DE2921770A1

DE2921770A1 - Waermetauscher

Info

Publication number: DE2921770A1
Application number: DE19792921770
Authority: DE
Inventors: Albert Feron
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-29
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1980-12-04
Also published as: DE2921770C2

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD VÖLLER · D. GROSGE · F. POLLMEIER _

23. Mai 1979

g.ni

73 133

Albert Feron, Forststraße 11, 5165 Hürtgenwald, Gey Berthold Feron, von-Hochstaden-Straße 1, 5168 Niedeggen

Warnte taus eher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher mit zwei gegeneinander gelegten und mindestens in ihren Randbereichen miteinander verbundenen, profilierten und mindestens einen Zu- und einen Ablauf aufweisenden und zwischen diesen Strömungspfade eines Wärmeübertragungsmediums bildenden Halbschalen.

Derartige Wärmetauscher werden als Heizkörper, aber auch beispielsweise als Sonnenkollektoren verwendet.

Bekannt sind die aus Rippen gebildeten Radiatoren, bei denen jede Rippe aus zwei miteinander verbundenen Halbschalen erstellt ist. Um, beispielsweise zum Zwecke der Raumheizung, Wärmetauscher geringer Bautiefe zu schaffen, sind auch Flachheizkörper entwickelt worden, die im wesentlichen aus zwei aufeinandergelegten Metall-Halbschalen bestehen, die zum Zwecke der Oberflächenvergrößerung profiliert ausgebildet sind, und deren Ränder miteinander verbunden sind.

Derartige als Heizkörper eingesetzte Wärmetauscher haben sich für die wandnahe Aufstellung bzw. Montage in Wandnischen bei der Verwendung zur herkömmlichen Raumheizung bewährt. Insbesondere beim Übergang zu neueren Heizverfahren jedoch wird ihr hoher Gestehungspreis unangenehm empfunden, und die Anwendung solcher Heizungsverfahren wird durch hohe Gestehungskosten unerwünscht eingegrenzt. So werden beim Einsatz als

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Sonnenkollektoren aus Preisgründen die nutzbaren Flächen und damit die auffangbaren Energien eingeschränkt. Bei der Benutzung von an sich Energie sparenden, Wärmepumpen verwendenden Heizungssystemen wird im allgemeinen eine niedrigere Vorlauftemperatur angestrebt als bei üblichen, koks- oder ölbeheizten Warmwasserheizungen, so daß zur Übertragung ausreichender Wärmemengen größere Tauscherflächen und damit eine erhöhte Anzahl von Heizkörpern benötigt werden, welche den Einsatz derartiger, an sich Energie sparender Heizungssysteme durch hohe Anlagekosten einschränken. In vielen Fällen ist es auch erwünscht, zur Beheizung von Räumen mit großen, auf nur geringer Übertemperatur gehaltenen Flächen, bspw. in Anlehnung an die bereits aus dem Al-. tertum bekannte Fußbodenbeheizung, Wärmetauscher in Estrich- und/oder Wandschichten unterzubringen. Die Abdeckung durch darüberliegende Schichten bietet dem Wärmefluß einen relativ großen Widerstand, so daß auch hier erheblich größere Wärmetauscher-Flächen einzusetzen sind als bei der üblichen Beheizung durch Strahlung und Konvektion.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, einen Wärmetauscher zu schaffen, dessen Herstellungskosten und Montageaufwand erheblich geringer sind als die der bekannten, üblicherweise aus Stahlblech bestehenden Wärmetauscher, und der gegen Korrosion und andere Beeinträchtigungen seiner Funktion so gut geschützt ist, daß sich die langen Standzeiten ergeben, welche beim verdeckten Einbau erforderlich sind.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Halbschalen eines der Gattung entsprechenden Wärmetauschers jeweils aus einem mit einer Kunststoffolie kaschierten Metalldünnband bestehen, indem in das hierdurch gebildete Verbundband von der freien Oberfläche der Kunststoffolie aus Rinnen geprägt sind, die zwischen sich Flächenelemente freilassen, indem die Halbschalen so Aufein ander gelegt sind, daß die Flächenelemente der einen jeweils auf denen der anderen aufliegen, und indem die Ränder der

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Halbschalen sowie mindestens Bereiche der Flächenelemente miteinander verbunden sind, wobei zwischen die Halbschalen mindestens ein in den zwischen ihnen gebildeten Raum hinein- und ein aus diesen herausführendes Kunststoffrohr eingelegt und mit den auf ihrem Mantel aufliegenden Rändern verbunden sind.

