenwand-warmetauscher

Info

Publication number: AT340634B
Application number: AT31876A
Authority: AT
Original assignee: Duras Herbert
Priority date: 1976-01-19
Filing date: 1976-01-19
Publication date: 1977-12-27
Also published as: ATA31876A

Description

Die Erfindung betrifft einen Dachhaut- bzw. Aussenwand-Wärmetauscher zur Wärmeabgabe und/oder -aufnahme vorzugsweise über Wärmestrahlung, wobei die Dachhaut bzw. Aussenwand aus einer Doppelschicht aufgebaut ist und die, für zur Umwandlung in Wärme nutzbare Strahlung vorwiegend durchlässige äussere Schicht und die, solche Strahlung vorwiegend reflektierende innere Schicht Hohlräume bilden, in denen flüssigkeitsdurchflossene Rohre oder Rohrsysteme als Wärmetauscher-Teil angeordnet sind. Dieser Wärmetauscher ermöglicht es, sowohl überschüssige Wärme, wie sie z. B. im Sommer bei Einsatz von Klimageräten entsteht, vorzugsweise durch Strahlung, an die Aussenluft abzuführen, als auch Wärme, die z.

B. zum Erwärmen von
Brauchwasser oder zum Beheizen von Räumen benötigt wird, aus der Umgebung, vorzugsweise über
Sonneneinstrahlung, aufzunehmen.

Hier besteht zunächst das Problem, Dachhaut und Wärmetauscher zu kombinieren, um zu wirtschaftlich vertretbaren Grössenordnungen zu gelangen, d. h. also, der Wärmetauscher soll gleichzeitig die Funktion der
Dachhaut übernehmen und damit sowohl Sicherheit gegen das Eindringen von Regen und Feuchtigkeit bieten, als auch das Haus oder darunterliegende Gebäude gegen Wärme oder Kälte ausreichend isolieren. Zusätzlich ist, um die Funktion der Aufnahme von Wärme über Sonneneinstrahlung im Winter auch nach einem Schneefall zu ermöglichen, als weitere Forderung zu stellen, diesen Schnee auch abtauen zu können. Die Konstruktion muss darüber hinaus genügend stabil sein, um Schneelasten auch aufnehmen, bzw. den sonstigen Belastungen, z. B. dem Winddruck widerstehen zu können.

Ferner muss eine solche Lösung sicher gegen Korrosionsangriff durch Wasser, bzw. durch im Regenwasser gelöste Stoffe sein.

Bisher wurde versucht, Rohrsysteme mit Lamellen in Form der bekannten Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher an geeigneter Stelle über eine normale Dachhaut zu setzen. Solche Ausführungen sind, da sie zusätzlich angeordnet werden müssen, teurer ; ihr technisch grösster Nachteil besteht jedoch darin, dass sie wohl dann
Sonnenenergie aufnehmen können, wenn auch die Temperatur der umgebenden Luft genügend hoch ist. Bei niedrigen Lufttemperaturen, z. B. im Winter, wird die über Strahlung aufgenommene Wärme durch Konvektion wieder an die Umgebung abgegeben, ohne nutzbar gemacht werden zu können. Es muss also versucht werden, im
Falle von Wärmeaufnahme das Verhältnis Wärmeeinstrahlung zu Wärmeableitung zu verbessern, wobei im Falle von Wärmeabgabe diese dann ebenfalls vorzugsweise über Wärmestrahlung abgegeben werden muss.

Hier sind auch Sonnenkollektoren mit Abdeckungen bekanntgeworden. So wird (brit. Patentschrift Nr. 1, 351, 722) in einem Gehäuse, welches mit einer thermischen Isolierung und einer reflektierenden Schicht ausgelegt ist, auf dieser ein Wärmetauscher-Rohr angeordnet und das gesamte System mittels einer für Infrarot-Strahlung durchlässigen Platte abgedeckt. Bei einer ähnlichen Lösung (USA-Patentschrift Nr. 2, 277, 311) bildet die durchlässige Abdeckplatte mit noppenförmigen Oberflächen ein Linsensystem, das es ermöglicht, schräg einfallende Strahlung besser zu nutzen, als es bei glatten Oberflächen möglich ist.

