DE2516525A1 - Radiant heat exchanger device partic. for solar energy - has extruded web plates forming interconnected network and auxiliary air tube system to minimise heat losses - Google Patents

Radiant heat exchanger device partic. for solar energy - has extruded web plates forming interconnected network and auxiliary air tube system to minimise heat losses

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Abstract

A heat exchanger for use with radiant heat, partic. solar energy consists of flanged or web plates produced by an extrusion process from transparent or translucent materials. The plates may be glued or welded together and are grouped together to form interconnecting batteries. Heat intake occurs mainly through the interconnecting pipes of the batteries which may be blackened to increase absorptivity. The heat transfer medium may alternatively contain some pigment or die to increase its heat absorption. A second air containing pipework system is used to prevent heat losses to atmosphere.

Description

Wärmeaustauscher für Strahlun swärme insbesondere Solarwärme.Heat exchangers for radiant heat, especially solar heat.

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher für Strahlungswärme, insbesondere Solarwärme zur Gewinnung von Wärmeenergie für Zwecke der Heizung,der Warmwasserbereitung,dem Betrieb von Wärmepumpen nach dem Prinzip "Solarwärme-Wasser oder Solarwärme-Luft ", sowie der Verdampfung von bei niedrigen Temperaturen siedenden Flüssigkeiten zum Dampfantrieb aurarker Stromerzeuger.The invention relates to a heat exchanger for radiant heat, in particular solar heat to generate thermal energy for heating purposes, the Hot water preparation, the operation of heat pumps according to the "solar heat-water" principle or solar heat-air ", as well as the evaporation of boiling at low temperatures Liquids for steam propulsion aurarker power generator.

Mit derartigen Wärmeaustauschern kann im Zusammenwirken mit großen Flüssigkeitsbehältern als Wärmespeicher ,Umwälzpumpen mit Thermostatsteuerung und gegebenenfalls mit Wärmepumpen der Energiebedarf für Heizung und Warmwasser gedeckt werden.Es erscheint weiterhin aussichtsreich in gegebenen Fällen den Wärmebedarf direkt aus der Solarwärme zu beziehen,statt auf dem Umweg über erwärmte Luft die Wärmepumpen zu betreiben.With such heat exchangers can in cooperation with large Liquid containers as heat storage, circulation pumps with thermostat control and If necessary, the energy requirements for heating and hot water are covered with heat pumps The heat demand still appears promising in certain cases can be obtained directly from the solar heat, instead of via the detour via heated air To operate heat pumps.

Es steht weiterhin außer Zweifel,daß erhebliche Stromkosten eingespart werden können,wenn mittels Solarwärme vorgewärmtes Wasser verfügbar ist.Zur Körperpflege reichen selbst niedrigere Temperaturen, so daß lediglich für das Nachwärmen bei Wasch-und Spülmaschinen kostbarer Strom erforderlich wird.Größere Boiler,notfals mit einer erhöhten Temperatur auf dem Umweg über eine Wärmepumpe und den Wärmespeicher,könnten mit Hilfe von Nachtstrom aufgeheizt werden.There is still no doubt that considerable electricity costs are saved if preheated water is available using solar heat even lower temperatures are sufficient, so that only for reheating Washing machines and dishwashers require precious electricity. Larger boilers, notfals with an increased temperature by way of a heat pump and the heat accumulator, could can be heated with the help of night electricity.

Es sind verschiedene Vorschläge und Ausführungen von Wärmeaustauschern bekannt geworden die der Erwärmung der Speicherflüssigkeit dienen können. Im Prinzip sind es immer geschwärzte Metallröhren die in Verbindung mit gleichfalls gewärzten Blechen zur Absorbtion der Solarwärme eingesetzt werden.Eine besonder3 gestützte und abgedichtete Glas abdeckung sorgt dabei für die Wärmedämmung gegenüber der vorbeistreichenden Außenluft. Auch die seit vielen Jahren bekannten Platten-Wärmeaustauscher können in geschwärztem Zustand eingesetzt werden.There are various proposals and designs of heat exchangers become known which can serve to heat the storage fluid. Basically it is always blackened metal tubes in connection with likewise blackened ones Sheets can be used to absorb the solar heat and sealed glass cover ensures thermal insulation against the passing Outside air. The plate heat exchangers that have been known for many years can also can be used in blackened condition.