Ein diesen Lehren entsprechender Wärmetauscher läßt sich aus vorgefertigten Metalldünnbändern und Kunststoffolien leicht erstellen, indem jeweils ein Metalldünnband und eine Kunststoffolie, beispielsweise mit Hilfe eines Zweikomponentenklebers, aufeinander kaschiert werden. Das Einprägen der Rinnen erfordert nur relativ geringe Kräfte und läßt sich bspw. vermittels von Prägewalzen durchführen, wie auch die gegenseitige Verbindung durch Kleben bzw. Schweißen und/oder Siegeln einfach und leicht erzielbar ist. Ein derartig aufgebauter Wärmetauscher erfordert nicht nur einen geringen Herstellungsaufwand, er läßt sich auch relativ leicht den jeweiligen Gegebenheiten anpassen. Durch die Verwendung des Metalldünnbandes und die Benutzung einer nicht zu groben Prägung läßt sich trotz nur geringer erforderlicher Prägekräf^e ein stabiles Hohlraum-System schaffen, das dem zu benutzenden Wärmeübertragungsmedium ausreichende Strömungspfade bietet. Da jeweils Flächenelemente aufeinander liegen und miteinander verbunden sind, vermag der mattenartig aufgebaute Wärmetauscher sowohl Druckkräfte aufzunehmen, die von Flächenelement zu Flächenelement direkt übertragbar sind, als auch der Belastung eines inneren Überdruckes standzuhalten, der zur Spreizung der Halbschalen tendiert, die in diesem Falle durch die miteinander verbundenen Flächenelemente zusammengehalten werden. Die Verwendung des Verbundwerkstoffes Metalldünnband-Kunststoffolie ergibt neben der gewünschten Formstabilität eine hohe Reißfestigkeit und gleichzeitig die Möglichkeit, sowohl die Verbindung der Flächenelemente als auch die im Randbereiche vorgesehenen, abdichtenden Verbindungen mit geringem Aufwände zuverlässig, dicht und fest auszuführen, wobei die Zu- und Ab-

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leitungen gleichzeitig mit eingebracht und abgedichtet sind. Damit ergeben sich auch gegenüber üblichen Wärmetauschern erhebliche Vorteile und Vereinfachungen bei der Istallation. Die Abdichtung der einzubringenden Kunststoffrohre wird erleichtert, wenn diese mindestens im Eintrittsbereich zwischen die Halbschalen seitlich flach auslaufend ausgeführt sind; hierbei haben sich etwa keilförmig ausgebildete Ansätze bewährt. Als Metalldünnband hat sich insbesondere ein gegebenenfalls schwach legiertes Aluminiumdünnband bewährt, und zur Erstellung der Kunststoffolie können PE, PP, PVC oder andere, schweiß-, kleb- oder siegelfähige Kunststoffe verwendet werden. Eine ausreichende Stabilität des Wärmetauschers ergibt sich schon bei geringen Folienstärken, wobei Aluminiumdünnband zweckmäßig im Stärkenbereiche von 80 bis 22o Jm und die Kunststoffolie im Stärkenbereiche von 7o bis 2oo ^am gewählt werden. Zweckmäßig wird auch die Struktur der Rinnen- und Flächenelemente mit geringer Größe ausgeführt, wobei die Flächenelemente eine Breite bis zu 2 1/2 cm bzw. eine

Fläche bis zu 4 cm aufweisen können und die Rinnen zweckmäßig mit einer Breite zwischen 2 und 12 mm ausgeführt sind und bei Verwendung einer eine erste Schar von Rinnen kreuzenden Schar weiterer Rinnen diese mit sowohl hinsichtlich der Größe und/oder ihrer Form unterschiedlichen Querschnitten ausgeführt sein können.

