BE899063R - Verfahren zum entziehen von warme aus stromender luft und aus niederschlagen - Google Patents

Abstract

Verfahren und Anordnung zum Entziehen von Warme aus stromender Luft bzw. aus Niederschlagen, wobei als Warmekollektor auf dem Dachfirst ein von einer gekuhlten Flussigkeit durchstromter Rohrbundel-Warmetauscher angebracht wird. Der Warmekollektor wird so orientiert, dass er wahrend des grossten Teils der Heizperiode mit der hochsten Windgeschwindigkeit moglichst quer angestromt wird. Die Verbesserung besteht einerseits darin, dass der Warmekollektor sattelformig ausgebildet ist, so dass er formschlussig auf dem Satteldach aufsitzt, und zum anderen darin, dass fur die Rohre der Rohrbundel Wellrohre verwendet werden.

Description

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  ZUSATZPATENT Verfahren zum Entziehen von Wärme aus strömender Luft und aus Niederschlägen. 

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  Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Entziehen von Wärme aus strömender Luft bzw. aus Niederschlägen, wie Regenwasser oder Tau, wobei als Wärmekollektor auf dem Dachfirst ein von einer gekühlten 
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 Flüssigkeit durchströmter Rohrbündel-Wärmetauscher mit einer hohen äusseren Wärmeübergangszahl zwischen Luft bzw. 



  Wasser und Wärmeaustauschfläche des Wärmekollektors angebracht und der Wärmekollektor so orientiert wird, dass er während des grössten Teils der Heizperiode mit der höchsten Windgeschwindigkeit möglichst quer angeströmt wird. Hierbei können die Wärmeaustauschflächen des Wärmekollektors aus Kunststoff bestehen, der einen die Wärme gut leitenden Füllstoff in einer zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ausreichenden Menge enthält. Derartige Verfahren und Anordnungen sind aus der BE-PS 890 142 (DE-OS 31 47 124) bekannt.

   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung dieses Verfahrens bzw. dieser Anordnung, mit der einmal eine hinsichtlich der Ästhetik günstigere Formgebung und Positionierung und zum anderen die Verwendung von wärmetechnisch wirksameren, die Gesamtkonstruktion vereinfachenden und verbilligenden sowie im Betriebsverhalten sicheren Wärmetauscherrohre bezweckt werden soll. 



  Die erfindungsgemässe Weiterentwicklung ist nach ihrem ersten Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmekollektor sattelförmig ausgebildet ist, so dass er formschlüssig auf dem Satteldach aufsitzt. Nach dem zweiten Aspekt sind die Rohre des Rohrbündels als Wellrohre ausgebildet. Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. 

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  Die Fig. 1a, b und c zeigen die neue Form und Position des erfindungsgemäss verbesserten Wärmekollektors. Dadurch, dass er bezüglich seiner Form der Dachneigung angepasst ist und in Form eines Sattels formschlüssig auf dem Dachfirst aufsitzt ; bildet er mit dem Dach optisch eine Einheit, die weder durch eine Lücke, noch durch winklig zu den Dach-und Hauswandflächen stehende Kollektorflächen, wie bei der bekannten Ausführungsform, gestört wird. Hinzu kommt, dass der erfindungsgemässe Kollektor aufgrund seiner Sattelform bei gleicher Wärmeaustauschfläche erheblich niedriger als die bekannte Ausführungsform (nur noch etwa 50 % der alten Bauhöhe) ist.

   Da der sattelförmige Kollektor formschlüssig auf dem Satteldach aufsitzt, wodurch der Schwerpunkt tiefer liegt, 'ist ferner ein erheblich geringerer Befestigungsaufwand erforderlich, um den Wärmekollektor sturmfest auf dem Dach zu halten. Die Rohre des erfindungsgemässen Wärmetauschers werden vorzugsweise durch perforierte Kunststoffplatten 1 geführt, welche mit Hilfe von horizontalen Zugstangen 2 (im allgemeinen reichen drei Zugstangen aus) und darübergeschobenen Kunststoffrohren 3 entsprechender Länge als Distanzhülsen zu einer starren Einheit gegeneinander verspannt sind. 



