DE19722029B4 - Wärmetauscher - Google Patents

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Abstract

Wärmetauscher (11, 19, 20) für Fassaden, Sonnenkollektoren und Raumteiler, wobei der Wärmetauscher (11, 19, 20) einen Hohlraum (16) zwischen einer frontseitigen Glasplatte (12), einer Rückplatte (13, 23), einem randleistenförmigen Abstandhalter (14) und eine luft- und wasserdichte äußere Versiegelung (15) aufweist, wobei das Medium einen als Kissen ausgebildeten Körper (1, 10, 21, 26) durchströmt und diesen erwärmt bzw. kühlt, und wobei der Körper (1, 10, 21, 26), der den Hohlraum (16) ausfüllt oder nahezu ausfüllt, aus einem elasti schen oder wenigstens geringfügig dehnbaren Werkstoff besteht und für einen optimalen Wärmeübergang wenigstens an der frontseitigen Glasplatte (12) großflächig unter Druck bzw. unter Vorspannung anliegt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für Fassaden, Sonnenkollektoren und Raumteiler.
  • In der nicht vorveröffentlichten DE 197 09 739 A1 ist ein heizbarer Plattenkörper offenbart, bei dem zwischen einer Glasplatte und einer Unterplatte ein geschlossener Hohlraum für Heizleitungen vorgesehen ist. Zwischen den Heizleitungen und der Frontplatte bzw. der Glasplatte liegt entweder ein freier Zwischenraum oder es besteht mehr oder weniger eine Linienberührung von Glasplatte und Heizleitung. Das Luftpolster bzw. die Linienberührung stellt einen nicht ausreichenden Wärmeübergang zwischen den Heizleitungen und der Glasplatte dar. Somit ist der Wärmefluss beeinträchtigt.
  • In der DE 41 32 870 A1 ist ein Wandheizkörper beschrieben und dargestellt, wobei in Sandwichbauweise eine Heizleitung zwischen zwei Gipskartonplatten angeordnet ist, die rundum von einem Rahmen verschlossen werden. Für die Wärmeübertragung zwischen der Gipskartonplatte und dem Rahmen bzw. der Heizleitung ist ein wärmeleitendes Blech vorgesehen.
  • In der DE 296 00 420 U1 ist ein Thermoelement beschrieben, das eine untere und eine obere Folienbahn aufweist, welche Durchlaufkanäle bilden.
  • Die DE 77 22 019 U1 zeigt eine Einrichtung zur Erwärmung von Wasser durch Licht- und Infrarotstrahlung.
  • Die DE 26 02 928 A1 bezieht sich auf einen Sonnenkollektor aus flexiblen Wandteilen, die erst durch ein durchströmendes flüssiges oder gasförmiges Wärmemedium so gestützt werden, dass der Sonnenkollektor seine endgültige Form erhält.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wärmetauscher, der sowohl als Heiz- oder als Kühlkörper Verwendung findet, den Wärmeübergang zu verbessern.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe entsprechend den in Anspruch 1 genannten Merkmalen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß liegt eine nahezu vollflächige Druckverbindung zwischen Glasplatte und Rückplatte aufgrund des Druckes des Mediums in dem Körper vor. Der Druck führt zu einer Erhöhung der Flächenpressung zwischen dem Körper und den genannten Platten bei Eliminierung von Lufteinschlüssen. Diese Flächenpressung wird noch mehr unterstützt, wenn der Körper aus einem elastischen oder wenigstens geringfügig dehnbaren Werkstoff besteht. Dadurch liegt der geforderte Wärmeübergang vor. Auch wird der Hohlraum des Wärmetauschers durch den Körper vollständig bzw. fast vollständig ausgefüllt und eine nicht gewünschte Isolierung durch Luft vermieden.
  • Durch das Einbringen des Körpers in den Hohlraum wird das Heiz- oder Kühlmedium in diesem Hohlraum zusätzlich eingebunden, so daß auf den Randverbund des Plattenkörpers bzw. des Wärmetauschers keine große Belastung ausgeübt wird. Sollte der Körper infolge äußerer Einflüsse undicht werden, wird das Medium durch den Randverbund im Hohlraum gehalten, so daß ausreichend Zeit zur Reparatur besteht und Schäden vermieden werden.
  • Um die Flächenverbindung zur Front- bzw. Rückplatte zu verbessern, ist zwischen dem Körper und Front- bzw., Rückplatte eine zusätzliche Verklebung angebracht, welche durch Druckerhöhung des Körpers im Hohlraum mit kurzfristig starkem Überdruck wirksam wird.
