DE102012014826A1 - Flächenwärmeaustauscherelement und Verfahren zur Herstellung eines Flächenwärmetauscherelementes - Google Patents

Flächenwärmeaustauscherelement und Verfahren zur Herstellung eines Flächenwärmetauscherelementes Download PDF

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Kristina Bitter
Dieter Bitter
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Schmoele GmbH
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Schmoele GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0089Systems using radiation from walls or panels

Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem ein Flächenwärmetauscherelement (10), umfassend eine Trägerplatte (11) und ein daran befestigtes Rohrleitungssystem (12), welches zumindest abschnittsweise unter Zuhilfenahme von Wärmeübertragungselementen (24), wie z. B. Wärmeleitfolien, thermisch mit der Trägerplatte verbunden ist, wobei das Rohrleitungssystem wenigstens einen Zulauf (13) und einen Ablauf (14) umfasst. Die Besonderheit besteht unter anderem darin, dass zwischen dem Zulauf und dem Ablauf wenigstens ein erster Leitungszweig (16) und ein zweiter Leitungszweig (18) angeordnet ist, wobei die beiden Leitungszweige parallel geschaltet sind, und wobei die beiden Leitungszweige unterschiedliche Weglängen und unterschiedliche Querschnittsflächen (19, 21) aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Flächenwärmetauscherelement nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Flächenwärmetauscherelemente sind bekannt und weit verbreitet und werden von der Anmelderin seit Jahrzehnten entwickelt und gefertigt.
  • Beispielsweise aus der DE 20 2010 015 951 U1 geht ein Flächenwärmetauscherelement mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 hervor. Das dort beschriebene Flächenwärmetauscherelement dient der Bildung einer Kühldecke und wird hierzu mit weiteren gleich ausgebildeten Flächenwärmetauscherelementen seriell verbunden.
  • Ausweislich 3 der Druckschrift des Standes der Technik weist jedes Flächenwärmetauscherelement eine Trägerplatte auf, auf der ein Rohrmäander, ein sogenannte Rohrschleife, verläuft. Jedem Flächenwärmetauscherelement ist ein Zulauf und ein Ablauf zugeordnet, wobei in Folge der seriellen Verbindung mehrerer Flächenwärmetauscherelemente miteinander jeweils ein Abfluss eines ersten Flächenwärmetauscherelementes mit einem Zulauf eines benachbarten Flächenwärmetauscherelementes verbunden ist.
  • Die serielle Schaltung bietet in der Praxis erhebliche Vorteile, da das Rohrleitungssystem einfach durchströmt werden kann.
  • Es sind weitere, druckschriftlich nicht belegbare Flächenwärmetauscherelemente des Standes der Technik bekannt, bei denen das Rohrleitungssystem mehrere parallel zueinander geschaltete Leitungszweige aufweist. Hier ist es erheblich schwieriger, zufriedenstellende Durchströmungsbedingungen zu erzielen. Dafür ist bei diesen Systemen der Druckabfall geringer.
  • Nachteilig an den Flächenwärmetauscherelementen des Standes der Technik ist darüber hinaus, dass sie in ihrer Form und Abmessung weitgehend vorherbestimmt sind, und dass auf geänderte Anforderungen bautechnischer Art, beispielsweise bei einem größeren Projekt, nicht flexibel reagiert werden kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Flächenwärmetauscherelement des Standes der Technik derartig weiterzubilden, dass die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zulauf und dem Ablauf wenigstens ein erster Leitungszweig und ein zweiter Leitungszweig angeordnet ist, wobei die beiden Leitungszweige parallel geschaltet sind, und wobei die beiden Leitungszweige unterschiedliche Weglängen und unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen.
  • Das Prinzip der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass bei einem an sich bekannten Flächenwärmetauscherelement ein geändertes Rohrleitungssystem eingesetzt wird. Dieses umfasst nunmehr wenigstens zwei Leitungszweige, die relativ zueinander parallel geschaltet sind. Dies bedeutet, dass das Flächenwärmetauscherelement stromabwärts seines Zulaufes eine Verzweigungsstelle aufweist, an der sich das Rohrleitungssystem wenigstens in einen ersten Leitungszweig und einen zweiten Leitungszweig aufteilt. Die beiden Leitungszweige verlaufen ab der Verzweigungsstelle getrennt voneinander, und weisen unterschiedliche Wegstrecken, d. h. Leitungslängen oder Weglängen, auf.
