DE102009043308B4 - Wärmetauscher - Google Patents

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Abstract

Wärmetauscher (2) mit zumindest einer in einem Gehäuse (4) angeordneten Kapillarrohrmatte (1) aus Kunststoff, bestehend zumindest aus einem Verteilrohr (1.1), einem Sammelrohr (1.2) und dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren (1.3), welche von einem Temperiermittel durchströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wärmeaustausch ein flüssiges Medium (M) an zumindest einer Außenseite des Gehäuses (4) entlang strömt, wobei die Kapillarrohre (1.3) der Kapillarrohrmatte (1) über einen wesentlichen Teil ihrer Längenausdehnung flach an zumindest einer Gehäusewand (15) anliegen und von einem Dichtungsmittel (30) umschlossen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, 7 oder 16.
  • Aus dem Stand der Technik sind, wie in der EP 1 907 762 B1 beschrieben, ein Luftkühl- und Luftentfeuchtungsmodul aus Kapillarrohrmatten und ein Verfahren zu seiner Anwendung bekannt. Die Kapillarrohrmatten aus Kunststoff sind durch Faltung und/oder Wicklung zu einem kompakten Paket mit nahezu quaderförmiger äußerer Gestalt geformt, welches bei Kaltwasserführung in den Kapillarrohren den durch das Mattenpaket geleiteten Luftstrom kühlt und entfeuchtet.
  • In der DE 10 2007 027 517 A1 wird ein Heiz- und/oder Kühlgerät beschrieben, welches in einem Gehäuse angeordnete Wärmeübertragungselemente aus spiralförmig aufgerollten Kunststoff-Kapillarrohrmatten, mindestens einen Lüfter sowie Luftein- und -auslassöffnungen aufweist. Die Wärmeübertragungselemente sind auf einer Fixiervorrichtung angeordnet, welche eine Aufrollhülse zur Fixierung der Kunststoff-Kapillarrohrmatten sowie Seitenplatten aufweist, die mit Bohrungen zur Positionierung von Zu- und Abläufen für ein Wärmeübertragungsmedium versehen sind.
  • Aus der DE 198 31 836 A 1 ist eine Einrichtung zum Heizen oder Kühlen mittels Kunststoff-Kapillarrohrmatten bekannt. Kapillarrohre der Kunststoff-Kapillarrohrmatten liegen in wandförmigen Flächen und als Platten in Böden, Wänden und/oder Decken verlegt. Versorgungsrohre bzw. Sammelrohre der Kunststoff-Kapillarrohrmatten sind an ein Wasserversorgungsnetz anschließbar. Die Einrichtung kann aus baulichen Einheiten zu Kühl- oder Heiz-Bau-Elementen zusammengefasst werden, wobei zumindest eine plattenförmige Wand oder zumindest ein plattenförmiger Deckel aus herausschwenkbaren Kapillarrohrmattenplatten gebildet ist, die scharnierartig um Gelenke schwenkbar sind und den Schwenkbogen mitausführende Wasseranschlussleitungen aufweisen.
  • In der DE 198 31 917 C 2 wird eine Einrichtung zum Verbessern der Luftqualität in Wohn-, Büro-, und Produktionsräumen bei gleichzeitiger Heizung oder Kühlung beschrieben. Die Einrichtung sieht entgegengesetzte Luftströmungen führende Luftkanäle vor, in denen jeweils an ein Wasserversorgungsnetz angeschlossene flexible Kunststoffrohre angeordnet sind, wobei jeweils zumindest zwei Kunststoff-Kapillarrohrmatten in den entgegengesetzt durchströmten Luftkanälen zu einem Wasser führenden Kapillarrohrmattenkreislauf unter Einschaltung einer Zirkulationspumpe strömungstechnisch verbunden sind. Die Kunststoff-Kapillarrohrmatten sind jeweils in die Wandungen der Kanalgehäuse integriert.
  • Aus der DE 102 31 049 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus warmen fäkalienfreien Abwässern beschrieben. Das warme fäkalienfreie Abwasser wird dem Behälter aus Edelstahl oder Kunststoff über den Zulauf zugeführt, im Behälter gesammelt und nach Erreichen des durch die Höhe des Abflusses festgelegten Füllstandes über den Ablauf mit Geruchsverschluss dem öffentlichen Abwassersystem zugeführt. Vom Erdkollektor wird das Sole-Wassergemisch über den Zulauf dem herausnehmbaren Wärmeübertrager zugeführt. Von dort fließt es über die Verteiler und Kapillarrohre durch den Wärmeübertrager zum Abfluss.
  • Aus der DE 20 2006 012 871 U1 ist ein Latentspeicher bekannt, der einen Behälter und einen von Sole durchströmten Wärmetauscher aufweist. Dünnwandige Wärmetauschermatten werden eingesetzt, die in vertikaler Ausrichtung horizontal durchströmt werden und parallel oder mit nach oben zunehmendem Abstand angeordnet sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Wärmetauscher anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 7 oder 16.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein Wärmetauscher umfasst zumindest eine in einem Gehäuse angeordnete Kapillarrohrmatte aus Kunststoff, bestehend zumindest aus einem Verteilrohr, einem Sammelrohr und dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren, welche von einem Temperiermittel durchströmt sind.
  • In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform strömt zum Wärmeaustausch ein flüssiges Medium an zumindest einer Außenseite des Gehäuses entlang, wobei die Kapillarrohre der Kapillarrohrmatte über einen wesentlichen Teil ihrer Längenausdehnung flach an zumindest einer Gehäusewand anliegen und von einem Dichtungsmittel umschlossen sind.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform strömt zum Wärmeaustausch ein flüssiges Medium durch das Gehäuse an den Kapillarrohren vorbei, wobei das Gehäuse als ein Druckbehälter ausgebildet ist, zumindest einen Gehäuseeingang und einen Gehäuseausgang zur Durchleitung des die Kapillarrohre umströmenden flüssigen Mediums durch das Gehäuse aufweist und mit Ausnahme des Gehäuseeingangs und des Gehäuseausgangs flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Der Druckbehälter weist zur Entlüftung an einer Oberseite ein Entlüftungsventil auf. Zu einer Förderung des den Wärmetauscher durchströmenden Mediums ist im Bereich des Gehäuseeingangs und/oder im Bereich des Gehäuseausgangs ein als eine Pumpe ausgebildetes Aggregat zur Mediumförderung angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmetauscher eine Mehrzahl von Kapillarrohrmatten auf, bestehend jeweils aus zumindest einem Verteilrohr, einem Sammelrohr und dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren.
  • Erfindungsgemäß strömt zum Wärmeaustausch ein flüssiges oder gasförmiges Medium durch das Gehäuse an den Kapillarrohren vorbei, wobei die Kapillarrohrmatten jeweils in einer Ebene aufgespannt und registerartig hintereinander und parallel zueinander im Gehäuse angeordnet sind und wobei das flüssige oder gasförmige Medium die Kapillarrohrmatten durchströmt.
  • Unter einem flüssigen Medium ist beispielsweise auch ein zähflüssiges und/oder mit Feststoffpartikeln versetztes Medium zu verstehen.
  • Ein derartiger Wärmetauscher ist in einer Vielzahl von Ausführungsformen als Heizvorrichtung und/oder als Kühlvorrichtung verwendbar, wobei der Wärmetauscher auch Bestandteil eines Wärmepumpensystems sein kann, d. h. mit einer Wärmepumpe kombinierbar ist. Mittels des Wärmetauschers ist Wärme von dem durch die Kapillarrohre strömenden Temperiermittel auf das den Wärmetauscher durchströmende flüssige oder gasförmige Medium übertragbar, um dieses zu erwärmen, oder es ist Wärme von dem Medium auf das Temperiermittel übertragbar, um das den Wärmetauscher durchströmende Medium abzukühlen.
  • Die Kapillarrohrmatten aus Kunststoff sind verschleißbeständig sowie gegenüber biologischen und chemischen Einflüssen beständig und leicht zu warten und zu reinigen, so dass daraus resultierende Kosten sehr gering sind. Zudem sind Abstände zwischen den Kapillarrohren so groß, dass eine Verstopfung beispielsweise durch Staub oder andere kleine und auch grobe Partikel im flüssigen oder gasförmigen Medium verhindert ist.
  • Aufgrund dessen ist der Wärmetauscher insbesondere auch in Anwendungsfällen einsetzbar, in welchen das Medium verschmutzte Luft oder eine verschmutzte oder aggressive Flüssigkeit ist, beispielsweise als Wärmetauscher in industriellen Prozessen, Küchen, Schwimmbädern oder Tierställen.
  • Des Weiteren können dadurch auch natürliche Ressourcen zur Wärmegewinnung oder Kühlung eingesetzt werden, beispielsweise Brunnen, Flüsse, Seen oder Meerwasser, da Korrosion und Inkrustationen bei den Kapillarrohrmatten aus Kunststoff nicht auftreten bzw. leicht zu entfernen sind.
  • Des Weiteren sind Herstellungskosten des Wärmetauschers erheblich geringer als beispielsweise bei Wärmetauschern nach dem Stand der Technik aus Metall, da diese einen erheblich höheren Materialpreis und Fertigungsaufwand aufweisen.
  • Das Temperiermittel, auch als Wärmeträger oder Wärmeträgermedium bezeichnet, ist zweckmäßigerweise Wasser oder ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, insbesondere ein Wasser-Glykol-Gemisch, um ein Einfrieren des Temperiermittels bei tiefen Temperaturen zu vermeiden. Des Weiteren kann das Temperiermittel beispielsweise auch eine Wärmeträgersuspension sein, beispielsweise ein Wasser-Feststoff-Gemisch oder ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, in welchem Eiskristalle enthalten sind, da derartige Wärmeträgersuspensionen eine sehr gute Wärmeleitung und Wärmeübertragung aufweisen.