Derart aufgebaute Wärmetauscher können, vorzugsweise aufgerollt oder gebündelt, in einem als Speicher oder Boiler ausgebildeten Behälter angeordnet sein. Derartige Wärmetauscher können in Bauplatten, insbesondere Regipsplatten, eingebetten sein oder in Estrichschichten angeordnet werden. Hinter einer transparenten Scheibe, vorzugsweise in einem flachen, wärmeisolierten Kasten angeordnet bzw. auf der Rückseite durch Isolierschichten abgedeckt, kann der Wärmetauscher als Sonnenkollektor benutzt sein. Bei der Verwendung als auf der Kaltseite einer Wärmepumpe vorgesehener Wärmetauscher ergeben sich praktisch unbeschränkte Unterbringungsmöglichkeiten im Erdreich, in

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Wand- oder Mauerflächen, unterhalb von Dächern oder dergleichen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den vorangestellten Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden sind die Merkmale der Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1 vergrößert und beidseitig abgebrochen einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher,

Fig. 2 die vergrößerte Aufsicht auf einen Ausschnitt des Wärmetauschers,

Fig. 3 die verkleinderte Aufsicht auf einen Wärmetauscher,

Fig. 4 eine gleichartige Aufsicht auf einen anders ausgeführten Wärmetauscher, und

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Zuführungsrohr der Fig. 3 und 4 in seinem Eintrittsbereiche.

In Fig. 1 wird der grundsätzliche Aufbau des Wärmetauschers anhand eines vergrößerten Querschnittes durch einen kleinen Abschnitt desselben gezeigt, wobei zur Veranschaulichung sowohl die Kunststoffolie als auch die Metalldünnbänder übertrieben stark dargestellt sind. Die im Schnitt gezeigte obere Halbschale 1 sowie untere Halbschale 2 bestehen jeweils aus einem Aluminiumdünnband 3 bzw. 6, auf das mittels eines Zweikomponentenklebers eine Kunststoffolie 4 bzw. 5 aufkaschiert ist. Nach Einprägen von Rinnen 7 bzw. 8 sind die ausgeschnittenen und vorgeprägten Halbschalen so aufeinander gelegt, daß die zwischen den Rinnen verbliebenen Flächenelemente 9 der Kunststoffolien 4 und 5 aufeinanderliegen und miteinander, beispielsweise durch Schweißen, verbindbar sind. Im Ausführungsbeispiel

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sind die Rinnen mit annähernd trapezförmigem Profil ausgeführt, und die Breite der Rinnen im Fußbereich beträgt ebenso wie die Seitenlänge der gemäß Fig. 2 im Ausführungsbeispiel quadratischen Flächenelemente 9 ca. 1o mm. - In Fig. 2 ist, ebnefalls vergrößert, die Aufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Abschnitt des Wärmetauschers gezeigt.

Nach Aufeinanderlegen der Halbschalen 1 und 2 derart, daß die Flächenelemente 9 der beiden Halbschalen aufeinanderliegen, werden die Halbschalen an ihren Rändern miteinander verbunden, wobei gemäß Fig. 3 bei der Erstellung des Wärmetauschers 1o an einem Ende der Halbschalen zur Zufuhr und Abfuhr des Wärmeübertragungsmediums Kunststoffrohre 1o und 11 eingelegt sind. Diese Rohre sind mindestens im Inneren des Wärmetauschers 1o relativ flach ausgeführt, und zur Erleichterung des Herstellens einwandfreier Verbindungen zwischen den Rändern der Halbschalen 1 und 2 sowie den jeweiligen Rändern und den Kunststoff rohren 11 bzw. 12 weisen diese mindestens im Verbindungsbereiche seitlich ihrer lichten Weite 14 Ansätze 13 auf, die annähernd keilförmig ausgebildet sind und am freien Ende spitz zulaufen (Fig. 3). Die Rohre 11 und 12 sind zwischen den Halbschalen 1 und 2 aufeinander zu geführt und stoßen mit ihren abgeschlossenen Enden 17 fast zusammen. Die in der Zeichnung nach unten weisende Flanke der Rohre weist eine schlitzförmige Öffnung auf, die auch durch eine Anzahl hintereinander angeordneter Schlitze dargestellt sein kann, zwischen denen den Abstand sichernde Stege stehengeblieben sind. Außerhalb der die Halbschalen miteinander verbindenden und gegeneinander abdichtenden Schweißnaht 15 ist ein mit ausgestanzten Löchern ausgestatteter Randstreifen 16 angeordnet, der zur Aufhängung, Befestigung oder Fixierung des Wärmetauschers 1o verwendet werden kann. Zwischen den abgeschlossenen Enden der Kunststoffrohre 11 und 12 ist eine weitere Schweißnaht 18 angeordnet, die sich über mehr als 2/3 Länge des Wärmetauschers 1o erstreckt.

