DE2361352C2 - Wärmetauscher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es ist bekannt, mittels einer Wärmepumpe zu heizen, wobei der Umgebung, 7. B. der Atmosphäre, dem Erdreich, Gewässern etc. Energie r -Uzogen wird. Ein in einem Wärmetauscher strömendes Arbeitsmedium wird von der Umgebung erwärmt und dabei verdampft. Durch Komprimierung des Dampfes wird dieser erwärmt und dem erwärmten Dampf in einem zweiten Wärmetauscher seine Energie entzogen. Der abgekühlte Dampf wird dann expandiert, wobei er sich abkühlt und wieder verflüssigt. Dieser sich ständig wiederholende Kreislauf vollzieht sich in einem geschlossenem System. Die für die Komprimierung erforderliche Energie beträgt ca. 30—40% der erzielbaren Heizenergie (»Escher Wyss Mitteilungen«, 1941, Seiten 50—63).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmetauscher nach dem Hauptpatent so auszugestalten, daß er in besonders günstiger Weise für das Heizen mit Wärmepumpen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs erfaßte gelöst.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist darin zu sehen, daß es nunmehr möglich ist, in wirtschaftlicher Weise große Flächen zu beheizen. Dazu wird das Medium, das in dem geschlossenen System vorgesehen ist, zumindest in einem Wärmetauscher komprimiert, wobei es sich erwärmt und zumindest einen Teil seiner Wärme an die zu beheizende Fläche abgibt. Das abgekühlte Medium wird dann über Verbindungsrohre zumindest einem Wärmetauscher zugeführt und dort expandieri. wobei es sich stark abkühlt. Dabei ist es wesentlich, daß die Temperatur, auf die sich das Medium beim Expandieren abkühlt, niedriger ist als die den Wärmelauscher von außen umgebende Temperatur, so daß sich das abgekühlte Mrdiuni wieder auf die Außentemperatur erwärmen kann. Das wiedererwärmte Medium wird sodann wieder komprimiert und der Vorgang beginnt von neuem.

Es wird also mittels des einen Wärmetauschers der diesen Wärmetauscher umgebenden Atmosphäre Wärme entzogen und der den anderen Wärmetauscher umgebenden Atmosphäre zugeführt. Die einzige Energie, die diesem Heizsystem zugeführt werden muß, ist die Energie, die notwendig ist, den Druckerzeuger anzutreiben. Berechnungen haben ergeben, daß lediglich 30 bis 50% der bisher für Heizzwecke aufgewendeten Energie aufgewendet werden müssen.

ίο Der erfindungsgemäße Wärmetauscher läßt sich vorteilhafterweise besonders zur Beheizung größerer Flächen oder Räume verwenden, wie beispielsweise Flugfelder, Straßen, Wohnräume, Hallen usw. Zur direkten Beheizung von Wohnräumen oder Hallen wird man den Ib oder die Wärmetauscher, die Wärme abgeben, im Fußboden, an den Wänden oder Decken anbringen, während man den der Außenatmosphäre Energie entziehenden Wärmetauscher an Außenwänden oder in unmittelbarer Nähe der Gebäude anordnet. Der Wärmetauscher eignet sich besonders zur Beheizung von Flugfeldern oder Straßen, wobei die r-ärmcabgebendsp. Wärmetauscher im Aufbau der Straße bzw. der Landebahn und die wärmeentziehenden Wärmetauscher beiderseits der Landebahn bzw. der Straßen angeordnet sein sollten. Durch die Erwärmung der Landebahn bzw. der Straßen werden diese von Schnee und Eis freigehalten.

Die Erfindung ist anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

jo Dort sind zwei Wärmetauscher 1 und 2 dargestellt, die über Verbindungsrohre 3 und 4 miteinander verbunden sind. Die Wärmetauscher 1 und 2 bestehen im wesentlichen aus einem längsnahtgeschweißten und gewellten Metallrohr 5, beispielsweise aus Kupfer, welj5 chcs mäandcrförmig gewickelt und dessen Mäanderschleifcn durch die Metallbänder 6 in Lage gehalten werden. Die Meiallbändcr 6 bestehen aus zwei übereinandergclegtcn Einzelbänderr., von denen das eine Sikken aufweist, in die das Wellroi..' 5 eingelegt wird und das zweite zur Abdeckung der Sicken dient. Die Einzelbänder sind dann im Bereich der Sicken miteinander verschweißt und sorgen somit für eine gute Halterung des Wellrohres 5.

