DE2458303A1

DE2458303A1 - Dachhaut- bzw. aussenwand-waermetauscher

Info

Publication number: DE2458303A1
Application number: DE19742458303
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-10
Filing date: 1974-12-10
Publication date: 1976-06-16

Description

Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher.
Die Erfindung betrifft einen Dachhaut-Wärmetauscher, der es ermöglicht, sowohl überschüssige Wärme, wie sie z.B. im Sommer bei Einsatz von Klimageräten entsteht, vorzugsweise durch Strahlung an die Außenluft abzuführen, als auch Wärme, die z.B. zum Erwärmen von Brauchwasser, oder zum Beheizen von Räumen benötigt wird, aus der Umgebung, vorzugsweise über Sonneneinstrahlung, aufzunehmen.
Hier besteht zunächst das Problem, Dachhaut und Wärmetauscher zu kombinieren, um zu wirtschaftlich vertretbaren Größenordnungen zu gelangen, das heißt also, der Wärmetauscher soll gleichzeitig die Funktion der Dachhaut übernehmen und damit sowohl Sicherheit gegen das Eindringen von Regen und Feuchtigkeit bieten, als auch das Haus, oder darunterliegende Gebäude gegen Wärme oder Kälte ausreichend isolieren. Zusätlich ist, um die Funktion der Aufnahme von Wärme über Sonneneinstrahlung im Winter auch nach einem Schneefall zu ermöglichen als weitere Forderung zu stellen, diesen Schnee auch abtauen zu können, die Konstruktion muß darüber hinaus genügend stabil sein, um Schneelasten auch aufnehmen, bzw. den sonstigen Belastungen, z.B. dem Winddruck widerstehen zu können. Ferner muß eine solche Lösung sicher gegen Korrosionsangriff durch Wasser, bzw.
durch im Regenwasser gelöste Stoffe sein.
Bisher wurde versucht, Rohrsysteme mit Lamellen in Form der bekannten Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher an geeigneter Stelle über eine normale Dachhaut zu setzen. Solche Ausführungen sind, da sie zusätzlich angeordnet werden müssen, teuer; ihr technisch größter Nachteil besteht jedoch darin, daß sie wohl dann Sonnenenergie aufnehmen können, wenn auch die Temperatur der umgebenden Luft genügend hoch ist. Bei niedrigen Lufttemperaturen, z.B. im Winter, wird die über Strahlung aufgenommene Wärme durch Konvektion wieder an die Umgebung abgegeben, ohne nutzbar gemacht werden zu können. Es muß also versucht werden, im Falle von Wärmeaufnahme das Verhältnis Wärmeeinstrahlung zu Wärmeableitung zu verbessern, wobei im Falle von Wärmeabgabe diese dann ebenfalls vorzugsweise über Wärmestrahlung abgegeben werden muß.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Dachhaut aus einer Doppelschicht aufzubauen, z.B. aus Kunststoffplatten, von welcher die äußere Schicht für zur Umwandlung in Wärme nutzbare Strahlung vorwiegend durchlässig ist, die innere, gegen das Gebäude zu liegende Schicht jedoch Wärmestrahlung vorwiegend reflektiert, z. B.
mittels einer Verspiegelung oder einer Metallfolie. Gemäß der Erfindung sollen weiter zwischen äußerer und innerer Schicht, z. B. in Form einer Profilierung, Hohlräume gebildet werden, in denen llüssigkeitsdurchflossene Rohre oder Rohrsysteme angeordnet sind, welche den eigentlichen Wärmetauscher-Teil bilden. Es ist dabei zweckmäßig, die Kontur der inneren, reflektierenden Schicht nach den allgemeinen Gesetzen der Optik so auszubilden, daß sich aus den parallel einfallenden Strahlen Brennpunktlinien ergeben und das Rohrsystem des Wärmetauschers in diese Brennpunktlinien zu legen. Die Brennpunktbildung kann auch durch unterschiedliche Dicke der äußeren, durchlässigen Schicht unterstützt werden.
Es ist damit eine Anordnung vorgeschlagen, die sowohl die Funktion einer Dachhaut übernimmt, daß heißt Dichtigkeit gegen Regen und Feuchtigkeit, auf Grund der Profilierung eine hohe Festigkeit gegen mechanische Kräfte und Winddruck, und einen definierten Wasserablauf ermöglicht, als auch als Wärmetauscher vorzugsweise über Strahlung entweder Wärme abgeben, oder aufnehmen kann.
Im Sommerbetrieb kann, z. B. zur Aufheizung von Brauchwasser, Wärme südseitig aufgenommen, oder im Falle der Klimatisierung von Räumen nordseitig, oder bei Vorhandensein eines Speichers auch nachts, abgegeben werden. Im iinterbetrieb ist es sowohl möglich über heißen Flüssigkeitsumlauf Schneelagen abzutauen, als auch bei Sonneneinstrahlung Wärme aufzunehmen, da auf Grund der schlechten Wärmeableitung der äußeren Schicht in den Hohlräumen zwischen innerer und äußerer Schicht die Temperaturen erheblich höher liegen, als in der Außenluft und insgesamt das Verhältnis Wärme einstrahlung zu Wärmeableitung bezogen auf den Wärmetauscher-Teil weit günstiger liegt, als bei einem normalen und im Freien angeordneten Wärmetauscher.
Von Bedeutung ist hier auch das, durch die Konzentration der Strahlung erzielte, höhere Temperaturniveau der Wärmetauscherflüssigkeit.
Eine mögliche, praktische Ausführung, die im folgenden ebenso beschrieben wird, wie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, ist in der anliegenden Skizze dargestellt.
Auf einem Dachunterbau 1 sind Längslattungen 2 angebracht, die aber auch selbst, z.B. in der Art sogenannter Nagelbinder, Dachkonstruktion sein können. Eine wellenförmig ausgebildete äußere Schicht 3 aus gegen Wärmestrahlung durchlässigem Material und eine stärker gewellte innere Schicht 4 aus Wärmestrahlung reflektierendem Material, z.B. mit parabolischer Kontur bilden Hohlräume 5, in welchen das Wärmetauscher-Rohrsystem 6, gegebenenfalls mit zusätzlicher Verrippung 7, mit seinen Stegen in gegengleichen Führungen 8 der äußeren Schicht 3 und der inneren Schicht 4 gelagert ist. Der Rohrquerschnitt kann auch eine andere als kreisförmige Kontur besitzen, die Führungen 8 sollen jedoch genügend Spiel haben, um Maßänderungen durch unterschiedliche Wärmedehnungen aufnehmen zu können. Mit Hilfe stabiler Druckleisten 9 werden äußere und innere Schicht gegen die Längslattungen 2 geschraubt, wobei jedoch auch hier unterschiedliche Wärmedehnungen der verbundenen Werkstoffe in Längsrichtung, z.B.
durch entsprechende Längsschlitze zu berücksichtigen sind.
Um unerwünschte Ableitung von Wärme durch Leitung und Konvektion zu vermeiden und die Isolierung des Gebäudes weiter zu verbessern, sind in der äußeren Schicht 3 und gegebenenfalls auch inneren Schicht 4 Hohlräume 10 in Form von Schlitzen angebracht, es ist aber auch denkbar, die innere Schicht 4 mit einer zusätzlichen Isolierschicht 11, z.B. aus Schaumstoff zu versehen, oder aber auch den Schaumstoff selbst, z.B. mittels einer Metallfolie verspiegelt, als innere Schicht zu verwenden.
Die erfindungsgemäße Anordnung bietet damit auch eine ausgezeichnete Wärmedämmung gegen das Innere des Gebäudes; die einfache Austauschbarkeit des Wärmetauscher-Rohrsystems 6 ermöglicht darüber hinaus eine problemlose Anpassung an unterschiedliche Betriebsverhältnisse.
Es -ist selbstverständlich auch möglich diese Anordnung auch als senkrechte Außenwand bzw. Außenwandverkleidung einzusetzen, oder auch, z.B. mit durchgehenden Bahnen ein Flachdach einzudecken, wobei, soferne dies erwünscht ist, wegen der besseren Wärmeaufnahme-Bedingungen, hier die Profilierung vorzugsweise in Nord-Süd-Richtung verlegt werden sollte; im Falle Schrägdach oder Außenwand jedoch in Richtung Dachneigung bzw. senkrecht.