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Im Betriebe kann der Wärmetauscher mit die im Randstreifen 16 vorgesehenen Löcher durchgreifenden Nägeln, Schrauben oder dergleichen befestigt werden, und die Fixierung kann auch mit Bindedraht bewirkt werden. Nach Anschluß der Kunststoffrohre 11 und 12 wird er mit dem Wärmeübertragungsmedium, bspw. Wasser, beschickt. Dieses Medium verläßt das die Zuführung bewirkende der Kunststoffrohre durch die seitlichen Schlitze und strömt dann im wesentlichen über die in Längsrichtung vorgesehenen Rinnen 7 zum in der Figur unten dargestellten Ende des Wärmetauschers. Der relativ großflächige Kontakt mit den Halbschalen wird durch die Querrinnen 8 weiterhin verT größert.

Die Querrinnen vermögen weiterhin einen Strömungsausgleich herbeizuführen, so daß die Längsrinnen 7 etwa mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit und von gleichen Mengen des Mediums durchsetzt werden. Hinter dem Ende der Schweißnaht 18 beginnt zunehmend eine die Querrinnen 8 durchsetzende Strömung einzusetzen, die das den Wärmetauscher 1o durchfließende Medium aus der links dargestellten in die rechts gezeigte Hälfte desselben überführt, in dem die Strömung nunmehr in der Zeichnung nach oben auf die Schlitze des den Austritt bewirkenden Kunststoff rohres 12 zu gerichtet ist.

Der dargestellte Wärmeaustauscher erweist sich als außerordentlich widerstandsfähig. Das mit der Kunststoffolie kaschierte Aluminiumdünnband erweist sich durch die durch Prägung bewirkte Profilierung sowie durch die Verbindung der innen liegenden Kunststoffolien im Bereiche der Flächenelemente 9 als außerordentlich formstabil, so daß die durch die einander zugekehrten Rinnen gebildeten Strömungspfade in gleicher Stärke über die Gesamtfläche gesichert sind. Die Elastizität des Verbundbandes ist andererseits so groß, daß der Wärmetauscher gegebenenfalls verformt und den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden kann. Das Aluminiumdünnband ist auf seiner dem Wärmeübertragungsmedium zugewandten Seite gegen Korrosion durch die Kunststofffolie geschützt, die gleichzeitig die leichte Verbindbarkeit

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der Halbschalen und deren Flächenelemente ,sowie eine hohe Reißfestigkeit bedingt. Die Verbindungen der Halbschalen im Bereiche der Flächenelemente 9 sind in der Lage, die nach außen gerichteten Kräfte aufzunehmen, die infolge des Druckes bewirkt werden, unter denen das Wärmeübertragungsmedium steht. Andererseits sind die aufeinanderliegenden Flächenelemente 9 in der Lage, von außen auf den Wärmetauscher einwirkende Kräfte abzustützen. So kann dieser Wärmetauscher beispielsweise in Estrichschichten eingebettet werden, welche die Maschen ausfüllen, welche von den Rippen umgrenzt werden, als die die Rinnen sich nach außen hin zeigen. Gegebenenfalls läßt sich der Widerstand gegen Verformungen der Rinnen während des Einbettens durch eine Wasserfüllung des Wärmetauschers weiterhin erhöhen.