  • Sie können auch beliebige, unterschiedliche Konturen aufweisen und so entlang der Trägerplatte unterschiedliche und stark voneinander abweichende Wege zurück legen. Die beiden Leitungszweige vereinigen sich an ihrem jeweiligen stromabwärtigen Ende in einem Vereinigungspunkt oder einem Zusammenflusspunkt oder einer Zusammenflussstelle, die stromaufwärts des Ablaufes liegt. Denkbar ist auch, dass der Zusammenflusspunkt den Ablauf ausbildet, bzw. auch alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die Verzweigungsstelle unmittelbar im Bereich des Zulaufes angeordnet ist.
  • Gemäß der Erfindung ist des weiteren vorgesehen, dass die beiden Leitungszweige unterschiedliche Querschnittsflächen, d. h. unterschiedlich große Querschnittsflächen, aufweisen. Dieses erfindungsgemäße Prinzip ermöglicht es, dass – obwohl die beiden Leitungszweige unterschiedliche Wegstrecken oder Weglängen aufweisen, durch die beiden Leitungszweige hindurch gleiche Volumenströme fließen, d. h. gleiche Volumina pro Zeiteinheit. Hierdurch kann entlang der gesamten Abschnitte der beiden Rohrleitungszweige etwa eine gleiche Kühlleistung pro Fläche erzeugt werden. Mithin wird die Kühlleistung entlang der flächigen Erstreckung der Trägerplatte im Wesentlichen vergleichmäßigt. Dies ist für die Funktion des Flächenwärmetauscherelementes insgesamt von erheblichem Vorteil.
  • Das erfindungsgemäße Flächenwärmetauscherelement weist eine Trägerplatte auf, die insbesondere aus Metall, z. B. aus Aluminium, besteht. Sie kann aber alternativ auch aus Gipskarton oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Das Rohrleitungssystem kann unmittelbar an der Trägerplatte befestigt sein, beispielsweise unter Zuhilfenahme von Klebstoffen oder Befestigungsmitteln, oder aber ausschließlich unter Zuhilfenahme eines Wärmeübertragungselementes an der Trägerplatte befestigt sein. Vorzugsweise ist das Rohrleitungssystem derartig von einem Wärmeübertragungselement übergriffen, dass die Leitungszweige, insbesondere zumindest die geradlinig ausgebildeten Abschnitte der Leitungszweige zwischen Wärmeübertragungselement und Trägerplatte angeordnet sind.
  • Das Wärmeübertragungselement kann eine herkömmliche Wärmeleitfolie sein, die streifenartig ausgebildet ist und im Wesentlichen entlang den Leitungszweigen angeordnet ist.
  • Das Rohrleitungssystem ist vorzugsweise aus Metall, weiter vorzugsweise aus Kupfer, gebildet. Denkbar ist aber auch der Einsatz anderer Materialien, wie beispielsweise von Kunststoff-Leitungen oder metallisch beschichteten Kunststoffen.
  • Das Rohrleitungssystem ist vorteilhaft derartig ausgebildet, und die Leitungszweige sind bezüglich ihrer Weglängen und ihrer Querschnitte vorteilhaft derartig dimensioniert, dass im Wesentlichen eine gleichmäßige thermische Kühlung der gesamten Fläche erzielt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass gleiche Volumenströme durch die unterschiedlichen Leitungszweige fließen.
  • Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, wenn laminare Strömungen innerhalb der Leitungszweige im Wesentlichen vermieden werden. Gewünscht wird die Erzielung turbulenter Strömungen, um den Wärmeaustausch zwischen dem in dem Rohrleitungssystem strömenden Medium, also der Kühlflüssigkeit, und dem Rohr zu begünstigen.
  • Die unterschiedlichen Querschnitte in den unterschiedlichen Leitungszweigen können z. B. dadurch erreicht werden, dass Rohre mit unterschiedlichen Innendurchmessern eingesetzt werden, die sämtlich kreisförmige Querschnitte besitzen. Alternativ können die unterschiedlichen Querschnitte in den unterschiedlichen Leitungszweigen dadurch erreicht werden, dass ausgehend von einem im Wesentlichen kreisförmigen Ausgangsrohr-Querschnitt eine Verformung durchgeführt wird, derart, dass beispielsweise der kreisförmige Querschnitt zu einem ovalförmigen Querschnitt reduziert wird. Dies kann beispielsweise in einem entsprechenden Rohrpress-Werkzeug erfolgen.