  • Das Medium ist vorzugsweise Wasser, Abwasser oder Luft, insbesondere Umgebungsluft aus einer Umgebung des Gehäuses des Wärmetauschers, wenn dieser beispielsweise zur Heizung oder Kühlung von Innenräumen eines Gebäudes eingesetzt ist. Das Medium kann insbesondere auch verschmutzt und/oder schadstoffbelastet sein und beispielsweise auch grobe Feststoffpartikel aufweisen. Zur Wärmerückgewinnung oder als Wärmetauscher in einem Kühlkreislauf oder in einem Wärmepumpensystem ist der Wärmetauscher beispielsweise auch in einem Abwasserkanal, in einem Fluss, in einem See, in einem Brunnen oder im Meer installierbar.
  • Die zumindest eine Kapillarrohrmatte ist vorteilhafterweise im Gehäuse form-, kraft- und/oder stoffschlüssig befestigt, beispielsweise ist das Verteil- und das Sammelrohr durch eine Klemm- und/oder Rastverbindung am Gehäuse oder an einem Rahmen im Gehäuse befestigt.
  • Die Ausführungsform, bei welcher erfindungsgemäß die Kapillarrohre der Kapillarrohrmatte über einen wesentlichen Teil ihrer Längenausdehnung flach an zumindest einer Gehäusewand anliegen und von einem Dichtungsmittel umschlossen sind, ist bevorzugt in einem Wasser- oder Abwasserströmungskanal einsetzbar, wobei der Wasserströmungskanal beispielsweise ein Flussbett ist.
  • Das Wasser bzw. das Abwasser strömt dabei nicht durch den Wärmetauscher hindurch, sondern über das Gehäuse des Wärmetauschers hinweg, wobei Wärme des Wassers oder des Abwassers auf das Temperiermittel in den Kapillarrohren übertragbar ist oder Wärme des Temperiermittels auf das Wasser oder Abwasser übertragbar ist. Durch das Dichtungsmittel, welches beispielsweise ein gut Wärme leitender Kleber oder bevorzugt ein gut Wärme leitendes Dichtungsmittel ist, sind die Kapillarrohre vollständig umschlossen, so dass beispielsweise auch bei einer Beschädigung der Kapillarrohre ein Austritt des Temperiermittels und eine daraus resultierende Verschmutzung des Wassers vermieden ist.
  • Um eine optimale Passform des Wärmetauschers zu ermöglichen, so dass dieser beispielsweise exakt in einem Flussbett oder in einem Abwasserkanal installierbar ist, ohne eine Fließgeschwindigkeit und Fließrichtung des Wassers oder des Abwassers und insbesondere bei Abwasser einen Transport von Verunreinigungen zu behindern, korrespondiert eine Ausformung des Gehäuses vorzugsweise mit einer Ausformung des Wasser- oder Abwasserströmungskanals.
  • Vorzugsweise ist zwischen gegenüberliegenden Gehäusewänden im Bereich der zumindest einen Kapillarrohrmatte zumindest ein Gehäuseabstandshalter angeordnet. Mittels dieses Gehäuseabstandshalter oder bevorzugt mittels einer Mehrzahl derartiger Gehäuseabstandshalter, welche zweckmäßigerweise durch Freiräume zwischen den Kapillarrohren hindurchgeführt sind, ist ein vorgegebener Abstand zwischen gegenüberliegenden Gehäusewänden auch bei einer mechanischen Belastung des Gehäuses sichergestellt und konstant haltbar, so dass die zwischen den Gehäusewänden angeordneten Kapillarrohrmatten auch bei einer Einwirkung starker mechanischer äußerer Kräfte auf das Gehäuse nicht beschädigbar sind. Auf diese Weise ist der Wärmetauscher beispielsweise auch begehbar. Dies ist insbesondere bei einem in einem Wasser- oder Abwasserströmungskanal angeordneten Wärmetauscher von Vorteil.
  • Zweckmäßigerweise sind zwischen den Kapillarrohren Kapillarrohrabstandshalter angeordnet, um einen gleich bleibend großen und auf einen Durchtritt des jeweiligen Mediums optimierten Abstand zwischen den Kapillarrohren sicherzustellen. Auf diese Weise ist zum einen ein optimaler und gleichmäßiger Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel in den Kapillarrohren und dem Medium sichergestellt, zum anderen ist eine Verstopfung des Wärmetauschers und eine daraus resultierende Fehlfunktion mit notwendigen Wartungs- und Reinigungsarbeiten verhindert. Durch diese relativ großen Abstände zwischen den Kapillarrohren ist der Wärmetauscher, wie bereits beschrieben, auch mit einem verschmutzten Medium, beispielsweise mit Abwasser oder mit verschmutzter Luft betreibbar.
  • Um eine ausreichende Kühl-, Heiz- und/oder Wärmeübertragungsleistung sicherzustellen, umfasst der Wärmetauscher vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Kapillarrohrmatten, wobei eine Anzahl der Kapillarrohrmatten optimal auf einen jeweiligen Verwendungszweck des Wärmetauschers abstimmbar ist. Insbesondere sind auch Abmessungen und Ausformungen des Gehäuses des Wärmetauschers optimal an den jeweiligen Verwendungszweck anpassbar. Des Weiteren sind beispielsweise auch eine Mehrzahl derartiger Wärmetauscher hintereinander oder übereinander, d. h. in Reihe, oder alternativ parallel zueinander betreibbar, um beispielsweise eine ausreichende Kühl-, Heiz- und/oder Wärmeübertragungsleistung für einen Innenraum zu erreichen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Mehrzahl von Kapillarrohrmatten jeweils in einer Ebene aufgespannt registerartig hintereinander und parallel zueinander im Gehäuse angeordnet. Je nach Positionierung des Wärmetauschers können die Kapillarrohrmatten auch registerartig übereinander und parallel zueinander im Gehäuse angeordnet sein. Dadurch ist das Gehäuse beispielsweise quaderförmig herstellbar, wobei ein Innenraum des Gehäuses optimal nutzbar ist, so dass der Wärmetauscher mit möglichst geringen Abmessungen herstellbar ist. Des Weiteren ist eine große Wärmeübertragungsfläche mit dem Mediumstrom gleichmäßig beaufschlagbar. Diese Ausführungsform des Wärmetauschers ist zudem auf einfache Weise an jeweilige Heiz-, Kühl- und/oder Wärmeübertragungserfordernisse anpassbar, durch eine einfach zu realisierende Installation zusätzlicher Kapillarrohrmatten oder durch eine Deinstallation nicht benötigter Kapillarrohrmatten.
  • Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Kapillarrohrmatten horizontal oder vertikal im Gehäuse angeordnet, um eine optimale Anströmung mit dem Medium zu ermöglichen. Des Weiteren können die Kapillarrohrmatten auch schräg im Gehäuse und/oder schräg zueinander im Gehäuse angeordnet sein.
  • Bevorzugt sind die Verteilrohre und/oder die Sammelrohre der Kapillarrohrmatten mittels Klemm- und/oder Rastverbindungen am Gehäuse oder an mit dem Gehäuse verbundenen Halteschienen befestigt. Dies ermöglicht eine sichere Befestigung und eine einfache Installation und Deinstallation der Kapillarrohrmatten, so dass der Wärmetauscher einfach und kostengünstig herstellbar ist, flexibel auf die jeweiligen Heiz- oder Kühlerfordernisse anpassbar ist und insbesondere zu Reinigungs- und Wartungszwecken die Kapillarrohrmatten einfach und schnell zu entfernen sind.
  • Zweckmäßigerweise sind zwischen den Kapillarrohrmatten Mattenabstandshalter angeordnet. Des Weiteren wirken auch Abstände zwischen den Klemm- und/oder Rastverbindungen am Gehäuse oder an den Halteschienen als weitere Mattenabstandshalter. Durch diese Mattenabstandshalter, welche beispielsweise als im Gehäuse, zum Beispiel in Gehäusewänden verankerte Stäbe zwischen den Kapillarrohrmatten ausgebildet sind, und des Weiteren durch die vorgegebenen Abstände zwischen den die Kapillarrohrmatten haltenden Klemm- und/oder Rastverbindungen ist ein vorgegebener Mindestabstand zwischen den Kapillarrohrmatten sichergestellt, so dass eine ungestörte Strömung des Mediums durch den Wärmetauscher und eine ungestörte Umströmung der Kapillarrohre ermöglicht ist. Dadurch ist der Wärmeaustausch zwischen dem Medium und dem die Kapillarrohre durchströmenden Temperiermittel optimiert.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die zumindest eine Kapillarrohrmatte spiralförmig aufgerollt im Gehäuse angeordnet. Je nach erforderlicher Heiz-, Kühl- und/oder Wärmeübertragungsleistung sind auch bei dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von Kapillarrohrmatten übereinander anordbar und spiralförmig aufrollbar. Bei dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher sehr einfach herstellbar und sehr kompakt ausformbar, da die aufgerollten Kapillarrohrmatten in Schichten direkt übereinander liegen.
  • Vorzugsweise ist die zumindest eine Kapillarrohrmatte oder sind die Mehrzahl von Kapillarrohrmatten auf einer runden stabilisierenden Gitterhülse aufgerollt, welche einen vorgegebenen Durchmesser aufweist, so dass im Zentrum der spiralförmig aufgerollten Kapillarrohrmatte bzw. der Mehrzahl von Kapillarrohrmatten ein hohler Kernbereich ausgebildet ist. Dieser hohle Kernbereich bildet einen Druckraum zu einer optimierten Anströmung der Kapillarrohre, so dass das Medium optimal verteilt die Kapillarrohrmatten durchdringen und aus dem Wärmetauscher wieder ausströmen kann. Die Gitterhülse ist vorzugsweise aus einem dünnen Drahtgeflecht gebildet, so dass die Gitterhülse eine Mediumdurchströmung nur vernachlässigbar gering behindert.
  • Um einen optimalen Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel und dem Medium sicherzustellen, durchströmt das an den Kapillarrohren vorbeiströmende Medium die spiralförmig aufgerollte Kapillarrohrmatte zweckmäßigerweise radial und/oder parallel zu einer Wicklungsachse der Kapillarrohrmatte.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform, insbesondere bei einem flüssigen Medium, ist das Gehäuse als ein Druckbehälter ausgebildet, welchen das Medium unter Druck stehend durchströmt, wobei die Kapillarrohre im Druckbehälter vollflächig von dem Medium umgeben sind, so dass die Wärmeübertragung zwischen dem Medium und dem Temperiermittel optimiert ist.