Im Inneren dieses aus den Wärmetauschern 1 und 2 und den Verbindungsrohren 3 und 4 bestehenden geschlossenen Systems ist ein kompressibles Medium, wie beispielsweise Ammoniak, oder ein Medium, welches unter dem Handelsnamen »Krigcn« erhältlich ist. eingebracht. Dieses Medium wird mittels eines Kompressors 8 komprimiert, wobei es siel· im Inneren des Wärmetauschers 2 erwärmt. Aufgrund der großen Oberfläche des Wärmetauschers 2, die einmal durch die mäanderförmige Verlegung und zum anderen durch die Wellung des Rohres 5 erreicht wird, gibt das Medium einen Teil sciner Wärme ab.

Hinter der Düse 7 wird das Medium wieder expandiert, wobei es sich erheblich abkühlt. Über den Wärmetauscher 1 entzieht das abgekühlte Medium der den Wärmetauscher 1 umgebenden Atmosphäre Wärme bo und erhöht dabei seine Temperatur. Das erwärmte Medium wird dann wieder dem Kompressor 8 zugeführt und der Vorgang wiederholt sich. Mit besonderem V_Or teil verwendet man ein Medium, welches bei normale Außentemperaturen (minus 10 C bis plus l5°C)gasfor hi mig vorliegt und sich bei geringer Druckerhöhung lcich verflüssigen IaUl. Durch die I Imwandlung des Medium vom gasförmigen in den flüssigen Aggrcgatzustan (hinter dem Kompressor 8) wird Wärme frei, die /ι

ieizzwecken innerhalb des Wärmetauschers 2 verwenlet wird, während hinter der Düse 7, nachdem die Umvandlung vom flüssigen in den gasförmigen Aggregat-Ausland stattgefunden hat, diese Wärme wieder zugeührt werden muß. Diese Wärmemenge wird ebenfalls ι ier äußeren Atmosphäre entzogen.

Bei der Beheizung von Wohnräumen wird man den Wärmetauscher 2 zweckmäßigerweise im Estrich des Fußbodens und an den Wänden verlegen, während man den Wärmetauscher 1 entweder an der Außenwand des Gebäudes unter Putz nicht sichtbar anbringt oder in unmittelbarer Nähe des Gebäudes anordnet. Ähnlich wird man vorgehen, wenn es darum geht, Sportplätze, Hallen, Schwimmbäder oder dergleichen zu beheizen. Dabei ist es wesentlich, daß die Wärmetauscherflächen groß sind, um die Temperaturdifferenz zwischen den Wärmetauscherflächen und der sie umgebenden Atmosphäre mögliehst gering zu halten und somit den Wirkungsgrad zu verbessern. So kann es auch vorteilhaft sein, die Wärmetauscher werksseitig in die Wände und/ oder Decken von Fertigbauteilen einzubauen und ggf. mit dem Medium zu füllen.

Bei der Beheizung von Landebahnen auf Flugplätzen, Straßen und dergleichen ist es sinnvoll, den Wärmetauscher 2 im Unterbau der Straße bzw. der Landebahn anzuordnen und den Wärmetauscher 1 in einem gewissen Abstand beiderseits der Landebahn bzw. der Straße anzuordnen. Der Wärmetauscher 2 wird dann dafür sorgen, daß die Straße bzw. die Landebahn eisfrei bleibt.

Der Antrieb für den Kompressor kann beispielsweise jo mittels eines Elektromotors vorgenommen werden, wobei die elektrische Energie auf konventionelle Weise erzeugt und zugeführt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die elektrische Energie mittels Solarzellen zu erzeugen, von der ein Teil während der Tageszeit einem Speicher zugeführt wird, dem die benötigte Energie während der Nachtzeit entnommen wird. Auf diese Weise ist es möglich, das System ohne Zuführung künstlich erzeugter Energie zu betreiben.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wärmetauscher, bestehend aus einem mäander-Förmig ausgelegten Metallrohr, bei dem die einzelnen Mäanderschleifen an quer zur Hauptrichtung des Metallrohres verlaufenden metallischen Halteelementen an verteilten Stellen verbunden und dadurch in Lage gehalten sind, wobei das Metallrohr als flexibles Wellrohr ausgebildet ist, die Halteelemente durch zwei flexible Metallbänder gebildet sind, von denen zumindest eines mit Sicken zur Aufnahme der Mäanderschleifen versehen ist, und wobei die Metallbänder das Wellrohr zwischen sich einschließend in unmittelbarer Nachbarschaft der Sikken durch Punktschweißen miteinander verbunden sind, nach Patent 22 08 746, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Wärmetauscher (1,2) über Verbindungsrohre (3,4) miteinander verbunden sind, daß in dem geschlossenen System ein kompressibles Medium vorgesehen ist und daß in dem einen Verbindungsrohrabschnitt (3) ein Druckerzeuger (8) und in dem anderen Verbindungsrohrabschnitt (4) eine Drossel-Einrichtung (7) angeordnet ist