  • Von Vorteil ist gemäß der Erfindung, wenn sich die unterschiedlichen Querschnittsflächen entlang der Leitungszweige im Wesentlichen konstant erstrecken. Dies ist vorteilhaft zumindest entlang der Geraden, d. h. entlang der nicht gebogenen Leitungsabschnitte der Leitungszweige vorgesehen, wobei dies auf denkbar einfache Weise dadurch erreicht werden kann, indem der gerade Leitungsabschnitt im Rahmen eines Press-Schrittes im Querschnitt verformt wird. Dann findet die Querschnittsverformung entlang des gesamten geraden Leitungsabschnittes statt. Gebogene Abschnitte können von den Querschnittsänderungen ausgenommen werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Leitungszweig eine größere Weglänge auf als der zweite Leitungszweig. Weiter ist vorgesehen, dass der zweite, also kürzere Leitungszweig eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als der erste Leitungszweig. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich das Kühlmedium hinsichtlich der Durchflussvolumina oder Volumenströme gleichmäßig auf die beiden Leitungszweige aufteilt. Der erste, längere Leitungszweig kann beispielsweise einen Ausgangsquerschnitt behalten, z. B. einen kreisförmigen Querschnitt, der die größte Querschnittsfläche bietet, und der demgegenüber kürzere, zweite Leitungszweig kann eine Querschnittsverformung erfahren, derart, dass die Querschnittsfläche dieses zweiten Leitungszweiges gegenüber der Querschnittsfläche des ersten Leitungszweiges reduziert ist.
  • Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Querschnittsflächen des ersten Leitungszweiges und des zweiten Leitungszweiges entlang des jeweiligen Leitungszweiges im Wesentlichen konstant sind. Diese Ausgestaltung versteht sich derart, dass die Querschnittsflächen entlang wesentlicher Strecken der geraden Abschnitte der jeweiligen Leitungszweige im Wesentlichen konstant sind.
  • Gemäß einer weiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem Zulauf und dem Ablauf drei Leitungszweige vorgesehen und zueinander parallel geschaltet. Bei einer Variante dieser Ausführungsform weisen alle drei Leitungszweige unterschiedliche Weglängen auf, und weisen demzufolge auch drei unterschiedliche Querschnittsflächen auf. Analog zu der beschriebenen Funktionsweise bei zwei Leitungszweigen kann auch bei dieser Variante erreicht werden, dass durch alle drei Leitungszweige die gleichen Volumenströme fließen.
  • Gemäß einer zweiten Variante dieser Ausführungsform weisen zwei der drei Leitungszweige gleiche Weglängen und gleiche Querschnittsflächen auf, wohingegen der dritte Leitungszweig demgegenüber eine kleinere Weglänge und eine kleinere Querschnittsfläche aufweist. Hier kann beispielsweise eine Anordnung getroffen werden, bei der die drei Leitungszweige symmetrisch zueinander angeordnet sind, wobei der dritte Leitungszweig mit der kleineren Weglänge mittig zwischen dem ersten Leitungszweig und dem zweiten Leitungszweig angeordnet ist.
  • Vorteilhaft ist vorgesehen, wenn die Verzweigungspunkte der Leitungszweige und die Zusammenflusspunkte der Leitungszweige innerhalb der Kontur der Trägerplatte liegen. Auf diese Weise kann in weitgehend herkömmlicherweise eine Verbindung zwischen jeweils zwei Flächenwärmetauscherelementen nach herkömmlicher Art und mit herkömmlichen Werkzeugen erfolgen.
  • Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Leitungszweig mit der größten Querschnittsfläche einen kreisförmigen Querschnitt oder einen einseitig abgeflachten, im Wesentlichen D-förmigen Querschnitt aufweist. Dies ermöglicht einen Rückgriff auf herkömmliche Rohre.
  • Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Flächenwärmetauscherelement als vorkonfektioniertes Paneel einer in einem Gebäuderaum montierbaren Kühldecke ausgebildet ist. Diesbezüglich wird verwiesen auf die eingangs beschriebene Gebrauchsmusteranmeldung der Anmelderin, deren Inhalt hiermit, auch zum Zwecke der Bezugnahme auch auf einzelne Merkmale, zum Zwecke der Vermeidung von Wiederholungen, hiermit in den Inhalt der vorliegenden Patentanmeldung mit eingeschlossen wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren nach Anspruch 10.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscherelementes weist die Besonderheit auf, dass die unterschiedlichen Querschnittsflächen der unterschiedlichen Leitungszweige durch Verformung eines im Wesentlichen kreisförmigen Ausgangsquerschnittes gebildet sind. Weiter vorteilhaft kann dieses Verfahren Anwendung finden, wenn die im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmigen Rohre, oder ggf. im Querschnitt auch im Wesentlichen D-förmigen Rohre, zunächst auf der Trägerplatte montiert werden, und im Zuge der Befestigung des Rohrleitungssystems an der Trägerplatte und/oder im Zuge der Befestigung der Wärmeübertragungselemente an der Trägerplatte und/oder dem Rohrleitungssystem eine Verformung der Rohrquerschnitte zur Erzielung unterschiedlicher Querschnittsflächen vorgenommen wird.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen, sowie anhand der nachfolgenden, in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 in einer schematischen, teilgeschnittenen Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscherelementes, wobei an der im Wesentlichen rechteckförmigen Trägerplatte ein Rohrleitungssystem befestigt ist, dessen gerade Abschnitte der Leitungszweige von Wärmeleitfolien übergriffen sind,
  • 2 in einer teilgeschnittenen, schematischen Ansicht einen Schnitt durch einen Teilbereich des Flächenwärmetauscherelementes der 1 etwa entlang Schnittlinie II-II zur Veranschaulichung der Grundstruktur des Flächenwärmetauscherelementes,
  • 3 in einer teilgeschnittenen Ansicht etwa entlang Schnittlinie III-III in 1 die Struktur und der Verlauf der unterschiedlichen Querschnitte der drei Leitungszweige,
  • 4 eine teilgeschnittene, schematische Darstellung eines Teilbereiches des Flächenwärmetauscherelementes der 1 etwa entlang Schnittlinie IV-IV in 1 in einer Darstellung gemäß 3,
  • 5 in einer teilgeschnittenen, schematischen Darstellung einen Schnitt durch das Flächenwärmetauscherelement der 1 etwa entlang Schnittlinie V-V in 1 in einer Darstellung gemäß 3,
  • 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscherelementes in einer Darstellung ähnlich 1, und
  • 7 eine teilgeschnittene, schematische Ansicht durch das Flächenwärmetauscherelement der 6 etwa entlang Schnittlinie VII-VII in 6.
  • In der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden einige Aspekte der Erfindung beschrieben. Der nachfolgenden Figurenbeschreibung sei vorangestellt, dass der Übersichtlichkeit halber gleiche oder miteinander vergleichbare Teile oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen, teilweise unter Hinzufügung kleiner Buchstaben bezeichnet sind.
  • Das erfindungsgemäße Flächenwärmetauscherelement 10 ist in 1 in einer Draufsicht gezeigt. Man erkennt, dass ein Rohrleitungssystem 12 auf einer Trägerplatte 11, z. B. aus Metall, befestigt ist. Das Rohrleitungssystem 12 weist am oberen linken Randbereich einen Zulauf 13 auf, der der Verbindung mit einem Ablauf eines nicht dargestellten, weiteren, ggf. identisch ausgebildeten Flächenwärmetauscherelementes 10 dient. Das Flächenwärmetauscherelement 10 gemäß 1 weist an der oberen rechten Ecke etwa bei 14 einen Ablauf auf. Durch das Flächenwärmetauscherelement 10 hindurch fließt Kühlmedium entlang der dargestellten Pfeile.
  • Das im Bereich des Zulaufes in das Rohrleitungssystem 12 des Flächenwärmetauscherelementes 10 hinein eintretende Medium teilt sich in einen ersten Medienstrom auf, der dem Pfeil P1 folgt und einen zweiten Medienstrom, der dem Pfeil P2 folgt. Die beiden Teilmedienströme trennen sich im Bereich der Verzweigungsstelle 22a. Der Medienstrom entlang des Pfeils P2 gelangt zu einer zweiten Verzweigungsstelle 22b, an der sich dieser Teilstrom nochmalig aufteilt in einen entlang des Pfeils P3 und einen entlang des Pfeils P4 fließenden Medienstroms.
  • Der Medienstrom P1 durchfließt einen ersten Leitungszweig 16, der, bezogen auf die übrigen Leitungszweige die größte Weglänge oder Wegstrecke aufweist. Der Medienstrom P3 durchströmt den zweiten Leitungszweig 17, der eine mittlere Weglänge aufweist, und der Medienstrom P4 durchströmt einen dritten Leitungszweig 18, der die kürzeste Weglänge aufweist.