  • Zweckmäßigerweise weist das Gehäuse zumindest einen Gehäuseeingang und einen Gehäuseausgang zur Durchleitung des die Kapillarrohre umströmenden Mediums durch das Gehäuse auf. Um eine optimierte Verteilung des aus dem Wärmetauscher ausströmenden Medium zu ermöglichen, sind je nach Verwendungszweck des Wärmetauschers auch beispielsweise eine Mehrzahl von Gehäuseausgängen möglich. Ist der Wärmetauscher zum Beispiel zu einer Klimatisierung eines Innenraumes eines Gebäudes eingesetzt und das diesen durchströmende Medium ist Luft, so sind beispielsweise eine Mehrzahl mit Luftleitelementen ausgestattete Gehäuseausgänge vorteilhaft, welche auch ganz oder zumindest teilweise verschließbar sind, um einen ausströmenden Luftstrom beispielsweise entsprechend Komfortbedürfnissen von Personen im Raum steuern und/oder regeln zu können.
  • Vorzugsweise ist das Gehäuse mit Ausnahme des Gehäuseeingangs und des Gehäuseausgangs flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht verschlossen. Dadurch ist eine optimale Durchströmung des Mediums durch das Gehäuse und eine optimale Umströmung der Kapillarrohre sichergestellt, da das Medium nicht unkontrolliert ohne einen erfolgten Wärmeaustausch aus dem Gehäuse entweichen kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zu einer Förderung des den Wärmetauscher durchströmenden Mediums im Bereich des Gehäuseeingangs und/oder im Bereich des Gehäuseausgangs ein Aggregat zur Mediumförderung angeordnet. Dieses Aggregat ist beispielsweise ein Ventilator, ein Gebläse, ein Kompressor oder eine Pumpe. Auch eine Kombination von Aggregaten zur Mediumförderung am Gehäuseeingang und am Gehäuseausgang ist möglich.
  • Ein Betrieb des Wärmetauschers ist auch ohne derartige Aggregate zur Mediumförderung möglich, beispielsweise durch eine Strömung des Mediums aufgrund von Temperaturunterschieden, so dass beispielsweise das im Wärmetauscher abgekühlte Medium nach unten aus diesem ausströmt. Durch den Einsatz von Aggregaten zur Mediumförderung ist die Strömung des Mediums aber optimierbar, so dass ein optimaler Volumenstrom des Mediums zur Wärmeübertragung ermöglicht ist und dieser Volumenstrom beispielsweise auch steuerbar und/oder regelbar ist.
  • Ein besonderer Vorteil des Wärmetauschers im Vergleich zu Wärmetauschern nach dem Stand der Technik ist, dass durch den Wärmetauscher auch ein verschmutztes und/oder schadstoffbelastetes Medium durchleitbar ist, ohne den Wärmetauscher zu verstopfen. Insbesondere bei einem mit sehr großen Schmutzpartikeln verschmutzten Medium kann aber alternativ trotzdem im Bereich des Gehäuseeingangs zumindest ein Filterelement angeordnet sein, um Schmutzpartikel ab einer vorgegebenen Partikelgröße aus dem Medium auszufiltern und dadurch Wartungsintervalle, beispielsweise zur Reinigung des Wärmetauschers deutlich zu verlängern und einen Zeitaufwand zur Wartung deutlich zu verkürzen, da lediglich der Filter zu reinigen oder auszutauschen ist.
  • Feine und auch relativ grobe Schmutzpartikel sind für den Wärmetauscher auch ohne Filterelement unproblematisch und führen, im Gegensatz zu Wärmetauschern nach dem Stand der Technik, nicht zu einer Verstopfung, so dass eine regelmäßige Reinigung zur Verhinderung einer Verstopfung unnötig ist. Dadurch sind Ausfallzeiten des Wärmetauschers während derartiger Wartungsarbeiten vermieden.
  • Bevorzugt ist im Gehäuse zumindest ein Strömungsleitelement und/oder zumindest ein Dichtungselement zur Lenkung einer Strömungsführung des Mediums zu den Kapillarrohren angeordnet. Auf diese Weise ist die Anströmung und Umströmung der Kapillarrohre mit dem Medium und dadurch die Wärmeübertragung zwischen dem Medium und dem Temperiermittel optimierbar, da der Volumenstrom des Mediums gleichmäßig auf die Kapillarrohre verteilbar ist und Nebenströmungen ohne einen Wärmeaustausch vermeidbar sind.
  • Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Metall, beispielsweise aus Stahlblech oder Aluminium, aus Kunststoff, aus Holz und/oder aus Gipskarton. Insbesondere Kunststoff ist in vielfältigen Varianten zur Herstellung des Gehäuses einsetzbar, beispielsweise Polypropylen, Polyurethan, Polyethylen, Polystyrol oder Polyvinylchlorid, wobei das Gehäuse beispielsweise auch aus aufgeschäumt verarbeitetem Kunststoff herstellbar ist. Mittels Holz, Gipskarton oder Kunststoff ist das Gehäuse beispielsweise an eine Ausstattung eines Innenraums eines Gebäudes anpassbar, so dass der Wärmetauscher gut integrierbar ist. Des Weiteren ist das Gehäuse kostengünstig herstellbar, wobei insbesondere mittels Kunststoff oder Gipskarton auch eine Gewichtsreduktion erreichbar ist.
  • Des Weiteren ist mittels dieser Materialien ein auf einen jeweiligen Anwendungszweck optimiertes Gehäuse fertigbar, insbesondere für Wärmetauscher in Wasser- oder Abwasserkanälen ein Gehäuse, welches äußere Oberflächen aufweist, die mindestens eine mechanische, chemische und/oder biologische Beanspruchbarkeit eines Strömungskanals aufweisen, in welchen sie eingesetzt sind. So ist das Gehäuse für einen in einem Wasserkanal eingesetzten Wärmetauscher, beispielsweise in einem Fluss, vorzugsweise aus Stahl, um insbesondere eine hohe mechanische Beanspruchbarkeit sicherzustellen. Ein in einem Abwasserkanal oder in einem Abwassersammelbehälter eingesetzter Wärmetauscher weist vorzugsweise ein Gehäuse aus Kunststoff auf, beispielsweise aus Schaumstoff, um insbesondere eine chemische und biologische Beständigkeit sicherzustellen.
  • In vorteilhafter Weise ist das Gehäuse aus einem Rahmen und Gehäusewänden gebildet, wobei der Rahmen zweckmäßigerweise ebenfalls aus Metall, aus Kunststoff und/oder aus Holz gebildet ist. Vorzugsweise ist zumindest eine Gehäusewand oder zumindest ein Teil einer Gehäusewand, beispielsweise eine Abdeckung einer Wartungsöffnung, zerstörungsfrei abnehmbar. Dadurch ist eine Reinigung und eine Wartung des Wärmetauschers auf einfache Weise durch Entfernung der Gehäusewand ermöglicht, wodurch beispielsweise auch die Kapillarrohrmatte, wenn erforderlich, einfach aus dem Gehäuse entnehmbar und zu reinigen oder auszutauschen ist.
  • Bevorzugt ist im Gehäuse eine Vorrichtung zum Auffangen und/oder zur Ableitung von Kondensat angeordnet. Dies ist insbesondere bei Wärmetauschern von Bedeutung, welche zur Kühlung von Luft einsetzbar sind, d. h. als Klimagerät, beispielsweise in Innenräumen eines Gebäudes. Um eine möglichst große Kühlleistung und/oder Wärmeübertragungsleistung zu erreichen, ist das Temperiermittel mit niedrigen Temperaturen, d. h. deutlich unter einer Raumtemperatur, durch die Kapillarrohre zu leiten. Liegt die Temperatur des Temperiermittels unter einer Taupunkttemperatur der an den Kapillarrohren vorbeiströmenden Luft, kondensiert Luftfeuchte an den Kapillarrohren, welche aus dem Wärmetauscher abzuführen ist.
  • Durch diese Funktion und durch das Auffangen und Ableiten des Kondensates ist der Wärmetauscher auch zur Luftentfeuchtung einsetzbar. Durch die Vorrichtung zum Auffangen und/oder zur Ableitung des Kondensats ist die Unterschreitung der Taupunkttemperatur unproblematisch, so dass ein Temperiermittel mit einer sehr niedrigen Temperatur durch die Kapillarrohre leitbar ist, wodurch eine sehr hohe Kühlleistung und/oder Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers erzielbar ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Kondensatpumpe zum Abpumpen des Kondensats aus dem Gehäuse. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Kondensatabfluss aus dem Wärmetauscher ohne Kondensatpumpe nicht möglich ist. Das Kondensat ist beispielsweise in ein Auffanggefäß, in einen Abfluss oder nach außerhalb des Gebäudes ableitbar.
  • Vorteilhafterweise ist eine Kühlleistung, eine Heizleistung und/oder eine Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers durch eine Steuerung und/oder Regelung eines Temperiermittelvolumenstroms, einer Temperiermitteltemperatur, eines Temperiermitteldrucks, eines Mediumvolumenstroms, einer Mediumtemperatur und/oder eines Mediumdrucks steuerbar und/oder regelbar. Auf diese Weise sind die Kühlleistung, die Heizleistung und/oder die Wärmeübertragungsleistung optimal an jeweilige Temperaturerfordernisse anpassbar.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher mit einem weiteren Wärmetauscher gekoppelt, wobei die zumindest eine Kapillarrohrmatte in einen die beiden Wärmetauscher verbindenden Temperiermittelkreislauf eingebunden ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere zur Wärmerückgewinnung geeignet, beispielsweise aus Abluft einer Innenraumbe- und Entlüftung eines Gebäudes, wobei die Abluft durch den Wärmetauscher führbar ist und dieser Wärme entziehbar ist und mittels des weiteren, vorzugsweise ähnlichen oder baugleichen Wärmetauschers Frischluft zur Belüftung des Innenraums erwärmbar ist. Auf diese Weise ist eine sehr energieeffiziente Heizung des Gebäudes realisierbar.