Bekannt sind auch Ausführungen mit Konzentration der einfallenden Strahlung, die im wesentlichen davon ausgehen, die einfallende kurzwellige Strahlung entweder durch eine stufenförmige Ausbildung des Aussenmantels (USA-Patentschrift Nr. 3, 125, 091), oder durch ein zusätzliches Linsensystem (franz. Patentschrift Nr. 2, 202. 264) vor einem strahlungsdurchlässigen rohrförmigen Aussenmantel, bzw. durch eine rückseitig liegende, reflektierende parabolische Kontur auf das innenliegende Wärmetauscher-Rohr zu konzentrieren, wobei auch eine wellenlängenabhängige Strahlungsdurchlässigkeit dieses Aussenmantels oder einer Zwischenschicht, d. h. gute Durchlässigkeit für kurzwellige, aber schlechte Durchlässigkeit für langwellige Strahlung, als zweckmässig dargestellt wird.

Allen diesen Lösungen gemeinsam ist der Nachteil, dass sie nicht geeignet sind, die Funktion einer Dachhaut zu übernehmen ; sie sind entweder nicht genügend stabil, um dem Winddruck standhalten, bzw.

Schneelasten aufnehmen zu können, oder erfordern, als nur anreihbare Einzelelemente eine zusätzliche, darunterliegende Dachhaut.

Es wird daher vorgeschlagen, die Dachhaut aus einer Doppelschicht aufzubauen, z. B. aus Kunststoffplatten, von welcher die äussere Schicht für zur Umwandlung in Wärme nutzbare Strahlung vorwiegend durchlässig ist, die innere, gegen das Gebäuse zu liegende Schicht jedoch Wärmestrahlung vorwiegend reflektiert, z. B. mittels einer Verspiegelung oder einer Metallfolie, wobei zwischen äusserer und innerer Schicht Hohlräume gebildet werden, in denen flüssigkeitsdurchflossene Rohre oder Rohrsysteme als Wärmetauscher-Teil angeordnet sind.

Erfindungsgemäss sollen dabei beide Schichten im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sein. Diese Wellenform
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gegen Regen und Feuchtigkeit, eine hohe Festigkeit gegen mechanische Kräfte und Winddruck, sowie ein definierter Wasserablauf. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung ergibt sich daraus, dass diese wellenförmige Ausbildung unterschiedliche Wärmedehnungen in Querrichtung, auch gegen die Dachkonstruktion, aufzunehmen in der Lage ist.

Es ist dabei zweckmässig, die Kontur der inneren, reflektierenden Schicht nach den allgemeinen Gesetzen der Optik so auszubilden, dass sich aus den parallel einfallenden Strahlen Brennpunktlinien ergeben und das Rohrsystem des Wärmetauschers in diese Brennpunktlinien zu legen. Die Brennpunktbildung kann auch durch unterschiedliche Dicke der äusseren, durchlässigen Schicht unterstützt werden.

Im Sommerbetrieb kann z. B. zur Aufheizung von Brauchwasser, Wärme südseitig aufgenommen, oder im Falle der Klimatisierung von Räumen nordseitig, oder bei Vorhandensein eines Speichers auch nachts, abgegeben werden. Im Winterbetrieb ist es sowohl möglich, über heissen Flüssigkeitsumlauf Schneelagen abzutauen, als auch bei Sonneneinstrahlung noch Wärme aufzunehmen, da auf Grund der schlechten Wärmeableitung der äusseren Schicht in den Hohlräumen zwischen innerer und äusserer Schicht die Temperaturen erheblich höher liegen als in der Aussenluft. Von Bedeutung ist hier auch das durch die Konzentration erzielte, höhere Temperaturniveau der Wärmetauscherflüssigkeit.

Eine mögliche, praktische Ausführung, die im folgenden ebenso beschrieben wird, wie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, ist in der anliegenden Skizze dargestellt.