  • Damit die entlang der drei Pfeile P1, P3 und P4 strömenden Medienströme etwa gleich groß sind, also jeweils etwa gleiche Volumina pro Zeiteinheit durch die drei Leitungszweige 16, 17 und 18 hindurch strömen, sind deren jeweilige Querschnittsflächen 19, 20 und 21, wie aus 3 ersichtlich, unterschiedlich ausgebildet. Dem Leitungszweig 16 mit der größten Weglänge ist die größte Querschnittsfläche 19 zugeordnet, die beim Ausführungsbeispiel kreisförmig ist. Dem Leitungszweig 18 mit der kürzesten Weglänge ist die kleinste Querschnittsfläche 21 zugeordnet, die durch ein deutliches Verflachen eines kreisförmigen Ausgangsquerschnittes in Folge eines Pressschrittes erlangt werden kann.
  • Der Leitungszweig 17 mit der mittleren Weglänge weist auch eine mittlere Querschnittsfläche 20 auf, wie aus 3 ersichtlich. Diese mittlere Querschnittsfläche 20 ist größer als die kleinste Querschnittsfläche 21, aber kleiner als die größte Querschnittsfläche 19.
  • Durch Ausbildung und Dimensionierung der entsprechenden Querschnittsflächen 19, 20, 21 im Bezug auf die unterschiedlichen Weglängen der drei Leitungszweige 16, 17, 18 wird erreicht, dass die Medienströme gleich verteilt werden. Hierdurch kann eine Homogenisierung der Kühlleistung entlang der Fläche der Trägerplatte 11, bzw. entlang der räumlichen Erstreckung des Flächenwärmetauscherelementes 10 erreicht werden.
  • Zur Verdeutlichung sei an dieser Stelle angemerkt, dass der bezüglich 1 obere Leitungsabschnitt einen Verschlussstopfen 15 aufweist und entlang der Strecke T nicht durchströmt wird. Im Prinzip ist die gesamte Rohrstrecke T auch nicht erforderlich und kann entfallen. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Verschlussstopfen 15 lediglich aus fertigungstechnischen Gründen vorgesehen.
  • Wie aus 1 ersichtlich, verfügt das Rohrleitungssystem 12 und auch die drei unterschiedlichen Leitungszweige 16, 17, 18 über wesentliche Abschnitte, die geradlinig ausgebildet sind, d. h. krümmungsfrei ausgebildet sind.
  • Entlang der überwiegenden Strecken der gerade ausgebildeten Rohrleitungsabschnitte sind Wärmeleitbleche 24 oder Wärmeleitfolien angeordnet. Diese übergreifen die entsprechenden Rohrleitungen 12 derart, dass die Rohrleitung gewissermaßen zwischen Wärmeleitfolie 24 und Trägerplatte 11 gefangen ist, sodass ein sehr guter Wärmetausch ermöglicht wird.
  • Von Bedeutung für die Erfindung ist, dass die unterschiedlichen Querschnittsflächen 19, 20, 21 nicht nur punktstellenartige Einschnürungen bilden, sondern sich vorzugsweise im Wesentlichen konstant entlang im Wesentlichen der gesamten oder zumindest überwiegenden geraden Abschnitte der Leitungszweige 16, 17, 18 erstrecken. Anders ausgedrückt ist es von erheblichem Vorteil, wenn überall dort, wo Leitungsabschnitte der Leitungszweige von Wärmeleitfolie 24 übergriffen werden, auch konstante Querschnitte 19, 20, 21 der Leitungszweige 16, 17, 18 vorgesehen sind.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 ist ein Flächenwärmetauscherelement 10 vorgesehen, welches im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist und drei im Wesentlichen zueinander parallel ausgebildete Leitungszweige 16, 17 und 18 aufweist. Der Zulauf 13 mündet in einen Stutzen 25a, der als eine Art Verteiler die eingehenden Volumenströme auf die drei Leitungszweige 16, 17 und 18 aufteilt. Der mittlere Leitungszweig 18 weist einen Querschnitt mit einer Querschnittsfläche 21a auf, die gegenüber der jeweiligen Querschnittsfläche 19a, 20a der beiden äußeren Leitungszweige 16, 17 deutlich reduziert ist. Auch hierdurch wird erreicht, dass die Volumenströme P1, P2, P3 entlang der drei Leitungszweige 16, 17, 18 im Wesentlichen gleich gehalten sind, um die Kühlleistung oder den thermischen Austausch entlang der Fläche der Trägerplatte 11 zu vergleichmäßigen. Im Bereich des Ablaufes 14 ist ein weiterer analog ausgebildeter Stutzen 25b als eine Art Sammelstutzen vorgesehen, der die drei Leitungszweige 16, 17, 18 wieder zusammenführt.