  • Der Wärmetauscher ist besonders vorteilhaft auch als Bestandteil eines Wärmepumpensystems einsetzbar, d. h. mit einer Wärmepumpe kombinierbar. Auf diese Weise ist beispielsweise eine Beheizung eines Gebäudes mittels Erdwärme realisierbar. Des Weiteren ist mittels des mit der Wärmepumpe kombinierten Wärmetauschers beispielsweise auch Fluss-, See-, Meer-, Brunnen- oder Abwasser Wärme zu Heizungszwecken entziehbar, wobei insbesondere die Ausführungsform des Wärmetauschers, in welchem die Kapillarrohre der Kapillarrohrmatte über einen wesentlichen Teil ihrer Längenausdehnung flach an zumindest einer Gehäusewand anliegen und von einem Dichtungsmittel umschlossen sind, vorteilhaft als ein solcher mit der Wärmepumpe kombinierter Wärmetauscher einsetzbar ist, welcher beispielsweise in einem Abwasserkanal oder in einem Flussbett installiert ist und dem Abwasser bzw. dem Flusswasser Wärme entzieht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Darin zeigen:
    • 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer in einem Wärmetauscher angeordneten Kapillarrohrmatte,
    • 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Wärmetauschers,
    • 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Wärmetauschers,
    • 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wärmetauschers,
    • 5 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform von in einem Wärmetauscher angeordneten Kapillarrohrmatten,
    • 6 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform eines Wärmetauschers,
    • 7 einen Querschnitt einer vierten Ausführungsform einer in einem Gehäuse angeordneten Kapillarrohrmatte,
    • 8 eine Detailansicht von 7, und
    • 9 eine Vorderansicht einer vierten Ausführungsform eines Wärmetauschers.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Kapillarrohrmatte 1 und 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Wärmetauschers 2, welcher die in 1 dargestellte Kapillarrohrmatte 1 umfasst. Die Kapillarrohrmatte 1 ist aus Kunststoff und besteht aus einem Verteilrohr 1.1, einem Sammelrohr 1.2 und dazwischen angeordneten Kapillarrohren 1.3. Die Kapillarrohrmatte 1 ist in dieser Ausführungsform spiralförmig auf einer runden stabilisierenden Gitterhülse 3 aufgerollt und, wie in 2 dargestellt, mit dieser in einer beispielhaften Ausführungsform eines Gehäuse 4 angeordnet.
  • Die Kapillarrohre 1.3 sind von einem Temperiermittel durchströmt. Zum Wärmeaustausch strömt ein flüssiges oder gasförmiges Medium M, in dieser Ausführungsform des Wärmetauschers 2 bevorzugt ein gasförmiges Medium M, durch das Gehäuse 4 des Wärmetauschers 2 und an den Kapillarrohren 1.3 vorbei.
  • Durch die Gitterhülse 3, welche einen vorgegebenen Durchmesser aufweist, ist im Zentrum der spiralförmig aufgerollt Kapillarrohrmatte 1 ein hohler Kernbereich K ausgebildet. Dieser hohle Kernbereich K bildet einen Druckraum zu einer optimierten Anströmung der Kapillarrohre 1.3, so dass das Medium M optimal verteilt die Kapillarrohrmatte 1 durchdringen und aus dem Wärmetauscher 2 wieder ausströmen kann.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist nur eine Kapillarrohrmatte 1 spiralförmig aufgerollt und im Gehäuse 4 angeordnet. Je nach erforderlicher Kühl-, Heiz- und/oder Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers 2 sind jedoch auch eine Mehrzahl von aufeinander angeordneten und aufgerollten Kapillarrohrmatten 1 im Gehäuse 4 anordbar.
  • Ein derartiger Wärmetauscher 2 ist in einer Vielzahl von Ausführungsformen, von denen einige weitere in den folgenden Figuren näher dargestellt sind, als Heizvorrichtung und/oder als Kühlvorrichtung verwendbar, wobei der Wärmetauscher 2 auch Bestandteil eines Wärmepumpensystems sein kann, d. h. der Wärmetauscher 2 ist mit einer Wärmepumpe kombinierbar. Mittels des Wärmetauschers 2 ist Wärme von dem durch die Kapillarrohre 1.3 strömenden Temperiermittel auf das den Wärmetauscher 2 durchströmende flüssige oder gasförmige Medium M übertragbar, um dieses zu erwärmen, oder es ist Wärme von dem Medium M auf das Temperiermittel übertragbar, um das den Wärmeübertrager 2 durchströmende Medium M abzukühlen.
  • Die Kapillarrohrmatten 1 aus Kunststoff sind verschleißbeständig sowie gegenüber biologischen und chemischen Einflüssen beständig und leicht zu warten und zu reinigen, so dass daraus resultierende Kosten sehr gering sind. Zudem sind Abstände zwischen den Kapillarrohren 1.3 so groß, dass eine Verstopfung beispielsweise durch Staub oder andere kleine oder auch grobe Partikel im flüssigen oder gasförmigen Medium M verhindert ist.
  • Aufgrund dessen ist der Wärmetauscher 2 in den in den 1 und 2 sowie in den weiteren Figuren dargestellten Ausführungsformen insbesondere auch in Anwendungsfällen einsetzbar, in welchen das Medium M auch grob verschmutzte und/oder schadstoffbelastete Luft oder eine auch grob verschmutzte, schadstoffbelastete und/oder aggressive Flüssigkeit ist, beispielsweise als Wärmetauscher 2 in industriellen Prozessen, Küchen, Schwimmbädern oder Tierställen.
  • Des Weiteren können dadurch auch natürliche Ressourcen zur Wärmegewinnung oder Kühlung eingesetzt werden, beispielsweise Brunnen, Flüsse, Seen oder Meerwasser, da Korrosion und Inkrustationen bei den Kapillarrohrmatten 1 aus Kunststoff nicht auftreten bzw. leicht zu entfernen sind.
  • Des Weiteren sind Herstellungskosten des Wärmetauschers 2 erheblich geringer als beispielsweise bei Wärmetauschern 2 nach dem Stand der Technik aus Metall, da diese einen erheblich höheren Materialpreis und Fertigungsaufwand aufweisen.
  • Das Temperiermittel ist zweckmäßigerweise Wasser oder ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, insbesondere ein Wasser-Glykol-Gemisch, um ein Einfrieren des Temperiermittels bei tiefen Temperaturen zu vermeiden. Des Weiteren kann das Temperiermittel beispielsweise auch eine Wärmeträgersuspension sein, beispielsweise ein Wasser-Feststoff-Gemisch oder ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, in welchem Eiskristalle enthalten sind, da derartige Wärmeträgersuspensionen eine sehr gute Wärmeleitung und Wärmeübertragung aufweisen.
  • Das Medium M ist vorzugsweise Wasser, Abwasser oder Luft, insbesondere Umgebungsluft aus einer Umgebung des Gehäuses 4 des Wärmetauschers 2, wenn dieser beispielsweise zur Heizung oder Kühlung von Innenräumen eines Gebäudes eingesetzt ist. Das Medium M kann insbesondere auch verschmutzt und/oder schadstoffbelastet sein und beispielsweise auch grobe Feststoffpartikel aufweisen.
  • In der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Wärmetauschers 2 sind seitlich der aufgerollten Kapillarrohrmatte 1 Seitenbleche 5 angeordnet. Diese dienen als Begrenzung und Fixierung der Kapillarrohrmatte 1. Durch Bohrungen in den Seitenblechen 5 sind die Verteilrohre 1.1 und Sammelrohre 1.2 der Kapillarrohrmatte 1 bzw. der Mehrzahl von Kapillarrohrmatten 1 positionierbar. In den Seitenblechen 5 sind zur Fixierung Hülsen 6 eingesetzt. Aus der Gitterhülse 3, den Seitenblechen 5 und den Hülsen 6 ergibt sich ein Mattenträger, mittels welchem die aufgerollte Kapillarrohrmatte 1 an einem Innendeckel 7 befestigt ist. Der Innendeckel 7 ist an einem Innenrahmen 8 befestigt. Dieser ist fest am Gehäuse 4 befestigt. Die Innendeckel 7 dichten zum Innenrahmen 8 auf beiden Seiten ab, um den durch den hohlen Kernbereich K gebildeten Druckraum seitlich abzuschließen. Des Weiteren weisen die Innendeckel 7 jeweils eine kreisförmige Öffnung auf, durch welche das Medium M in den hohlen Kernbereich K einströmbar ist.
  • An einer der Gitterhülse 3 gegenüberliegenden Seite der Hülse 6 ist ein Abstandsstutzen 9 befestigt, an welchem mittels eines Adapters 10 ein Aggregat 11 zur Mediumförderung, im hier dargestellten Beispiel ein Ventilator, ein Gebläse oder ein Kompressor, zu einer Mediumzufuhr in den hohlen Kernbereich K hinein angeordnet ist. D. h. in der hier dargestellten Ausführungsform sind an beiden Seiten der aufgerollten Kapillarrohrmatte 1 jeweils eine Hülse 6, ein Abstandsstutzen 9, ein Adapter 10 und an diesem ein Aggregat 11 zur Mediumförderung angeordnet, wobei die Abstandsstutzen 9 unterschiedliche Längen aufweisen, um die Aggregate 11 zur Mediumförderung optimal zu positionieren. In einer weiteren, hier nicht näher dargestellten Ausführungsform kann beispielsweise auch nur an einer Seite der Kapillarrohrmatte 1 ein Aggregat 11 zur Mediumförderung angeordnet sein, wobei die andere Seite dann vorteilhafterweise luftdicht verschlossen ist.
  • Mittels der Aggregate 11 zur Mediumförderung ist ein gasförmiges Medium M, insbesondere Luft, von außerhalb des Gehäuses 4 durch Gehäuseeingänge 12 hindurch ansaugbar und in den Kernbereich K hineinleitbar, aus welchem es die aufgerollte Kapillarrohrmatte 1 parallel und/oder insbesondere radial zu einer Wicklungsachse durchströmend aus dem Gehäuse 4 wieder ausströmt, wobei während der Umströmung der Kapillarrohre 1.3 der Wärmeaustausch zwischen dem die Kapillarrohre 1.3 durchströmenden Temperiermittel und dem die Kapillarrohre 1.3 umströmenden Medium M stattfindet. Im hier dargestellten Beispiel strömt das temperierte Medium M über zwei Gehäuseausgänge 13 an einer Längsseite aus dem Gehäuse 4 aus. In einer weiteren, hier nicht näher dargestellten Ausführungsform kann beispielsweise auch das temperierte Medium M über einen Gehäuseausgang 13 einer Längsseite aus dem Gehäuse 4 ausströmen. Die Gehäuseausgänge 13 sind an jeweilige Restriktionen, beispielsweise hinsichtlich eines Aufstellortes und einer Aufstellposition des Wärmetauschers 2 anpassbar.