Eine Steigerung der Wärmeaufnahme pro qm bei den vorbeschriebenen Systemen ist aber wegen der Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, der Wärmedurchgangszahl,und bei wechselnder Bewölkung auch von der Strahlungszeit aus Kostengründen kaum möglich.An increase in heat absorption per square meter in the case of the above Systems is because of the dependence on the ambient temperature, the heat transfer coefficient, and With changing cloud cover also from the radiation time hardly possible for cost reasons.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde,möglichst die theoretische Leistungsaufnahme pro qm zu erreichen um sowohl Kosten als auch Platz einzusparen,daneben aber ein industriell preiswert herstellbares und leicht montierbares Bauelement zu schaffen,daß eine schnelle Erschließung der Solarwärme in rationellem Rahmen erlaubt, und sich leicht und dicht in eine Dachhaut integrieren läßt.The invention was based on the object, if possible, the theoretical To achieve power consumption per square meter in order to save both costs and space, besides but an industrially inexpensive to manufacture and easy to assemble component to create that rapid development of solar heat in a rational framework allowed, and can be easily and tightly integrated into a roof cladding.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß nach dem Extrusionsverfahren herstellbare Stegplatten aus durchsichtigem bis durchscheinendem Material hergestellt werden,das klebbar oder schweißbar i st ,und in Normlängen mittels Querverbindungselementen zu kommunizierenden Röhrenbatterien geschaltet werden können,die ihrerseits wiederum mittels dichtender Steckverbindungen zu größeren Einheiten parallel geschaltet werden können,die dabei die Wärmeabsorbtion vornehmlich im Inneren der das Austauschmedium enthaltenden kommunizierenden Röhren ermöglichen,wobei entweder die auf dem Grunde der Röhren befindliche Projektionsebene durch geschwärzte Flächen wärmeabsorbierend wird,und die Wärme spontan an das umspülende Medium abgibt,oder daß das Medium selbst Farbstoffe oder Pigmente enthält,die wärmeabsorbierend wirken, wobei durch den innigen Kontakt gleichfalls die Wärme spontan dem Medium aufgeladen wird,weiterhin daß die Wärmedämmung gegenüber der Außenluft bei gleichzeitiger Strahlendurchlässigkeit dadurch erreicht wird, daß ein weiteres diesmal luftenthaltendes Röhrensystem dem kommunizierenden System vorgelagert wird,das entweder gleichzeitig als Doppelstegplatte estrudierbar ist oder nachträglich aufgebracht und befestigt wrd,wobe die Dichtheit und Integrierbarkeit in die Dachhaut dadurch erreicht wird,daß überlappungen an den Querverbindungeßlementen oben und unten, sowie seitlich nach dem Prinzip von Falzziegeln vorgesehen werden, die entweder als Bestandteil des kommunizierenden Systems, ihrer wärmedämmenden Abdeckung , oder beider Systeme gemeinsam angehören können und zusätzliche Ausbildungen für die gemeinsame Befestigung am Dachgerüst aufweisen.According to the invention, this object is achieved by the extrusion process manufacturable multi-skin sheets made of transparent to translucent material that can be glued or welded, and in standard lengths by means of cross-connecting elements to communicating tube batteries can be switched, which in turn can be connected in parallel to larger units by means of sealed plug connections can that thereby the heat absorption mainly inside the the exchange medium containing communicating tubes, with either the one on the bottom The projection plane located on the tubes is heat-absorbing thanks to blackened surfaces is, and the heat spontaneously gives off to the surrounding medium, or that the medium itself Contains dyes or pigments that absorb heat, whereby the intimate Likewise, the heat is spontaneously charged to the medium, and the contact continues Thermal insulation against the outside air with simultaneous radiation permeability is achieved in that another tube system, this time containing air communicating system is upstream, either at the same time as a double wall plate can be rubbed off or applied and fastened afterwards, whereby the tightness and integrability into the roof cladding is achieved in that there are overlaps the Querverbindungeßlementen above and below, as well as laterally according to the principle of Interlocking tiles are provided either as part of the communicating System, its thermal insulation cover, or both systems together can and additional training for joint attachment to the roof structure exhibit.