Eine abgeänderte Ausführung eines Wärmetauschers wird anhand der Fig. 4 erläutert. Auch hier sind zwei Halbschalen zur Bildung des Wärmetauschers 19 so aufeinandergelegt, daß ihre Flächenelemente 9 aufeinanderliegen und miteinander verbunden sind, so daß sowohl nach außen wirkende als auch aufeinander zu wirkende Kräfte übernommen werden können. Wie in Fig. 3 ist auch in Fig. 4 die Profilierung der Halbschalen zur Erleichterung der Übersicht nicht dargestellt. Die die Zuführung und Abführung des Wärmeübertragungsmediums bewirkenden Kunststoffrohre 2o und 21 sind an einander gegenüberliegenden Seiten in den Wärmetauscher 19 eingeführt, so daß die vom einen ausgehende und vom anderen aufgenommene Strömung sich in Längsrichtung durch den Wärmetauscher 19 bewegt. Um eine Kette von Wärmetauschern hintereinander anordnen zu können, sind die Rohre nach unterschiedlichen Seiten gerichtet, d.h., das Kunststoffrohr 2o tritt oben links in den Wärmetauscher ein, während das Kunststoffrohr 21 rechts aus dem Wärmetauscher austritt. In den Wärmetauscher 19 sind Ausnehmungen 22 eingestanzt, die durch deren Rand umziehende Schweißnähte 23 abgedichtet sind. Hierdurch werden beim Einbetten des Wärmetauschers in Estrichschichten, in Wandplatten od. dgl. nicht nur Druckkräfte im Bereiche der Flächenelemente 9 übertragbar,

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indem in diesen Bereichen die unten liegende Schiwit^die-' ** ses Flächenelement direkt abstützt und die darüber liegende Schicht sich bis zu den Flächenelementen herunter erstreckt und die obere Außenseite abstützt, der Wärmeaustauscher 19 gibt mit seinen Ausnehmungen 22 die Möglichkeit, die auf beiden Seiten des Wärmeaustauschers anstehenden Schichten direkt zu verbinden. Damit aber besteht nicht nur die Möglichkeit, Druckkräfte besser aufnehmen zu können als dies bisher der Fall war, es können auch Schubkräfte und in begrenztem Maße Zugkräfte übertragen werden, insbesondere wenn die beidseitig des Wärmeaustauschers anstehenden Schichten durch beispielsweise diese Ausnehmungen durchgreifende Drahtbügel einer Bewehrung miteinander verbunden sind.

Die Wärmeaustauscher lassen sich im Bedarfsfalle auch leicht reparieren, da es nur erforderlich ist, im Bereiche einer Verletzung eines der Verbundbänder die beiden Halbschalen durch eine Schweißstelle oder eine Schweißnaht flüssigkeitsdicht miteinander zu verbinden. Wie bei den Schweißnähten 15, 18 und 23 wird dies bewirkt, indem gleichzeitig die Profilierung eingedrückt wird, so daß eine dichte, durchgehende Schweißnaht entsteht.

Bei der Benutzung des Wärmetauschers stellt sich als vorteilhaft heraus, daß das Wärmeübertragungsmedium die Innenseiten der Halbschalen relativ großflächig berührt und nur im Bereiche der Flächenelemente 9 nicht bis zur Oberfläche durchzudringen vermag. Die Weitergabe der vermittelten Wärme an die Umgebung wird hierdurch jedoch praktisch nicht beeinträchtigt, da das Aluminiumdünnband dank seines hohen Wärmeleitwertes in der Lage ist, auch innerhalb der Bandebene Wärme weiterzuleiten und damit Temperaturunterschiede auf der Außenfläche zu vermeiden. Die relativ geringen Herstellungskosten und die Möglichkeit der einfachen Montage empfehlen die Anwendung des Wärmetauschers stets dort, wo große Austauschflächen benötigt werden, wie dies insbesondere im Falle verdeckt eingebauter Heizungen zutrifft. Bisher wurden zur Aufheizung von Estrich-