  • Ist eine Temperatur des Temperiermittels höher als eine Temperatur des in den Wärmetauscher 2 einströmenden Mediums M, so ist das Medium M mittels des Wärmetauschers 2 erwärmbar. Andernfalls ist das Medium M mittels des Wärmetauschers 2 abkühlbar. An den Gehäuseausgängen 13 können beispielsweise hier nicht näher dargestellte Luftleitelemente angeordnet sein, welche vorteilhafterweise verstellbar und ganz oder teilweise schließbar sind, um einen ausströmenden Luftstrom entsprechend Komfortbedürfnissen von Personen im Raum steuern zu können.
  • Die Kapillarrohrmatte 1 ist vorzugsweise form-, kraft- und/oder stoffschlüssig im Gehäuse 4 befestigt, im hier dargestellte Ausführungsbeispiel über die Gitterhülse 3, auf welcher sie aufgerollt ist und welche über die Hülsen 6 an beiden Enden mit den Seitenblechen 5 und den Innendeckeln 7 und über diese mit dem Innenrahmen 8 verbunden ist. Zum anderen sind Anschlussstücke 14 des Verteilrohrs 1.1 und des Sammelrohrs 1.2 durch Bohrungen in zumindest einem Innendeckel 7 hindurchgeführt und dadurch in diesem gehaltert. Über die Anschlussstücke 14 ist die Kapillarrohrmatte 1 mit einem Temperiermittelkreislauf verbindbar, d. h. das Verteilrohr 1.1 ist mit einem Temperiermittelvorlauf und das Sammelrohr 1.2 mit einem Temperiermittelrücklauf des Temperiermittelkreislaufs verbindbar.
  • Der hier dargestellte Wärmetauscher 2 ist bevorzugt zu einer Klimatisierung, d. h. zu einer Heizung und/oder Kühlung eines Innenraums eines Gebäudes verwendbar. Das Gehäuse 4 ist beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Holz und/oder Gipskarton. Das Metall ist zum Beispiel Stahlblech oder Aluminium. Insbesondere Kunststoff ist in vielfältigen Varianten zur Herstellung des Gehäuses 4 einsetzbar, beispielsweise Polypropylen, Polyurethan, Polyethylen, Polystyrol oder Polyvinylchlorid, wobei das Gehäuse 4 beispielsweise auch aus aufgeschäumt verarbeitetem Kunststoff herstellbar ist. Mittels Holz, Gipskarton oder Kunststoff ist das Gehäuse 4 beispielsweise an eine Ausstattung eines Innenraums eines Gebäudes anpassbar, so dass der Wärmetauscher 2 gut integrierbar ist. Durch eine Vielfalt an Materialien ist das Gehäuse 4 optimal an den jeweiligen Verwendungszweck anpassbar und insbesondere auch kostengünstig und, wenn erforderlich, gewichtsreduziert herstellbar.
  • Besonders vorteilhaft ist das Gehäuse 4 aus einem Rahmen und Gehäusewänden 15 gebildet, wobei der Rahmen zweckmäßigerweise ebenfalls aus Metall, aus Kunststoff und/oder aus Holz gebildet ist und zumindest eine Gehäusewand 15 oder zumindest ein beispielsweise eine Wartungsöffnung abdeckender Teil einer Gehäusewand 15 zerstörungsfrei abnehmbar ist. Dadurch ist eine Reinigung und eine Wartung des Wärmetauschers 2 auf einfache Weise durch Entfernung der Gehäusewand 15 ermöglicht, wodurch beispielsweise auch die Kapillarrohrmatte 1, wenn erforderlich, einfach aus dem Gehäuse 4 entnehmbar und zu reinigen oder auszutauschen ist.
  • Ist der Wärmetauscher 2 zur Kühlung des Mediums M, beispielsweise von Innenraumluft eingesetzt, so ist vorzugsweise, wie hier dargestellt, im Gehäuse 4 eine Vorrichtung zum Auffangen und/oder zur Ableitung von Kondensat angeordnet. Um eine möglichst große Kühlleistung und/oder Wärmeübertragungsleistung zu erreichen, ist das Temperiermittel mit niedrigen Temperaturen, d. h. deutlich unter einer Raumtemperatur, durch die Kapillarrohre 1.3 zu leiten. Liegt die Temperatur des Temperiermittels unter einer Taupunkttemperatur der an den Kapillarrohren 1.3 vorbeiströmenden Luft, kondensiert Luftfeuchte an den Kapillarrohren 1.3, welche aus dem Wärmetauscher 2 abzuführen ist.
  • Durch diese Funktion und durch das Auffangen und Ableiten des Kondensates ist der Wärmetauscher 2 auch zur Luftentfeuchtung einsetzbar. Durch die Vorrichtung zum Auffangen und/oder zur Ableitung des Kondensat ist die Unterschreitung der Taupunkttemperatur unproblematisch, so dass ein Temperiermittel mit einer sehr niedrigen Temperatur durch die Kapillarrohre 1.3 leitbar ist, wodurch eine sehr hohe Kühlleistung und/oder Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers 2 erzielbar ist.
  • Die Vorrichtung zum Auffangen und/oder zur Ableitung von Kondensat ist im hier dargestellten Beispiel gebildet aus einer Kondensatwanne 16, welche unter der aufgerollten Kapillarrohrmatte 1 angeordnet ist und durch welche das von den Kapillarrohren 1.3 abtropfende Kondensat auffangbar ist. Die Kondensatwanne 16 ist in diesem Beispiel über einen Kondensatablauf 17 mit einer Kondensatpumpe 18 zum Abpumpen des Kondensats verbunden, welche durch ein Schwimmermodul 19 ansteuerbar ist. Dadurch ist das Kondensat aus der Kondensatwanne 16 abpumpbar, sobald ein vorgegebener Pegelstand erreicht ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Kondensabfluss aus dem Wärmetauscher 2 ohne Kondensatpumpe 18 nicht möglich ist. Das Kondensat ist beispielsweise in ein Auffanggefäß, in einen Abfluss oder nach außerhalb des Gebäudes ableitbar.
  • Eine Kühlleistung, eine Heizleistung und/oder eine Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers 2 ist vorteilhafterweise durch eine Steuerung und/oder Regelung eines Temperiermittelvolumenstroms, einer Temperiermitteltemperatur, eines Temperiermitteldrucks, eines Mediumvolumenstroms, einer Mediumtemperatur und/oder eines Mediumdrucks steuerbar und/oder regelbar. Auf diese Weise ist die Kühlleistung, die Heizleistung und/oder die Wärmeübertragungsleistung optimal an jeweilige Temperaturerfordernisse anpassbar, um beispielsweise eine angenehme Innenraumtemperatur zu erreichen.
  • Dieser Wärmetauscher 2 ist beispielsweise auch mit einem weiteren Wärmetauscher koppelbar, wobei die zumindest eine Kapillarrohrmatte 1 in einen die beiden Wärmetauscher 2 verbindenden Temperiermittelkreislauf eingebunden ist. Der weitere Wärmetauscher kann dabei beispielsweise ein baugleicher oder ähnlicher Wärmetauscher oder zum Beispiel auch eine in den folgenden Figuren dargestellte Ausführungsform des Wärmetauschers 2 sein.
  • Durch die Kopplung der Wärmetauscher 2 ist beispielsweise eine Wärmerückgewinnung realisierbar, beispielsweise aus verschmutzter oder chemisch und/oder biologisch verunreinigter Abluft eines Gebäudes, wobei die Abluft durch den Wärmetauscher 2 führbar ist und dieser Wärme entziehbar ist und mittels des weiteren, vorzugsweise ähnlichen oder baugleichen Wärmetauschers Frischluft zur Belüftung des Innenraums erwärmbar ist. Auf diese Weise ist eine sehr energieeffiziente Heizung des Gebäudes realisierbar.
  • Der Wärmetauscher 2 ist besonders vorteilhaft auch als Bestandteil eines Wärmepumpensystems einsetzbar, d. h. mit einer Wärmepumpe kombinierbar. Auf diese Weise ist beispielsweise eine Beheizung eines Gebäudes mittels Erdwärme realisierbar. Des Weiteren ist mittels des mit der Wärmepumpe kombinierten Wärmetauschers 2 beispielsweise auch Fluss-, See-, Meer-, Brunnen- oder Abwasser Wärme zu Heizungszwecken entziehbar.
  • Die 3 und 4 zeigen einen Längsschnitt bzw. eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wärmetauschers 2. In dieser Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Kapillarrohrmatten 1 registerartig hintereinander und parallel zueinander im Gehäuse 4 angeordnet. Dadurch ist das Gehäuse 4 beispielsweise, wie hier dargestellt, quaderförmig herstellbar, wobei ein Innenraum des Gehäuses 4 optimal nutzbar ist, so dass der Wärmetauscher 2 mit möglichst geringen Abmessungen herstellbar ist.
  • Des Weiteren ist eine große Wärmeübertragungsfläche mit dem Mediumstrom gleichmäßig beaufschlagbar. Diese Ausführungsform des Wärmetauschers 2 ist zudem auf einfache Weise an jeweilige Heiz-, Kühl- und/oder Wärmeübertragungsleistungserfordernisse anpassbar, durch eine einfach zu realisierende Installation zusätzlicher Kapillarrohrmatten 1 oder durch eine Deinstallation nicht benötigter Kapillarrohrmatten 1.