Claims

Patentansprüche:

1. Dachhaut- bzw. bzw.vAußenwand-Wärmetauscher zur Wärmeabgabe und/oder -aufnahme vorzugsweise über Wärmestrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachhaut aus einer Doppelschicht aufgebaut ist, von welcher die äußere Schicht 3 für zur Umwandlung in Wärme nutzbare Strahlung vorwiegend durchlässig ist, die innere Schicht 4 solche Strahlung vorwiegend reflektiert.

2. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Schicht 3 und innere Schicht 4 Hohlräume 5 bilden, in denen flüssigkeitsdurchflossene Rohre oder Rohrsysteme 6, gegebenenfalls mit Verrippung 7, als Wärmetauscher-Teil angeordnet sind.

3. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Schicht 3 und innere Schicht 4 im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind.

4. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach einem, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der inneren, reflektierenden Schicht 4 nach einer brennpunktbildenden Funktion ausgebildet ist.

5. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach einem, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, durchlässige Schicht 3 unterschiedliche Wandstärke besitzt und damit die Brennpunktbildung unterstützt.

6. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach einem, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsdurchflossene Rohr oder Rohrsystem 6 in dem, durch die Kontur der inneren, reflektierenden Schicht 4 und/oder durch die unterschiedliche Wandstärke der äußeren, durchlässigen Schicht 3 gebildeten Brennpunkt liegt.

7. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach einem, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsdurchflossene Rohr oder Rohrsystem 6 mit Stegen in gegengleichen Führungen der äußeren Schicht 3 und/oder inneren Schicht 4 gelagert ist.

8. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach einem, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien gleicher Höhe der wellenförmigen Ausbildung von äußerer Schicht 3 bzw. innerer Schicht 4 vorzugsweise senkrecht, oder in Richtung Dachneigung verlaufen.

9. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach einem, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht 4 reflektierend und wärmedämmend ausgebildet, oder eine zusätzliche Wärmedämmungsschicht vorgesehen ist.

10. Dachhaut- bzw. Außenwand-Wärmetauscher nach einem, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht mit zusätzlichen wärmedämmenden Maßnahmen versehen ist.

L e e r s e i t e