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ORiGiNAL INSPECTED

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flächen und Wänden, aber auch zum Wärmeaustausch sowohl auf der Warm- als auch der Kaltseite von Wärmepumpen aufweisenden Heizungsanlagen zur Erfassung größerer Flächen oft Rohre, Schläuche oder andere Hohlkörper verwendet, die in die Estrichschichten eingebettet sind oder in Wände eingeputzt werden. Derartige Rohre, gegebenenfalls aber auch Spezial-Wärmeaustauscher, erfordern relativ hohe Beschaffungs- und Installationskosten. Die Erstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers dagegen ist mit relativ geringen Kosten in großen Mengen möglich, und auch die Installation bietet keine besonderen Schwierigkeiten, da sowohl die gegenseitigen Verbindungen leicht herstellbar sind als auch die Form der Wärmetauscher sich den jeweiligen Gegebenheiten anpassen läßt. Schließlich besteht noch die Möglichkeit des Unterteiles von Wärmetauschern, wobei im einfachsten Falle überstehende Bereiche abgeknickt oder abgebogen werden. Es ist andererseits aber auch möglich, die Wärmeaustauscher durch Schneiden in die gewünschte Form zu bringen und im Bereiche der Schnittstelle durch eine Schweißnaht wieder abzudichten. Es ist ferner möglich, die gegenseitigen Verbindungen sowie gegebenenfalls das Abdichten durch Kleber, durch Siegeln oder eine Kaltverschweißung bzw. ein Anlösen der Kunststoffolien zu bewirken. Ferner kann, beispielsweise für eine eine Wärmepumpe verwendende Heizung, als Grundpotential Wärme benutzt werden, die bspw. durch Sonnenstrahlung, aber auch im Rahmen des üblichen Temperaturausgleiches Außenwänden eines Hauses oder dessen Dach entnehmbar ist. In diesem Falle wird das auf der Kaltseite einer Wärmepumpe auftretende Medium durch unter dem Dach, in Außenwänden oder dergleichen vorgesehene Wärmetauscher geführt. Der gemäß der Erfindung ausgebildete preisgünstige Wärmetauscher kann mit einfachen Mitteln unter Dachflächen befestigt und, beispielsweise unter Zwischenfügung von Isolierschichten, abgestützt werden. Ebenso ist es aber auch möglich, den Wärmetauscher der Sonnenstrahlung selbst auszusetzen und ihn als Sonnenkollektor zu nutzen.

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Zweckmäßig wird er in diesem Falle durch transparente oder klare Scheiben abgedeckt und geschützt, die den Licht- und Wärmestrahlen gegenüber das bekannte günstige Durchlaßverhalten zeigen. Wärmeverlusten wird weiterhin durch eine Isolierung derRückseite vorgebeugt, und eine möglichst vollständige Aufnahme der zugeführten Strahlung läßt sich erreichen, wenn das die freistehende Oberfläche bildende Aluminiumdünnband einen mattschwarzen Farbauftrag erhält oder durch eine schwarze Folie abgedeckt ist. Auch bei der Aufnahme von Wärme unter der Dauchhaut kann sich eine in diesem Falle zweckmäßig beidseitige Schwärzung als vorteilhaft erweisen, die ohne großen Aufwand im Durchlaufverfahren erzielbar ist, indem entsprechende Kunstharzlacke durch Walzenauftrag auf das noch ungeprägte Dünnband aufgebracht und auf dessen Oberfläche eingebrannt werden. Bei der Verwendung in feuchter Umgebung kann sich das Auftragen einer äußeren Kunststoffolie empfehlen, so daß eine der Halbschalen oder beide einen dreischichtigen Aufbau aufweisen. Ferner ist es möglich, den Wärmetauscher nicht nur in Estrichschichten, Wandschichten oder Bauplatten einzubetten. Es besteht auch die Möglichkeit, insbesondere auf der Kälteseite von Wärmepumpen den Austauscher direkt im Erdreich, in Brunnen od.dgl. anzuordnen, und auf einfache Weise lassen sich Boiler bzw. Brauchwasserspeicher erstellen, indem der bzw. einige Wärmeaustauscher, gegebenenfalls zusammengerollt oder in Form von Bündeln angeordnet, in einem vom Brauchwasser erfüllten Gefäß untergebracht werden. Ein Durchlauferhitzer läßt sich erstellen, indem das Brauchwasser durch den Wärmetauscher geführt wird.

Die Wärmetauscher lassen sich im Bedarfsfalle bezüglich ihrer Größe, der Größe, Ausbildung und/oder Anordnung der Rinnen sowie der Flächenelemente weitgehend variieren. So ist es möglich, Wärmetauscher mit nur einer Gruppe einander paralleler Rinnen zu erstellen. Sich überkreuzende Rinnen lassen sich auch er halten, indem in jede der Halbschalen eine Gruppe einander paralleler Rinnen eingeprägt ist und die Halbschalen so miteinander verbunden werden, daß die beiden Gruppen derRinnen sich