  • Zwischen den Kapillarrohrmatten 1 sind Mattenabstandshalter 20 angeordnet, welche im hier dargestellten Beispiel als im Gehäuse 4, zum Beispiel in Gehäusewänden 15 verankerte Stäbe zwischen den Kapillarrohrmatten 1 ausgebildet sind. Durch diese Mattenabstandshalter 20 ist ein vorgegebener Mindestabstand zwischen den Kapillarrohrmatten 1 sichergestellt, so dass eine ungestörte Strömung des Mediums M durch den Wärmetauscher 2 und eine ungestörte Umströmung der Kapillarrohre 1.3 ermöglicht ist. Dadurch ist der Wärmeaustausch zwischen dem Medium M und dem die Kapillarrohre 1.3 durchströmenden Temperiermittel optimiert.
  • Zwischen den Kapillarrohren 1.3 sind Kapillarrohrabstandshalter 21 angeordnet, um einen gleich bleibend großen und auf einen Durchtritt des jeweiligen Mediums M optimierten Abstand zwischen den Kapillarrohren 1.3 jeder Kapillarrohrmatte 1 sicherzustellen. Auf diese Weise ist zum einen ein optimaler und gleichmäßiger Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel in den Kapillarrohren 1.3 und dem Medium M sichergestellt, zum anderen ist eine Verstopfung des Wärmetauschers 2 und eine daraus resultierende Fehlfunktion mit notwendigen Wartungs- und Reinigungsarbeiten verhindert.
  • Durch diese relativ großen Abstände zwischen den Kapillarrohren 1.3 ist diese Ausführungsform des Wärmetauschers 2 besonders gut zur Durchleitung eines verschmutzten Mediums M geeignet, insbesondere zur Durchleitung verschmutzter Luft. Die Kapillarrohrabstandshalter 21 sind beispielsweise als formstabile Bänder aus Kunststoff ausgebildet, welche in regelmäßigen Abständen Ausformungen zum Einrasten der Kapillarrohre 1.3 aufweisen, so dass sie auf sehr einfache Weise installierbar sind.
  • Die Mehrzahl von Kapillarrohrmatten 1 ist, je nach Aufstellungsvariante des Wärmetauschers 2, horizontal, vertikal oder auch schräg im Gehäuse 4 angeordnet, um eine optimale Anströmung mit dem Medium M zu ermöglichen. So ist dieser Wärmetauscher 2 beispielsweise über einer Wärmequelle in einem industriellen Fertigunsgprozess installierbar, um eine Abwärme des Fertigungsprozesses zur Wärmerückgewinnung zu nutzen.
  • Die Abwärme ist dann in Form von erwärmter Luft durch den Wärmetauscher 2 durchleitbar, mit oder ohne Unterstützung durch Aggregate 11 zur Mediumförderung, und die Wärme ist auf das die Kapillarrohre 1.3 durchströmende Temperiermittel übertragbar. Das dermaßen erwärmte Temperiermittel ist beispielsweise über einen Temperiermittelkreislauf durch einen weiteren Wärmetauscher leitbar, um diesen durchströmende Luft zu erwärmen, beispielsweise zur Heizung anderer Innenräume in einer Umgebung des Fertigungsprozesses.
  • Die Verteilrohre 1.1 und die Sammelrohre 1.2 der Kapillarrohrmatten 1 sind mittels Klemm- und/oder Rastverbindungen an Halteschienen 22 befestigt, welche mit einem Registerrahmen 23 verbunden sind und mittels dieses Registerrahmens 23 in das Gehäuse 4 einschiebbar sind. Eine im hier dargestellten Beispiel quadratförmige Einschuböffnung im Gehäuse 4 ist mit einer nicht dargestellten, als abdichtender und verschraubbarer Deckel ausgebildeten Gehäusewand 15 verschließbar, wodurch das Medium M die Kapillarrohrmatten 1 durchströmen und nicht nach außen entweichen kann. Dadurch ist sichergestellt, dass der Wärmetauscher 2 einfach und schnell zu warten und zu reinigen ist und/oder die Kapillarrohrmatten 1 einfach und schnell auszutauschen sind. Mittels Spannbügeln 24, welche mit dem Registerrahmen 23 verschraubt sind, sind die Verteilrohre 1.1 und die Sammelrohre 1.2 gegen ein Herausrutschen aus den Halteschienen 22 gesichert.
  • Dies ermöglicht eine sichere Befestigung und eine einfache Installation und Deinstallation der Kapillarrohrmatten 1, so dass der Wärmetauscher 2 einfach und kostengünstig herstellbar ist, flexibel auf die jeweiligen Heiz-, Kühl- und/oder Wärmeübertragungsleistungserfordernisse anpassbar ist und insbesondere zu Reinigungs- und Wartungszwecken die Kapillarrohrmatten 1 einfach und schnell zu entfernen sind. Die Verteilrohre 1.1 und Sammelrohre 1.2 sind über Anschlussverteiler 25 in den Temperiermittelkreislauf eingebunden.
  • Abstände zwischen den Klemm- und/oder Rastverbindungen an den Halteschienen 22 wirken des Weiteren als zusätzliche Abstandshalter für die Kapillarrohrmatten 1, so dass diese mit vorgegebenen Mindestabständen im Gehäuse 4 angeordnet sind, wodurch die ungestörte Strömung des Mediums M durch den Wärmetauscher 2 und die ungestörte Umströmung der Kapillarrohre 1.3 sichergestellt und der Wärmeaustausch zwischen dem Medium M und dem die Kapillarrohre 1.3 durchströmenden Temperiermittel optimiert ist.
  • Besonders vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass eine Mehrzahl der Wärmetauscher 2 hintereinander, übereinander und/oder parallel zueinander anordbar und betreibbar sind, um eine optimale Heizleistung, Kühlleistung, Wärmeübertragungsleistung und/oder eine optimierte Wärmerückgewinnung zu erreichen. So sind beispielsweise über einem flächenmäßig ausgedehnten wärmeintensiven Fertigungsprozess eine Mehrzahl dieser Wärmetauscher 2 nebeneinander anordbar, um die von dem Fertigungsprozess erwärmte Raumluft möglichst vollständig zur Wärmerückgewinnung durch die Wärmetauscher 2 zu leiten.
  • 5 zeigt einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform von in einem Wärmetauscher 2 angeordneten Kapillarrohrmatten 1 und 6 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform eines Wärmetauschers 2, welcher die in 5 dargestellten Kapillarrohrmatten 1 umfasst. Diese Ausführungsform des Wärmetauschers 2 ist insbesondere zur Durchleitung eines flüssigen Mediums M geeignet, wobei das in 6 dargestellte Gehäuse 4 des Wärmetauschers 2 vorzugsweise als ein insbesondere flüssigkeitsdichter Druckbehälter ausgebildet ist, welchen das Medium M unter Druck stehend durchströmt, wobei die Kapillarrohre 1.3 vollflächig von dem Medium M umgeben sind, so dass die Wärmeübertragung zwischen dem Medium M und dem Temperiermittel optimiert ist.
  • Zur Entlüftung weist der Druckbehälter an einer Oberseite ein Entlüftungsventil 26 auf, um eine vollständige Befüllung des Druckbehälters mit dem Medium M sicherzustellen. In dieser Ausführungsform sind in dem Gehäuse 4 drei Kapillarrohrmatten 1 angeordnet, welche, analog zu der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, spiralförmig auf einer Gitterhülse 3 aufgerollt sind. Das Aufrollen erfolgt durch Übereinanderlegen der Kapillarrohrmatten 1 derart, dass die Verteilrohre 1.1 bzw. die Sammelrohre 1.2 der Kapillarrohrmatten 1 versetzt zueinander angeordnet sind, und nachfolgendes spiralförmiges Aufrollen aller Kapillarrohrmatten 1 zusammen auf die Gitterhülse 3.
  • Seitlich sind an der Gitterhülse 3 Seitenbleche 5 angeordnet, wobei ein unteres Seitenblech 5 Innenfüße 27 aufweist, auf welchen die auf die Gitterhülse 3 aufgerollten Kapillarrohrmatten 1 in das Gehäuse 4 gestellt sind. Die Innenfüße 27 bilden einen Abstand der Kapillarrohrmatten 1 zu einer als Gehäuseboden ausgebildeten Gehäusewand 15, so dass das Medium M aus dem Kernbereich K der Kapillarrohrmatten 1 radial durch diese hindurchströmen und unter den Kapillarrohrmatten 1 zum zentralen Gehäuseausgang 13 fließen kann. Die als Gehäuseboden ausgebildete Gehäusewand 15 weist Füße 28 zum Aufstellen des Wärmetauschers 2 auf.
  • Ein oberes Seitenblech 5 weist eine Öffnung für ein in dieser angeordnetes Zuleitungsrohr 29 zur Zuleitung des Mediums M in den durch die aufgerollten Kapillarrohrmatten 1 ausgebildeten Kernbereich K auf. Das Medium M fließt durch das Zuleitungsrohr 29 in den Kernbereich K, aus diesem radial durch die Kapillarrohrmatten 1, wobei das Medium M die Kapillarrohre 1.3 umströmt und ein Wärmeaustausch zwischen dem Medium M und dem die Kapillarrohre 1.3 durchströmenden Temperiermittel erfolgt, und strömt zwischen Seitenwänden 15 des Gehäuses 4 und den aufgerollten Kapillarrohrmatten 1 zur als Gehäuseboden ausgebildeten unteren Gehäusewand 15 und unter den Kapillarrohrmatten 1 zum Gehäuseausgang 13 und durch diesen aus dem Wärmetauscher 2 heraus.
  • An dem Zuleitungsrohr 29 und/oder am Gehäuseausgang 13 ist zweckmäßigerweise zumindest ein hier nicht näher dargestelltes Aggregat 11 zur Mediumförderung angeordnet, welches beispielsweise als Pumpe ausgebildet ist, um das Medium M durch den Wärmetauscher 2 hindurchzupumpen. Durch das Aggregat 11 zur Mediumförderung oder eine Mehrzahl derartiger beispielsweise als Pumpen ausgebildeter Aggregate 11 zur Mediumförderung ist des Weiteren der Mediumvolumenstrom durch den Wärmetauscher 2 steuerbar und/oder regelbar, so dass ein optimaler Volumenstrom des Mediums M zur Wärmeübertragung ermöglicht ist.