  Die perforierten Kunststoffplatten 1, die üblicherweise aus PVC bestehen, können deshalb sehr dünn gehalten werden. 



  Im allgemeinen genügt eine Dicke von 3-5 mm. 



  Die horizontalen Zugstangen 2 sind vorzugsweise mit vertikalen, sattelförmig abgewinkelten Traggestellen 4 aus Metallrohren verbunden. Die Traggestelle 4 bestehen vorzugsweise aus feuerverzinktem Rohr und werden in Abständen von etwa 2-3 m angebracht. Die Metallrohre sind wasserdicht 

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 durch gelochte Dachziegel geführt und an den Dachsparren befestigt. Die Traggestelle leiten auf diese Weise die gesamte-Gewichtslast des Wärmekollektors einschliesslich der Windlast auf die Dachsparren. Die Durchführungen durch die gelochten Dachziegel (Antennenziegel) werden im allgemeinen mit Hilfe von Gummimanschetten abgedichtet. Die Anbringung der Traggestelle an den Dachsparren erfolgt im allgemeinen in ähnlicher Weise wie in der BE-PS 890 142 (DE-OS 31 47 124) beschrieben. 



    Strömungs-und   damit auch wärmetechnisch ergibt sich aus der erfindungsgemässen Form und Anordnung des Wärmekollektors kein Nachteil, da, wie Strömungsuntersuchungen ergeben haben, im oberen Dachbereich auf der windabgewandten Seite des Wärmekollektors starke Luftturbulenzen infolge Strömungsablösungen an der Dach-bzw. Kollektorfirstkante herrschen, die auch an den hier befindlichen Rohren des Wärmekollektors für einen ausreichend hohen äusseren Wärme- übergang sorgen. 



  Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von Wellrohren anstatt der bisher verwendeten glatten Stangenrohre von relativ kurzer Länge. Wie bei der bekannten Ausführungsform besteht das Material der er- findungsgemäss verwendeten Wellrohre aus Polyethylen hoher Dichte (PEHD). Ein   erfindungsgemäss   verwendetes Wellrohr ist in Fig. 2 dargestellt. Aufgrund der Wellform und der ge- ringen Wandstärke ist dieses in grossen Längen in Form eines Wickelringes (Längen von etwa 100 m) hergestellte Rohr sehr flexibel. Es gestattet ohne weiteres, auch Rohrbögen von    1800 bei einem Biegeradius von etwa 2 x d (d = Rohraussena a   durchmesser) zu biegen, ohne dass dabei zu hohe, die Lebens- dauer beeinflussende Spannungen induziert werden.

   Aus diesem 

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 Grund ist es möglich, jede Schleife des Wärmekollektors aus einem durchgehenden Wellrohrstück der erforderlichen Länge zu fertigen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Hierbei kann auf die bisher verwendeten aufwendigen, teuren und störanfälligen Zusatzelemente (Umlenkschlauch, Klemmen, Spiralfedern) zum Verbinden der Glattrohrenden nach dem Stand der Technik verzichtet werden. 



  Da das dünnwandige, flexible Wellrohr natürlich nicht die Steifigkeit eines glatten Stangenrohres hat, neigt es aufgrund der bei der Erwärmung auftretenden Ausdehnung eher zum Durchhängen. Den aus den Temperaturschwankungen resultierenden axialen Bewegungen des Wellrohres wird vorzugsweise dadurch Rechnung getragen, dass man diese einmal möglich macht und zum anderen zur Vermeidung des Durchhängens des Rohres über eine elastische Spannvorrichtung aufnimmt. 



  Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Enden der Wellrohre des Rohrbündels U-förmig durch eine auf den Zugstangen 2 bewegliche Kunststoffplatte   l'geführt,   welche durch auf den Zugstangen sitzende, vorgespannte Druckfedern 5 nach aussen gedrückt werden. Im allgemeinen werden drei Spannstangen 2 verwendet, auf denen drei vorgespannte Druckfedern 5 sitzen, die zweckmässig aus einem nichtrostenden Material bestehen. 



  Das erfindungsgemäss verwendete Wellrohr biete in wärmetechnischer Hinsicht einen entscheidenden Vorteil. Einmal ist aufgrund der geringen   Wandstärke   des Rohres der Wärmegleitwiderstand   (/\. =   Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs) der Rohrwandung sehr gering, wodurch der Wärmedurchgang verbessert wird. Zum anderen hat das Wellrohr eine wesentlich grössere spezifische Oberfläche (bezogen auf den Inhalt der Wärmeaustauschflüssigkeit) als ein Glattrohr (etwa 70 % grösser), so dass die durch die Rohre strömende Wärmeaustausch- 

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 flüssigkeit entsprechend schneller und höher erwärmt wird. 



  Auf diese Weise wird das Wirkungsgrad-Verhältnis zwischen aufgenommener und angebotener Wärmeenergie des Wärmekollektors erheblich vergrössert.

Claims (9)

1. Patentansprüche : 1. Verfahren zum Entziehen von Wärme aus strömender Luft bzw. aus Niederschlägen, wie Regenwasser oder Tau, wobei man als Wärmekollektor auf dem Dachfirst einen von einer gekühlten Flüssigkeit durchströmten Rohrbündel-Wärmetauscher mit einer hohen äusseren Wärmeübergangszahl zwischen Luft bzw. Wasser und Wärmeaustauschfläche des Wärmekollektors anbringt-und den Wärmekollektor so orientiert, dass er während des grössten Teils der Heizperiode mit der höchsten Windgeschwindigkeit möglichst quer angeströmt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass man den Wärmekollektor sattelförmig ausbildet, so dass er formschlüssig auf dem Satteldach aufsitzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man für die Rohre der Rohrbündel Wellrohre verwendet.
3. 3.

   Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, worin der Wärmekollektor ein Rohrbündel-Wärmetauscher mit <Desc/Clms Page number 8> einer hohen äusseren Wärmeübergangszahl zwischen Luft bzw.

   Wasser und Wärmeaustauschfläche des Wärmekollektors ist, der auf'einem Dachfirst möglichst quer zu der während des grössten Teils der Heizperiode vorherrschenden Hauptwindrichtung angebracht ist, wobei die Wärmeaustauschflächen des Wärmekollektors aus Kunststoff bestehen, der einen die Wärme gut leitenden Füllstoff in einer zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ausreichenden Menge enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmekollektor sattelförmig ausgebildet ist, so dass er formschlüssig auf dem Satteldach aufsitzt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre des Rohrbündels als Wellrohre ausgebildet sind.
5. 5.

   Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre des Wärmetauschers durch perforierte Kunststoffplatten (1) geführt sind, welche mit Hilfe von horizontalen Zugstangen (2) und darübergeschobenen Kunststoffrohren (3) entsprechender Länge als Distanzhülsen zu einer starren Einheit gegeneinander verspannt sind.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffplatten (1) eine Dicke von 3-5 mm haben.
7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstangen (2) mit vertikalen, sattelförmig abgewinkelten Traggestellen (4) aus Metallrohren verbunden sind, die wasserdicht durch gelochte Dachziegel geführt und an den Dachsparren befestigt sind.
8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Wellrohre des Rohrbündels U-förmig durch eine auf den Zugstangen (2) bewegliche <Desc/Clms Page number
9. 9> Kunststoffplatte (1') geführt sind, welche durch auf den Zugstangen (2) sitzende, vorgespannte Druckfedern (5) nach aussen gedrückt werden.