  • Vorteilhaft ist auch die wahlweise Anbringung der Anschlußstücke für den Zu- und Abfluß des Mediums am Körper an den Stirnseiten und/oder rechtwinklig dazu an den großen Flächen. Dementsprechend sitzen dann die Anschlußstücke stirnseitig und/oder rechtwinklig dazu an der frontseitigen Glasplatte des Wärmetauschers. Lufteinschlüsse im Umfeld der Anschlußstücke treten nicht auf.
  • Der Wärmetauscher besitzt eine große Heiz- bzw. Kühlleistung bei sehr geringer Bautiefe. Sie entsprichtohne zusätzliche Konvektionseinrichtung- etwa der Dikke einer herkömmlichen Isolierglasscheibe.
    •
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
  • Es zeigt:
  • 1 ein Kissen eines Wärmetauschers in perspektivischer Ansicht;
  • 2 einen Schnitt II-II nach 1;
  • 3 ein weiteres Kissen im Schnitt;
  • 4 und 5 Wärmetauscher in gebogener und abgewinkelter Form;
  • 6 einen Schnitt VI-VI nach 4;
  • 7 ein weiteres Kissen;
  • 8 einen plattenförmigen Wärmetauscher im Schnitt;
  • 9 einen Schnitt IX-IX nach 8;
  • 10 einen plattenförmigen Sonnenkollektor im Schnitt; und
  • 11 eine Glasfassade mit einem Wärmetauscher.
  • Nach 1 weist ein Kissen 1 eine flache Bauform mit zwei Anschlußstücken 2, 3 an einer Stirnseite 4 auf.
  • Im Innern des Kissens 1 liegt eine labyrinthförmige Strömungsführung 5 mit längs- und querverlaufenden Stegen 6, 7, siehe 2. Die Strömungsführung 5 ist einstückig mit dem Kissen 1 und bildet einen Strömungskanal 8. Ein nicht dargestelltes Medium wird dem Kissen 1 über ein Anschlußstück 2 zugeführt, durch strömt den Strömungskanal 8 in Richtung des Pfeiles 9 und tritt durch ein Anschlußstück 3 aus dem Kissen 1 wieder aus.
  • Nach 3 sind bei einem Kissen 10 die Anschlußstükke 2, 3 diagonal zueinander angeordnet Eine Strömungsführung 5 ist hier nicht erforderlich.
  • Ein Wärmetauscher 11 entsprechend 4 weist das elastische, aufblähbare Kissen 1 gemäß den 1 und 2 auf. Der Wärmetauscher 11 besteht aus einer Frontplatte 12 und aus einer Rückplatte 13, beide aus einem geeigneten Glas oder einem durchsichtigen Kunststoff. Ein randleistenförmiger Abstandhalter 14 ist mit einer luft- und wasserdichten Versiegelung 15 versehen, die entsprechend einer Isolierglasscheibe auch die Frontplatte 12 und die Rückplatte 13 miteinander verbindet und abdichtet.
  • Zur Montage des Kissens 1 wird dieses vor der Versiegelung in einen Hohlraum 16 des Wärmetauschers 11 gelegt und die Anschlußstücke 2, 3 aus dem Abstandhalter 14 herausgeführt. Das Kissen 11 ist allseitig mit einer Klebeschicht 17 versehen. Nach dem Anbringen der Versiegelung 15 wird das Kissen 1 kurzzeitig einem Überdruck ausgesetzt, so daß das Kissen 1 im Hohlraum 16 vollflächig verklebt ist. Durch diese vollflächige Druckverbindung zwischen Front- und Rückplatte 12, 13 findet ein optimaler Wärmeaustausch statt. Dadurch erfolgt nach vorne über die Frontplatte 12 die Wärmeabstrahlung, sowie nach hinten, wenn gewünscht, über Konvektion, siehe die große Oberfläche 18 eines Wärmetauschers 19 nach den 8 und 9. Bei Bruch der Frontplatte 12 und/oder der Rückplatte 13 bewirkt die Klebeschicht 17, daß keine Glassplitter von dem Wärmetauscher 11 abfallen. Eine Verletzungsgefahr ist daher sicher vermieden. Ein Auslaufen des Mediums ist durch das Kissen 1 ebenfalls sicher verhindert.
  • Nach 5 liegt ein abgewinkelter Wärmetauscher 20 vor.
  • Ein Kissen 21 besteht nach 7 aus einem zweikanaligen, spiralig liegenden Schlauch 22 mit den Anschlußstücken 2 und 3.
  • Entsprechend den 8 und 9 besteht bei dem Wärmetauscher 19 eine Rückplatte 23 mit vertikalen Luft kanälen 24 aus Stahlblech. Ein Hohlkörper 26 besteht aus Kupfer und ist mit den Anschlußstücken 2,3 versehen.