  • Die in den 5 und 6 dargestellte Ausführungsform des Wärmetauschers 2 ist beispielsweise zur Wärmerückgewinnung aus verschmutzten Abwässern oder aus in einem Fertigungsprozess eingesetztem Kühlwasser einsetzbar, wobei das im Wärmetauscher 2 erhitzte Temperiermittel in einem weiteren Wärmetauscher beispielsweise zur Erwärmung von Innenraumluft eines Innenraums eines Gebäudes nutzbar ist.
  • Bei allen in den 1 bis 6 dargestellten Wärmetauschern 2 ist, falls aufgrund einer Verschmutzung des durch den Wärmetauscher 2 zu leitenden Mediums M erforderlich, vorzugsweise im Bereich des Gehäuseeingangs 12 bzw. des Zuleitungsrohrs 29 zumindest ein nicht näher dargestelltes Filterelement angeordnet, welches insbesondere zu einer Ausfilterung von sehr groben Schmutzpartikeln ab einer vorgegebenen Partikelgröße aus dem Medium M dient.
  • Feine und auch grobe Schmutzpartikel sind für den Wärmetauscher 2 unproblematisch und führen, im Gegensatz zu Wärmetauschern nach dem Stand der Technik, nicht zu einer Verstopfung, da die Abstände zwischen den Kapillarrohren 1.3 groß genug sind. Durch das Filterelement sind Wartungsintervalle, beispielsweise zur Reinigung des Wärmetauschers 2 deutlich verlängert und ein Zeitaufwand zur Wartung deutlich verkürzt, da lediglich der Filter zu reinigen oder auszutauschen ist. Ein derartiges Filterelement ist bei dem Wärmetauscher 2 aber eigentlich nicht oder lediglich bei sehr großen Schmutzpartikeln erforderlich. Bei feinen und insbesondere auch bei groben Schmutzpartikeln ist, im Gegensatz zu Wärmetauschern nach dem Stand der Technik, kein Filterelement erforderlich, wodurch insbesondere durch derartige Filterelemente verursachte Druckverluste vermieden sind.
  • Des Weiteren sind bei den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen, hier nicht näher dargestellt, bevorzugt zumindest ein Strömungsleitelement und/oder zumindest ein Dichtungselement zur Lenkung einer Strömungsführung des Mediums M zu den Kapillarrohren 1.3 angeordnet. Auf diese Weise ist die Anströmung und Umströmung der Kapillarrohre 1.3 mit dem Medium M und dadurch die Wärmeübertragung zwischen dem Medium M und dem Temperiermittel optimierbar, da der Volumenstrom des Mediums M gleichmäßig auf die Kapillarrohre 1.3 verteilbar ist und Nebenströmungen ohne einen Wärmeaustausch vermeidbar sind. Des Weiteren ist mittels derartiger Strömungsleitelemente und/oder Dichtungselemente ein zufließender und/oder abfließender Volumenstrom des Mediums M steuerbar und/oder regelbar.
  • Mittels derartiger Strömungsleitelemente ist beispielsweise sicherstellbar, dass die Strömung des Mediums M bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform und bei der in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform vollständig in den durch die spiralförmig aufgerollten Kapillarrohrmatten 1 gebildeten Kernbereich K einströmt und radial durch die Kapillarrohrmatten 1 hindurchströmt.
  • In den 7, 8 und 9 ist eine vierte Ausführungsform des Wärmetauschers 2 dargestellt, wobei die 7 einen Querschnitt durch ein Gehäuse 4 mit Kapillarrohrmatte 1, die 8 eine Detailansicht und die 9 eine Vorderansicht des Wärmetauschers 2 zeigt.
  • In dieser Ausführungsform liegen die Kapillarrohre 1.3 der Kapillarrohrmatte 1 über einen wesentlichen Teil ihrer Längenausdehnung flach an zumindest einer Gehäusewand 15 an, hier an einer oberen Gehäusewand 15, und sind von einem Dichtungsmittel 30 umschlossen, welches insbesondere gut Wärme leitend ist. Diese Ausführungsform ist bevorzugt in einem Wasser- oder Abwasserströmungskanal einsetzbar, wobei der Wasserströmungskanal beispielsweise ein Flussbett ist.
  • Die Kapillarrohre 1.3 sind quer zur Strömungsrichtung im Wärmetauscher 2 angeordnet. Das Medium M strömt dabei nicht durch den Wärmetauscher 2 hindurch, sondern über das Gehäuse 4 des Wärmetauschers 2 hinweg, wobei Wärme des Mediums M, d. h. des Wassers oder des Abwassers, auf das Temperiermittel in den Kapillarrohren 1.3 übertragbar ist oder Wärme des Temperiermittels auf das Medium M übertragbar ist.
  • Durch das Dichtungsmittel 30, welches beispielsweise ein gut Wärme leitender Kleber oder bevorzugt ein gut Wärme leitendes Dichtungsmittel 30 ist, sind die Kapillarrohre 1.3 vollständig umschlossen, so dass beispielsweise auch bei einer Beschädigung der Kapillarrohre 1.3 ein Austritt des Temperiermittels und eine daraus resultierende Verschmutzung des Wassers vermieden ist.
  • Dies ist insbesondere wichtig, wenn das Temperiermittel nicht Wasser ist, welches, da sehr kostengünstig, in den Wärmetauschern 2 verwendbar ist, wenn für das Temperiermittel keine Frostgefahr besteht. Ist der Wärmetauscher 2 hingegen beispielsweise in einem Flussbett eingesetzt, so ist das Temperiermittel vorzugsweise ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, insbesondere ein Wasser-Glykol-Gemisch, um Frostschäden an den Kapillarrohren 1.3 zu vermeiden.
  • Dabei ist jedoch sicherzustellen, dass das Temperiermittel bei einer eventuellen Beschädigung der Kapillarrohre 1.3 nicht das Flusswasser verunreinigt. Daher sind die Kapillarrohre 1.3 im Gehäuse 4 von dem Dichtungsmittel 30, welches beispielsweise ein gut Wärme leitender Kleber ist, vollständig umschlossen. Zusätzlich kann das Gehäuse 4 beispielsweise doppelwandig ausgeführt sein, um eine zusätzliche Sicherung zu realisieren. Um sicher zu stellen, dass eine zweifache Sicherheit gegen eventuelle Beschädigung der Kapillarrohre 1.3 gegeben ist, sind vorzugsweise zusätzliche Gehäusewände 15 angebracht.
  • Um eine Beschädigung der Kapillarrohre 1.3 durch mechanische Einflüsse auf das Gehäuse 4 zu vermeiden, sind, wie in 8 näher dargestellt, im Gehäuse 4 zwischen den Kapillarrohren 1.3 Gehäuseabstandshalter 31 angeordnet, so dass ein Abstand zwischen den Gehäusewänden 15 konstant haltbar ist.
  • Des Weiteren weist das Gehäuse 4, wie in 9 dargestellt, Verankerungsmittel 32 zu einer Verankerung des Wärmetauschers 2 im Wasserströmungskanal oder Abwasserströmungskanal, beispielsweise im Flussbett auf. Die Gehäuseabstandshalter 31 und die Verankerungen 32 ermöglichen insbesondere auch eine Begehbarkeit des Wärmetauschers 2.
  • Um eine optimale Passform des Wärmetauschers 2 zu ermöglichen, so dass dieser beispielsweise exakt in einem Flussbett oder in einem Abwasserströmungskanal installierbar ist, ohne eine Fließgeschwindigkeit und Fließrichtung des Wassers oder des Abwassers und insbesondere bei Abwasser einen Transport von Verunreinigungen zu behindern, ist diese Ausführungsform des Wärmetauschers 2 exakt an eine jeweilige Ausformung des Wasserströmungskanals oder Abwasserströmungskanals anpassbar, so dass eine Ausformung des Gehäuses 4 mit der Ausformung des Wasser- oder Abwasserströmungskanals korrespondiert.
  • Die hier dargestellte Ausführung des Gehäuses 4 weist mittig eine kanalartige Vertiefung 33 auf und ist dadurch insbesondere für Strömungskanäle geeignet, in welchen der Mediumvolumenstrom zeitweise sehr gering ist. Bei einem geringen Mediumvolumenstrom fließt das Medium M mit einer ausreichend hohen Fließgeschwindigkeit in der kanalartigen Vertiefung 33, so dass beispielsweise mitgeführte Feststoffe weiterhin abtransportierbar sind.
  • Seitlich des Wärmetauschers 2 und dadurch bei einem in einem Strömungskanal eingesetzten Wärmetauscher 2 an einem Kanalrand positioniert, sind das Verteilrohr 1.1 und das Sammelrohr 1.2 der Kapillarrohrmatte 1 angeordnet, die im hier dargestellten Beispiel über flexible Schläuche 34 mit Anschlussverteilern 25 des Temperiermittelkreislaufs verbunden sind, welche im hier dargestellten Beispiel gleichzeitig Hauptzu- und Ableitung sind und über welche den Kapillarrohrmatten 1 mehrerer hintereinander angeordneter Wärmetauscher 2 das Temperiermittel zuführbar ist bzw. über welche es von diesen ableitbar ist. Um eine Beschädigung der am Kanalrand, beispielsweise an einem Uferrand eines Flussbetts positionierten Verteilrohre 1.1, Sammelrohre 1.2, flexiblen Schläuche 34 und der Anschlussverteiler 25 beispielsweise durch mechanische Einwirkungen auszuschließen, sind diese in Schutzgehäusen 35 angeordnet.
  • Um diese Ausführungsform des Wärmetauschers 2 leicht transportieren und installieren zu können, ist eine Breite des Wärmetauschers 2 auf eine Breite des jeweiligen Strömungskanals ausgelegt. Eine Längsausdehnung des Wärmetauschers 2, d. h. in Strömungsrichtung des Mediums M, ist beispielsweise an eine Größe der Kapillarrohrmatten 1 und/oder an Transportmöglichkeiten und/oder an jeweilige Installationsmöglichkeiten anpassbar.