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kreuzen und durch die einander kreuzenden beim Vraia/e^ s LtUt ^ gebliebener Streifen in deren Überkreuzungsbereich miteinander zu verbindende Flächenelemente entstehen. Schließlich ist es möglich, eine oder mehrere Gruppen einander paralleler Rinnen nur in eine der Halbschalen einzuprägen, während die andere im wesentlichen eben bleibt. Hier werden die in der Grundebene stehengebliebenen Streifen als Flächenelemente mit der dagegen gelegten ebenen Halbschale verbunden, so daß die Flächenelemente in diesem Falle als beispielsweise 1 bis 3 cm breite Streifen gebildet werden, die vorzugsweise über ihre gesamte zwischen den Zuführungsrohren anstehende Länge mit der im wesentlichen ebenen Gegenfolie verbunden sind. Bewährt hat es sich hierbei, das die eingeprägten Rinnen aufweisende Verbundband mit einem Aluminiumdünnband aufzubauen, dessen Stärke die des Aluminiumdünnbandes der im wesentlichen ebenen Halbschale überschreitet, um durch größere Materialstärke, beispielsweise bis 300 ^im Stärke, eine größere Dehnung und damit tiefere Prägung -zu ermöglichen. Ein derartiger unsymmetrischer Aufbau erleichtert das Einbetten des Wärmetauschers beispielsweise in Estrichschichten, da eine der Flanken des Wärmetauschers voll zur Auflage gelangt. Gleichzeitig wird hierbei an der entgegengesetzten Seite eine größere Oberfläche geboten, so daß, wiederum am Beispiel von Estrichschichten gesehen, nach oben zum Räume hin stärkere Wärmeströme bewirkt werden können als zur entgegengerichteten Seite. Gleichzeitig wird hierbei eine weitere Reduzierung des Herstellungsaufwandes erzielt, da nur eine der Verbundfolien zu prägen ist und die jeweils gegenüberliegenden Halbschalen aus ebenem bzw. glattem Verbunddünnband gebildet werden. Wenn sich bei der Herstellung auch das Walzenprägen bewährt hat, können auch andere Vorgänge zum Einbringen der Rinnen herangezogen werden, so beispielsweise das Tiefziehen.

Weitere Änderungen betreffen die Anzahl der in den Innenraum des Wärmetauschers führenden Kunststoffrohre. So können bspw. 3 oder 4 Kunststoffrohre zur Zu- und Abfuhr des Übertragungsmediums verwendet werden, und die im Innenraum des Wärmetauschers sich einstellende Strömung kann durch weitere, der Schweißnaht 18 ent-

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sprechende Verbindungsbereiche beeinflußt werden und läßt sich ■ beispielsweise mäanderförmig einstellen. Auch die Form und die Anordnung derKunststoffrohre läßt sich variieren,und an Stelle der Kunststoffrohre können biegsame oder gar flexible Schläuche vorgesehen sein.

In jedem Falle ergeben sich breite AnwendungsSpektren durch geringe Herstellungs-, Verarbeitungs- und Montagekosten, so daß Niedertemperaturheizungen, Wärmepumpen verwendende Heizungen sowie die Ausnutzung der Sonnenenergie bzw. Umgebungstemperatur mit wesentlich geringerem Gestehungsaufwand ermöglicht werden als dies bisher der Fall ist.

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Claims

Patentansprüche

.) Wärmetauscher mit zwei gegeneinander gelegten und mindestens an ihren Randbereichen miteinander verbundenen, profilierten und mindestens einen Zu- und einen Ablauf aufweisenden und zwischen diesen Strömungspfade eines Wärmeübertragungsmediums bildenden Halbschalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (1, 2) jeweils aus einem mit einer Kunststoffolie (4, 5) kaschierten Metalldünnband (3,6) bestehen, daß άη das hierdurch gebildete Verbundband von der freien Oberfläche der Kunststoffolie aus Rinnen (7, 8) geprägt sind, die zwischen sich Flächenelemente (9) freilassen, und daß die Halbschalen so aufeinander gelegt sind, daß die Flächenelemente (9) der einen auf jeweils denen der anderen aufliegen, und daß die Ränder der Halbschalen sowie mindestens Bereiche der Flächenelemente miteinander verbunden sind, wobei zwischen die Halbschalen mindestens ein in den zwischen ihnen gebildeten Raum hinein- und ein aus diesem herausführendes Kunststoffrohr (11, 12; 2o, 21) eingelegt und mit den auf ihrem Mantel aufliegenden Rändern verbunden sind.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Ränder der Halbschalen (1, 2), der Flächenelemente (9) und/oder die der Kunststoffrohre (11, 12? 2o, 21) mit den Rändern durch Kleben bewirkt ist.