  • Ein Sonnenkollektor 25 weist nach 10 drei Glasplatten 12, 27, 28, zwei Hohlräume 16, 30, ein schwarzes Kissen 29, Abstandshalter 14 und Versiegelung 15 auf. Ein äußerer Hohlraum 30 dient zur Isolierung. Die Glasplatte 12 ist mit einer Spiegelschicht 31 versehen, so daß die Energieausbeute des Kissens 29 gesteigert ist. Vorteilhaft ist, daß über die gesamte Fläche des Sonnenkollektors 25 die Sonnenstrahlung ausgenützt wird. Besteht das Kissen 29 aus transparentem, lichtdurchlässigem oder sogar durchsichtigem Werkstoff, so können sämtliche Platten 12, 27, 28 ebenfalls durchsichtig sein. Damit ist der Sonnenkollektor 25 als Fensterscheibe einsetzbar und verleiht einer Fensterfassade eine zusätzliche Funktion.
  • Nach 11 sind in einer Glasfassade 32 einer Wand 33 ein plattenförmiger Wärmetauscher 34 mit einem prinzipiellen Aufbau entsprechend dem Wärmetauscher 11 und der durchsichtige Sonnenkollektor 25 eingesetzt. Die Versorgungsleitungen 35, 36 für die Anschlußstücke 2, 3 des Sonnenkollektors 25 verlaufen in einer Fassadenstrebe 37. Demgegenüber liegen die Anschlußstücke 2, 3 des Wärmetauschers 34 randseitig in einer Fläche 38 der Frontplatte 39.

Claims (13)

  1. Wärmetauscher (11, 19, 20) für Fassaden, Sonnenkollektoren und Raumteiler, wobei der Wärmetauscher (11, 19, 20) einen Hohlraum (16) zwischen einer frontseitigen Glasplatte (12), einer Rückplatte (13, 23), einem randleistenförmigen Abstandhalter (14) und eine luft- und wasserdichte äußere Versiegelung (15) aufweist, wobei das Medium einen als Kissen ausgebildeten Körper (1, 10, 21, 26) durchströmt und diesen erwärmt bzw. kühlt, und wobei der Körper (1, 10, 21, 26), der den Hohlraum (16) ausfüllt oder nahezu ausfüllt, aus einem elasti schen oder wenigstens geringfügig dehnbaren Werkstoff besteht und für einen optimalen Wärmeübergang wenigstens an der frontseitigen Glasplatte (12) großflächig unter Druck bzw. unter Vorspannung anliegt.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kissen (21) aus einem zweikanaligen, spiralig liegenden, elastischen Schlauch (22) besteht.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1, 10, 21, 26) aus wenigstens einem, der Tiefe des Hohlraumes (16) entsprechenden, großflächigen, weitgehend formstabilen Hohlkörper (26) aus einem, wenigstens geringfügig elastischen und wärmeleitenden Werkstoff besteht, wie Metall, Metallbestandteile aufweisenden Kunststoff oder Glas.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1, 10, 21, 26) luft- und wasserdicht, schwarz, farbig, transparent oder durchsichtig, temperaturstabil und gegen ultraviolette Strahlen beständig ist, wobei der Körper (1, 10, 21, 26) wenigstens mit der frontseitigen Glasplatte (12) einen innigen Kontakt aufweist.
  5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (11, 19, 20) eben, gebogen, oder abgewinkelt ist.
  6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Sonnenkollektor (25) ausgebildet ist, wobei drei Glasplatten (12, 27, 28) zwei Hohlräume (16, 30) bilden, die ersten beiden Glasplatten (27, 28) den ersten, leer bleibenden Hohlraum (30) begrenzen und durchlässig für Wärmestrahlen sind, und im zweiten, durch die Frontplatte (12) und die dazwischen liegende Glasplatte (27) begrenzten Hohlraum (16) der vom Medium durchströmte Körper (29) angeordnet ist.
  7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontplatte (12) eine wärmereflektierende Schicht (31) aufweist.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1, 10, 21, 26) wenigstens zwei Anschlussstücke (2, 3) nach außen für den Zu- und Abfluss des Mediums aufweist.
  9. Wärmetauscher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussstücke (2, 3) in der großen Fläche (38) des Körpers (1, 10, 21, 26) und/oder stirnseitig angeordnet sind.
  10. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückplatte (23) an ihrer freien Außenfläche mit einer großen Oberfläche (18) wie Rippen, für Luftkanäle (24) versehen ist.
  11. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1, 10, 21, 26) Strömungsführungen (5) für einen einkreisigen oder mehrkreisigen Umlauf des Mediums aufweist.
  12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsführung (5) einstückig mit dem Körper (1, 10, 21, 26) oder separat ausgebildet und mit diesem verklebt, verschweißt oder durch Vulkanisation verbunden ist.
  13. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Körper (1, 10, 21, 26) und der aus Glas bestehenden Frontplatte (12) und/oder der Rückplatte (13, 23) eine Klebeschicht (17) liegt.
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