Desweiteren können derartige Wärmeaustauscher vorteilhaft so hergestellt werden,indem das kommunizierende System bereits zweiteilig hergestellt wird,wobei das der Außenluft zugekehrte wärmedämmende Röhrensystem durchsichtig bis durchscheinend ist während das dem kommunizierenden Röhrensystem angehörende Unterteil aus einem anderen durchgehend geschwärzten Material,also strahlenundurchlässig ist Dieses absorbierende Unterteil kann auch nach einem anderen Verfahren als dem Extrusionsverfahren hergestellt sein,und bereits die Hauptbestandteile der Querverbindungselemente enthalten.Furthermore, such heat exchangers can advantageously be produced in this way by making the communicating system already in two parts, with the heat-insulating tube system facing the outside air is transparent to translucent is while the communicating tube system belonging lower part from a other continuously blackened material, i.e. radiopaque This The absorbent base can also be produced by a method other than extrusion be made, and already contain the main components of the cross-connecting elements.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Es zeigen: Fig.lQuerschnitt eines Wärmeaustauschers wobei das kommunizierende System wie auch das wärmedämmende System zusammen als Doppelstegplatte nach dem Extrusionsverfahren hergestellt sind.(3) deutet das kommunizierende System an (4) das wärmedämmende System und (8) das Querverbindungselement.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. It shows: Fig.lCross section of a heat exchanger where the communicating system as well as the heat insulating system together as Double wall sheets are manufactured by the extrusion process. (3) indicates the communicating System to (4) the thermal insulation system and (8) the cross-connecting element.

Fig2. Querschnitt eines Wärmetauschers in zweiteiliger Ausführung.Fig2. Cross section of a heat exchanger in two parts.

Als neue Bezeichnungen treten auf (13) eröffnete Steckmuffe, (14) noch verschlossene Blind-Steckmuffe,(4) wird aufgesetzt.The new designations are (13) opened socket, (14) The blind plug-in socket that is still closed, (4) is put on.

Fig.3 Querschnitt eines zweiteiligen Wärmeaustauschers mit (5) als Wärmestrahlen absorbierendes Unterteil,(6) strahlendurchlässiges als Abdeckung des kommunizierenden Systems dienendes und abgedichtetes Oberteil und (9) unterstützende Dachlatte.3 cross section of a two-part heat exchanger with (5) as Heat radiation absorbing lower part, (6) radiolucent as a cover of the communicating system serving and sealed upper part and (9) supporting Batten.

Fig.4 Querschnitt eines Wärmeaustauschers in Form einer Doppelstegplatte mit Nuten im kommunizierenden System in die geschwärzte Aluminiumstreifen (10) eingezogen sind.4 cross section of a heat exchanger in the form of a double wall plate with grooves in the communicating system drawn into the blackened aluminum strips (10) are.

Fig.5 Querschnitt eines Wärmeaustauschers in Form einer Doppelstegplatte wobei auf der Projektionsebene des kommunizierenden Systems ein strahlenundurchlässiger Farb-Auftrag (11) aufgebracht ist.Fig. 5 cross section of a heat exchanger in the form of a double wall plate whereby on the projection plane of the communicating system a radiopaque Color application (11) is applied.