  • Um eine optimale Wärmeübertragung zwischen dem Temperiermittel und dem Medium M sicherzustellen, sind in Strömungsrichtung des Medium M eine Mehrzahl dieser Wärmetauscher 2 hintereinander anordbar. So ist beispielsweise ein Flussbett oder ein Abwasserströmungskanal über eine vorgegebene Länge vollständig mittels der Wärmetauscher 2 auskleidbar, um das Flusswasser oder das Abwasser zur Kühlung des Temperiermittels zu nutzen, welches anschließend beispielsweise durch einen weiteren Wärmetauscher 2 zu einer Innenraumkühlung leitbar ist, oder um Flusswasser oder Abwasser, gegebenenfalls in Kombination mit einem Wärmepumpensystem, Wärme zu entziehen und zur Heizung von Innenräumen eines Gebäudes zu nutzen.
  • Wie alle dargestellten Ausführungsformen des Wärmetauschers 2 ist auch das Gehäuse 4 dieses Wärmetauschers 2, wie bereits beschrieben, mittels einer Vielzahl von Materialien herstellbar und dadurch auf einen jeweiligen Verwendungszweck optimierbar. Zum Einsatz in Wasser- und Abwasserströmungskanälen ist das Gehäuse 4 derart zu fertigen, dass es äußere Oberflächen aufweist, die mindestens eine mechanische, chemische und/oder biologische Beanspruchbarkeit des jeweiligen Strömungskanals aufweisen, in welchen sie eingesetzt sind.
  • So ist das Gehäuse 4 für einen in einem Wasserströmungskanal eingesetzten Wärmetauscher 2, beispielsweise in einem Fluss, vorzugsweise aus Stahl, um insbesondere eine hohe mechanische Beanspruchbarkeit sicherzustellen. Ein in einem Abwasserströmungskanal oder in einem Abwassersammelbehälter eingesetzter Wärmetauscher 2 weist vorzugsweise ein Gehäuse 4 aus Kunststoff auf, beispielsweise aus Schaumstoff, um insbesondere eine chemische und biologische Beständigkeit sicherzustellen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kapillarrohrmatte
    1.1
    Verteilrohr
    1.2
    Sammelrohr
    1.3
    Kapillarrohr
    2
    Wärmetauscher
    3
    Gitterhülse
    4
    Gehäuse
    5
    Seitenblech
    6
    Hülse
    7
    Innendeckel
    8
    Innenrahmen
    9
    Abstandsstutzen
    10
    Adapter
    11
    Aggregat zur Mediumförderung
    12
    Gehäuseeingang
    13
    Gehäuseausgang
    14
    Anschlussstück
    15
    Gehäusewand
    16
    Kondensatwanne
    17
    Kondensatablauf
    18
    Kondensatpumpe
    19
    Schwimmermodul
    20
    Mattenabstandshalter
    21
    Kapillarrohrabstandshalter
    22
    Halteschiene
    23
    Registerrahmen
    24
    Spannbügel
    25
    Anschlussverteiler
    26
    Entlüftungsventil
    27
    Innenfuß
    28
    Fuß
    29
    Zuleitungsrohr
    30
    Dichtungsmittel
    31
    Gehäuseabstandshalter
    32
    Verankerungsmittel
    33
    kanalartige Vertiefung
    34
    flexibler Schlauch
    35
    Schutzgehäuse
    K
    Kernbereich
    M
    Medium

Claims (29)

  1. Wärmetauscher (2) mit zumindest einer in einem Gehäuse (4) angeordneten Kapillarrohrmatte (1) aus Kunststoff, bestehend zumindest aus einem Verteilrohr (1.1), einem Sammelrohr (1.2) und dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren (1.3), welche von einem Temperiermittel durchströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wärmeaustausch ein flüssiges Medium (M) an zumindest einer Außenseite des Gehäuses (4) entlang strömt, wobei die Kapillarrohre (1.3) der Kapillarrohrmatte (1) über einen wesentlichen Teil ihrer Längenausdehnung flach an zumindest einer Gehäusewand (15) anliegen und von einem Dichtungsmittel (30) umschlossen sind.
  2. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiermittel Wasser, ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch oder eine Wärmeträgersuspension ist.
  3. Wärmetauscher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (M) Wasser oder Abwasser ist und/oder dass das Medium (M) verschmutzt und/oder schadstoffbelastet ist.
  4. Wärmetauscher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausformung des Gehäuses (4) mit einer Ausformung eines Wasser- oder Abwasserströmungskanals korrespondiert.
  5. Wärmetauscher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) aus Metall und/oder aus Kunststoff ist.
  6. Wärmetauscher (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) mit einem weiteren Wärmetauscher gekoppelt ist, wobei die zumindest eine Kapillarrohrmatte (1) in einen die beiden Wärmetauscher (2) verbindenden Temperiermittelkreislauf eingebunden ist.
  7. Wärmetauscher (2) mit zumindest einer in einem Gehäuse (4) angeordneten Kapillarrohrmatte (1) aus Kunststoff, bestehend zumindest aus einem Verteilrohr (1.1), einem Sammelrohr (1.2) und dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren (1.3), welche von einem Temperiermittel durchströmt sind, wobei zum Wärmeaustausch ein flüssiges Medium (M) durch das Gehäuse (4) an den Kapillarrohren (1.3) vorbeiströmt, wobei das Gehäuse (4) zumindest einen Gehäuseeingang (12) und einen Gehäuseausgang (13) zur Durchleitung des die Kapillarrohre (1.3) umströmenden flüssigen Mediums (M) durch das Gehäuse (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) als ein Druckbehälter ausgebildet ist, welcher zur Entlüftung an einer Oberseite ein Entlüftungsventil (26) aufweist und mit Ausnahme des Gehäuseeingangs (12) und des Gehäuseausgangs (13) flüssigkeitsdicht verschlossen ist, wobei zu einer Förderung des den Wärmetauscher (2) durchströmenden Mediums (M) im Bereich des Gehäuseeingangs (12) und/oder im Bereich des Gehäuseausgangs (13) ein als eine Pumpe ausgebildetes Aggregat (11) zur Mediumförderung angeordnet ist.
  8. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiermittel Wasser, ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch oder eine Wärmeträgersuspension ist.
  9. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (M) Wasser oder Abwasser ist und/oder dass das Medium (M) verschmutzt und/oder schadstoffbelastet ist.
  10. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kapillarrohrmatte (1) spiralförmig aufgerollt im Gehäuse (4) angeordnet ist.
  11. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kapillarrohrmatte (1) auf einer runden stabilisierenden Gitterhülse (3) aufgerollt ist, welche einen vorgegebenen Durchmesser aufweist, so dass im Zentrum der spiralförmig aufgerollten Kapillarrohrmatte (1) ein hohler Kernbereich (K) ausgebildet ist.
  12. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das an den Kapillarrohren (1.3) vorbeiströmende Medium (M) die spiralförmig aufgerollte Kapillarrohrmatte (1) radial und/oder parallel zu einer Wicklungsachse der Kapillarrohrmatte (1) durchströmt.
  13. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) zumindest ein Strömungsleitelement und/oder zumindest ein Dichtungselement zur Lenkung einer Strömungsführung des Mediums (M) zu den Kapillarrohren (1.3) angeordnet ist.
  14. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 7 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) aus Metall und/oder aus Kunststoff ist.
  15. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) mit einem weiteren Wärmetauscher gekoppelt ist, wobei die zumindest eine Kapillarrohrmatte (1) in einen die beiden Wärmetauscher (2) verbindenden Temperiermittelkreislauf eingebunden ist.
  16. Wärmetauscher (2) mit in einem Gehäuse (4) angeordneten Kapillarrohrmatten (1) aus Kunststoff, bestehend jeweils zumindest aus einem Verteilrohr (1.1), einem Sammelrohr (1.2) und dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren (1.3), welche von einem Temperiermittel durchströmt sind, wobei zum Wärmeaustausch ein flüssiges oder gasförmiges Medium (M) durch das Gehäuse (4) an den Kapillarrohren (1.3) vorbeiströmt, wobei die Kapillarrohrmatten (1) jeweils in einer Ebene aufgespannt und registerartig hintereinander und parallel zueinander im Gehäuse (4) angeordnet sind und wobei das flüssige oder gasförmige Medium (M) die Kapillarrohrmatten (1) durchströmt und wobei zwischen gegenüberliegenden Gehäusewänden (15) im Bereich der zumindest einen Kapillarrohrmatte (1) zumindest ein Gehäuseabstandshalter (31) angeordnet ist.
  17. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiermittel Wasser, ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch oder eine Wärmeträgersuspension ist.
  18. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium (M) Wasser, Abwasser oder Luft ist und/oder dass das Medium (M) verschmutzt und/oder schadstoffbelastet ist.
  19. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kapillarrohren (1.3) Kapillarrohrabstandshalter (21) angeordnet sind.
  20. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kapillarrohrmatten (1) Mattenabstandshalter (20) angeordnet sind.
  21. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) zumindest einen Gehäuseeingang (12) und einen Gehäuseausgang (13) zur Durchleitung des die Kapillarrohre (1.3) umströmenden Mediums (M) durch das Gehäuse (4) aufweist.
  22. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mit Ausnahme des Gehäuseeingangs (12) und des Gehäuseausgangs (13) flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht verschlossen ist.
  23. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Förderung des den Wärmetauscher (2) durchströmenden Mediums (M) im Bereich des Gehäuseeingangs (12) und/oder im Bereich des Gehäuseausgangs (13) ein Aggregat (11) zur Mediumförderung angeordnet ist.
  24. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) zumindest ein Strömungsleitelement und/oder zumindest ein Dichtungselement zur Lenkung einer Strömungsführung des Mediums (M) zu den Kapillarrohren (1.3) angeordnet ist.
  25. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) aus Metall, aus Kunststoff, aus Holz und/oder aus Gipskarton ist.
  26. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) eine Vorrichtung zum Auffangen und/oder zur Ableitung von Kondensat angeordnet ist.
  27. Wärmetauscher (2) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Kondensatpumpe (18) zum Abpumpen des Kondensats aus dem Gehäuse (4) umfasst.
  28. Wärmetauscher (2) nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) mit einem weiteren Wärmetauscher gekoppelt ist, wobei die zumindest eine Kapillarrohrmatte (1) in einen die beiden Wärmetauscher (2) verbindenden Temperiermittelkreislauf eingebunden ist.
  29. Verwendung des Wärmetauschers (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 28 als Heizvorrichtung, als Kühlvorrichtung und/oder als Bestandteil eines Wärmepumpensystems.
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