  • Die Trägerplatte 11 kann beispielsweise aus Metall oder Gipskarton oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die Verbindung zwischen Rohrleitungssystem 12 und Trägerplatte 11 kann ausschließlich unter Zuhilfenahme der Wärmeleitfolie 24 erfolgen. Es kann allerdings zusätzlich oder auch alternativ zu dieser Befestigung auch eine Klebung zwischen Rohrleitungssystem 12 und Trägerplatte 11 vorgesehen sein, oder eine andere geeignete Art der Befestigung erfolgen, wie sie im Stand der Technik an sich bekannt ist.
  • Die Trägerplatte kann abschnittsweise oder vollständig auch gelocht sein und auf der dem Gebäuderaum abgewandten Seite ggf. auch mit Vlies bedeckt sein. Soweit die vorliegende Patentanmeldung von einem Flächenwärmetauscherelement zum Zwecke der Kühlung spricht, welches Verwendung in einer Kühldecke findet, kann das gleiche Prinzip auch im Rahmen einer Heizdecke vorgesehen werden, und ist von der Erfindung mit umfasst. In diesem Falle wird kein Kühlmedium sondern ein Heizmedium durch das Rohrleitungssystem befördert.
  • Die erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscherelemente 10 werden vorzugsweise als eine vormontierte Baueinheit gefertigt und an einer Decken-Unterkonstruktion vormontiert. Die Decken-Unterkonstruktion kann beispielsweise mehrere Metallprofile aufweisen, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Das erfindungsgemäße Flächenwärmetauscherelement kann in an sich bekannter Weise an diesen Metallprofilen festgelegt oder eingehängt werden.
  • Sodann kann das Flächenwärmetauscherelement von einer Gipskartonplatte unterseitig beaufschlagt werden, wobei die Gipskartonplatte an den Metallprofilen festgeschraubt wird. Die dem zu kühlenden oder zu heizenden Gebäuderaum abgewandte Seite der Gipskartonplatte kann in bündiger, flächiger Anlage zu der entsprechenden Auflageseite der Trägerplatte angeordnet sein, so dass sich ein guter thermischer Kontakt zwischen Trägerplatte und Gipskartonplatte ergibt.
  • Zur Fertigung eines erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscherelementes mit einem mehrere Leitungszweige 16, 17, 18 umfassenden Rohrleitungssystem 12, dessen Leitungszweige unterschiedliche Querschnittsflächen 19, 20, 21 aufweisen, kann entweder vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Leitungszweige durch Rohre mit unterschiedlichen Ausgangsquerschnitten bereitgestellt werden, und beispielsweise kreisförmige Innenquerschnitte aufweisen, die von unterschiedlichen Innendurchmessern vorgegeben sind. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die unterschiedlichen Querschnittsflächen der unterschiedlichen Leitungszweige durch Verformung eines gleichen Ausgangsmaterials, nämlich durch Veränderung, z. B. durch Quetschung, eines im Querschnitt kreisförmigen Ausgangsmaterials erzielt werden.
  • In diesem Zusammenhang ist ein vorteilhaftes Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine solche Pressung oder Quetschung zur Veränderung des Querschnittes erst zu dem Zeitpunkt erfolgt, an dem das Rohrleitungssystem 12 an der Trägerplatte 11 befestigt wird.
  • Beispielsweise kann im Falle einer Befestigung des Rohrleitungssystems an der Trägerplatte unter Zuhilfenahme einer Klebung oder im Zuge der Befestigung des Rohrleitungssystems an der Trägerplatte durch Übergreifen des Rohrleitungssystems durch eine Wärmeleitfolie an der Trägerplatte durch ein Werkzeug eine Kraft auf das Rohrleitungssystem ausgeübt werden, die das Rohrleitungssystem unmittelbar oder mittelbar gegen die Trägerplatte beaufschlagt. Im Zuge dieser Beaufschlagung kann auch eine Verformung der Rohrquerschnitte stattfinden um die unterschiedlichen Querschnittsflächen in unterschiedlichen Leitungszweigen bereitzustellen.