Fig6. schematischer Querschnitt zweier seitlich zusammengeschobener Wärmeaustauscher deren Parallelschaltung im Bereiche eines Dachsparrens (15) erfolgt,wobei die Zuleitung bzw.Ableitung mehrerer Wärmeaustauscher gemeinsam über (16) erfolgt.Dabei sind die mit (13) bezeichneten vorher verschlossenen Blind-Stecknuffen jetzt zum Anschluß eröffnet worden,während die sonst verwendeten seitlichen Steckmuffen jetzt die Bezeichnung (14) tragen und geschlossen bleiben. noch nicht noch nicht Fig.7 schematischer Querschnitt zweier seitlichtzusammengeschobener Wärmeaustauscher ,wobei (12) ein mit Nuten und O-Ringen versehenes Verbindungsrohr darstellt,daß beim seitlichen'Zusammenschieben in den eröffneten Steckmuffen (13) abdichtet,während die verschlossenen Steckmuffen (14) dort erröffnet werden können wo Zu-oder Ableitungen zur Umwälzpumpe oder Wärmespeicher erforderlich sind.Fig6. schematic cross section of two Laterally pushed together heat exchangers whose parallel connection takes place in the area of a rafter (15), whereby the supply or discharge of several heat exchangers occurs jointly via (16). The previously closed blind sockets marked (13) have now been opened for connection, while the The side sleeves that are otherwise used now have the designation (14) and remain closed. 7 a schematic cross-section of two heat exchangers pushed together at the side, (12) representing a connecting pipe provided with grooves and O-rings that seals in the opened plug-in sockets (13) when pushed together sideways, while the closed plug-in sockets (14) there Can be opened where supply or discharge lines to the circulation pump or heat storage are required.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS Wärmeaustauscher für Strahlungswärme insbesondere Solarwärme dadurch gekennzeichnet,daß nach dem Extrusionsverfahren herstellbare Stegplatten aus durchsichtigem bis durchscheinendem Material hergestellt werden,das klebbar oder schweißbar ist, und in Normlängen mittels Querverbindungselementen zu kommunizierenden Röhrenbatterien geschaltet werden können,die ihrerseits wiederum mittels dichtenden Steckverbindungen zu größeren Einheiten parallel geschaltet werden können,wobei die Wärmeabsorbtion vornehmlich im Inneren der das Austauschmedium enthaltenden kommunizierenden Röhren dadurch stattfindet,daß entweder die auf dem Grunde der Röhren befindliche Projektionsebene durch geschwärzte Flächen wärmeabsorbierend wird, und die Wärme spontan an das umspülende Medium abgibt,oder das Medium selbst Farbstoffe oder Pigmente enthält,die wärmeabsorbierend wirken, wobei durch den innigen Kontakt gleichfalls die Wärme spontan dem Medium aufgeladen wird,weiterhin daß die Wärmedämmung gegenüber der Außenluft bei gleichzeitiger Strahlendurchlässigkeit dadurch erreicht wird,daß ein weiteres diesmal luftenthaltendes Röhrensystem dem kommunizierenden System vorgelagert wird,das entweder gleichzeitig als Doppelstegplatte extrudierbar ist oder nachträglich aufgebracht und befestigt wird, wobei die Dichtheit und Integrierbarkeit in die Dachhaut dadurch erreicht wird,daß überlappungen an den Querverbindungselementen oben und unten,sowie seitlich nach dem Prinzip von Falzziegeln vorgesehen werden, die entweder als Bestandteil des kommunizierenden Systems , ihrer wärmedämmenden Abdeckung , oder beider Systeme gemeinsam angehören können und zusätzliche Ausbildungen für die gemeinsame Befestigung am Dachgerüst aufweisen.Heat exchanger for radiant heat in particular solar heat thereby characterized in that multi-wall sheets which can be produced by the extrusion process are made of transparent until translucent material is produced that can be glued or welded, and tubular batteries to be communicated in standard lengths by means of cross-connecting elements can be switched, which in turn by means of sealing plug connections Can be connected in parallel to larger units, reducing heat absorption primarily in the interior of the communicating tubes containing the exchange medium takes place in that either the projection plane located on the bottom of the tubes becomes heat-absorbing through blackened surfaces, and the heat spontaneously transfers to the surrounding area Medium gives off, or the medium itself contains dyes or pigments that absorb heat act, whereby through the intimate contact also the warmth spontaneously the medium is charged, that the thermal insulation against the outside air at the same time Radiation permeability is achieved in that another one this time containing air Pipe system is upstream of the communicating system, either simultaneously can be extruded as a double-walled sheet or is subsequently applied and fastened is achieved, whereby the tightness and integrability into the roof membrane is achieved that overlaps on the cross-connecting elements above and below, as well as laterally according to the principle of interlocking tiles, either as a component the communicating system, its insulating cover, or both systems can belong together and additional training for common attachment have on the roof structure. 2) Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß das kommunizierende System zweiteilig hergestellt wird,wobei das der Außenluft zugekehrte wärmedämmende Röhrensystem durchsichtig bis durchscheinend ist,während das dem kommunizierenden Röhrensystem angehörende Unterteil aus einem anderen geschwärzten Material besteht,das auch nach einem anderen als dem Extrusionsverfahren hergestellt werden kann und die Querverbindungselemente in ihren Hauptbestandteilen bereits enthält.2) Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the communicating system is made in two parts, the one facing the outside air heat insulating tube system is transparent to translucent, while the communicating The lower part belonging to the tube system consists of another blackened material that can also be produced by a process other than extrusion and the main components of the cross-connecting elements already contain.
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