Auf einem Dachunterbau--l-sind Längslattungen--2--angebracht, die aber auch selbst, z. B. in der Art sogenannter Nagelbinder, Dachkonstruktion sein können. Eine wellenförmig ausgebildete äussere Schicht
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das Wärmetauscher-Rohrsystem--6--, gegebenenfalls mit zusätzlicher Verrippung--7--, mit seinen Stegen in gegengleichen Führungen--8--der äusseren Schicht--3--und der inneren Schicht --4-- gelagert ist.

Der Rohrquerschnitt kann auch eine andere als kreisförmige Kontur besitzen, die Führungen--8--sollen jedoch genügend Spiel haben, um Massänderungen durch unterschiedliche Wäremdehnungen aufnehmen zu können. Mit Hilfe stabiler Druckleisten-6-werden äussere und innere Schicht gegen die Längslattungen - -2-- geschraubt, wobei jedoch auch hier unterschiedliche Wärmedehnungen der verbundenen Werkstoffe in Längsrichtung z. B. durch entsprechende Längsschlitze zu berücksichtigen sind.

Um unerwünschte Ableitung von Wärme durch Leitung und Konvektion zu vermeiden und die Isolierung
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Die erfindungsgemässe Anordnung bietet damit auch eine ausgezeichnete Wärmedämmung gegen das Innere des Gebäudes ; die einfache Austauschbarkeit des Wärmetauscher-Rohrsystems--6--ermöglicht darüber hinaus eine problemlose Anpassung an unterschiedliche Betriebsverhältnisse. Es ist selbstverständlich auch möglich, diese Anordnung auch als senkrechte Aussenwand bzw. Aussenwandverkleidung einzusetzen, oder auch, z. B. mit durchgehenden Bahnen ein Flachdach einzudecken, wobei, soferne dies erwünscht ist, wegen der besseren Wärmeaufnahme-Bedingungen, hier die Profilierung vorzugsweise in Nord-Südrichtung verlegt werden sollte ; im Falle eines Schrägdaches oder einer Aussenwand jedoch in Richtung der Dachneigung bzw. senkrecht.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Dachhaut- bzw. Aussenwand-Wärmetauscher zur Wärmeabgabe und/oder -aufnahme vorzugsweise über Wärmestrahlung, wobei die Dachhaut bzw. Aussenwand aus einer Doppelschicht aufgebaut ist und die, für zur Umwandlung in Wärme nutzbare Strahlung vorwiegend durchlässige äussere Schicht und die, solche Strahlung vorwiegend reflektierende innere Schicht Hohlräume bilden, in denen flüssigkeitsdurchflossene Rohre oder
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Claims

durchlässige Schicht (3) unterschiedliche Wandstärke besitzt und damit die Brennpunktbildung unterstützt.

4. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a du r c h g e k e n n - zeichnet, dass das flüssigkeitsdurchflossene Rohr oder Rohrsystem (6) in dem, durch die Kontur der inneren, reflektierenden Schicht (4) und/oder durch die unterschiedliche Wandstärke der äusseren, durchlässigen Schicht (3) gebildeten Brennpunkt liegt.

5. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass das flüssigkeitsdurchflossene Rohr oder Rohrsystem (6) äussere Rippen besitzt.

6. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass das flüssigkeitsdurchflossene Rohr oder Rohrsystem (6) mit Stegen in gegengleichen Führungen der äusseren Schicht (3) und/oder inneren Schicht (4) gelagert ist.

7. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass die Linien gleicher Höhe der wellenförmigen Ausbildung von äusserer Schicht (3) bzw. innerer Schicht (4) etwa in Richtung der Dachneigung bzw. lotrecht verlaufen.

8. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass die innere Schicht (4) reflektierend und wärmedämmend ausgebildet oder eine zusätzliche Wärmedämmungsschicht vorgesehen ist. <Desc/Clms Page number 3>

9. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennz e i c h n e t , dass die äussere Schicht (3) wärmedämmende Hohlräume (10) besitzt.