  • Von der Erfindung umfasst ist auch eine Kühldecke, die aus mehreren erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscherelementen zusammengesetzt ist. Vorzugsweise ist gemäß der Erfindung eine seriell geschaltete Anordnung von Flächenwärmetauscherelementen vorgesehen, wobei jeweils ein Ablauf eines ersten Flächenwärmetauscherelementes mit dem Zulauf eines benachbarten Flächenwärmetauscherelementes verbunden wird, so dass in Summe mehrere Flächenwärmetauscherelemente seriell geschaltet sind und das Wärmetauschmedium, also insbesondere das Kühlmedium, nacheinander mehrere Flächenwärmetauscherelemente durchströmt.
  • Das erfindungsgemäße Flächenwärmetauscherelement 10 kann auch eine Trägerplatte 11 aus Metall umfassen, die auf eine Gipskartonplatte aufgeklebt wird.
  • Die Kontur der Trägerplatte 11 ist in den Figuren mit K bezeichnet. Vorteilhafterweise ist die Verzweigungsstelle 22a, 22b und die Zusammenflussstelle 23a, 23b der Leitungszweige 16, 17, 18 des erfindungsgemäßen Flächenwärmetauscherelementes 10 innerhalb der Kontur K der Trägerplatte angeordnet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202010015951 U1 [0003]

Claims (10)

  1. Flächenwärmetauscherelement (10), umfassend eine Trägerplatte (11) und ein daran befestigtes Rohrleitungssystem (12), welches zumindest abschnittsweise unter Zuhilfenahme von Wärmeübertragungselementen (24), wie z. B. Wärmeleitfolien, thermisch mit der Trägerplatte verbunden ist, wobei das Rohrleitungssystem wenigstens einen Zulauf (13) und einen Ablauf (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zulauf und dem Ablauf wenigstens ein erster Leitungszweig (16) und ein zweiter Leitungszweig (18) angeordnet ist, wobei die beiden Leitungszweige parallel geschaltet sind, und wobei die beiden Leitungszweige unterschiedliche Weglängen und unterschiedliche Querschnittsflächen (19, 21) aufweisen.
  2. Flächenwärmetauscherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungszweig (16) eine größere Weglänge aufweist als der zweite Leitungszweig (18), und wobei der zweite Leitungszweig eine kleinere Querschnittsfläche (21) aufweist, als der erste Leitungszweig.
  3. Flächenwärmetauscherelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen (19, 21) des ersten Leitungszweiges (16) und des zweiten Leitungszweiges (18) entlang des jeweiligen Leitungszweiges im wesentlichen konstant sind.
  4. Flächenwärmetauscherelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zulauf (13) und dem Ablauf (14) wenigstens ein erster Leitungszweig (16), ein zweiter Leitungszweig (17) und ein dritter Leitungszweig (18) angeordnet ist, wobei die drei Leitungszweige parallel geschaltet sind.
  5. Flächenwärmetauscherelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Leitungszweige (16, 17, 18) unterschiedliche Weglängen und unterschiedliche Querschnittsflächen (19, 20, 21) aufweisen.
  6. Flächenwärmetauscherelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Leitungszweige (16, 17) der drei Leitungszweige gleiche Weglängen und gleiche Querschnittsflächen aufweisen (6, 7), und der dritte Leitungszweig (18) demgegenüber eine keinere Weglänge und eine kleinere Querschnittsfläche (21) aufweist.
  7. Flächenwärmetauscherelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verzweigungspunkte (22a, 22b) und die Zusammenflusspunkte (23a, 23b) der Leitungszweige innerhalb der Kontur der Trägerplatte liegen.
  8. Flächenwärmetauscherelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungszweig (16) mit der größten Querschnittsfläche (21) einen kreisförmigen Querschnitt oder einen einseitig abgeflachten, im wesentlichen D-förmigen Querschnitt aufweist.
  9. Flächenwärmetauscherelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenwärmetauscherelement (10) als vorkonfektioniertes Paneel einer in einem Gebäuderaum montierbaren Kühldecke ausgebildet ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Flächenwärmetauscherelementes (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Querschnittsflächen (21) der unterschiedlichen Leitungszweige (16, 17, 18) durch Verformung eines im wesentlichen kreisförmigen Ausgangsquerschnittes gebildet sind.
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