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3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Ränder der Halbschalen (1, 2), der Flächenelemente (9) und/oder die der Kunststoffrohre (11, 12; 2o, 21) mit den Rändern durch Schweißen bzw. Siegeln bewirkt ist.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenprofil der Kunststoffrohre (11, 12; 2o, 21) mindestens im Eintrittsbereiche zwischen die Halbschalen (1, 2) seitlich flach auslaufend (Ansätze 13) ausgeführt ist.
5.Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldünnbänder (3, 6) der Halbschalen (1, 2) Aluminiumdünnbänder sind.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolien (4, 5) der Halbschalen (1, 2) aus PE, PP, PVC oder dergleichen bestehen.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er außerhalb der die Ränder der Halbschalen (1, 2) verbindenden und die Kontur schließenden Verbindung (Schweißnaht 15) Randstreifen (16) aufweist, die vorzugsweise mit Befestigungslöchern ausgestattet sind.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (1, 2) übereinander liegende Ausnehmungen (22) aufweisen, an deren Rändern sie dicht miteinander verbunden sind (Schweißnaht 23).

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9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die" Kunststoff rohre (11, 12; 2o, 21) hinter ihrer Eintrittsstelle schlitzartige seitliche Öffnungen aufweisen und gegebenenfalls in ihrer Höhe abnehmen.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrittsrohr (11) und das Austrittsrohr (12) am gleichen seiner (To) Enden angeordnet sind.
11. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintritts- (2o) und das Austrittsrohr (21) an einander gegenüberliegenden Enden desselben (19) vorgesehen sind.
12. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffrohre (11, 12) an ihren inneren Enden (17) geschlossen ausgeführt sind.
13. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1o oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß er (1o) einen zwischen den Enden des Eintritts- und Austrittsrohres (11, 12) angeordneten und quer zu diesen verlaufenden, vorzugsweise fast linsenförmigen Verbindungsbereich (Schweißnaht 18) aufweist.
14. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch mindestens zwei sich überkreuzende Scharen von vorzugsweise je einander parallel verlaufenden Rinnen (7, 8).

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15. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die Größe ι überschreitet.

daß die Größe der Flächenelemente (9) 4 cm nicht
16. Wärmetauscher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Flächenelemente (9) 2 cm² nicht überschreitet.
17. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch trapezförmigen Querschnitt der Rinnen (7, 8).
18. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffrohre (11, 12; 2o, 21) durch biegsame und/oder flexible Kunststoffschläuche ersetzt sind.
19. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch die Verwendung von gegebenenfalls schwach legierten Aluminiumdünnbändern (3, 6) von 8o bis 22o pm Stärke.
20. Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 bis 19, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kunststoffolien (4, 5) von 7o bis 2oo jm Stärke.
21. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der nach außen gekehrten Oberflächen der Aluminiumdünnbänder (3, 6) einen vorzugsweise mattschwarzen Färb- oder Folienauftrag aufweist.

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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERO MüL'.ER · D GROSSE · F. FOi.LMEIER
22. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch jeweils eine Gruppe von parallelen, in die Halbschalen (1,2) geprägten Rinnen (7).
23. Wärmetauscher nach einem derAnsprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine eine Gruppe oder Gruppen von Rinnen aufweisende Halbschale mit einer ungeprägten, im wesentlichen ebenen Halbschale verbunden ist.
24. Wärmetauscher nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalldünnband der geprägten Halbschale stärker ist als das der im wesentlichen ebenen Halbschale.
25. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß er vorzugsweise aufgerollt oder gebündelt in einem als Speicher oder Boiler ausgebildeten Behälter angeordnet ist.
26. Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Bauplatte eingebettet ist.
27. Wärmetauscher nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Regipsplatte eingebettet ist.
28. Wärmetauscher nach einem derAnsprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß er in Estrichschichten eingebettet ist.
29. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß er hinter einer transparenten Scheibe als Sonnenkollektor angeordnet ist.

030049/0382