DE3036524A1 - Anlage zur waermegewinnung unter ausnutzung von luft- und sonnenenergie - Google Patents

Anlage zur waermegewinnung unter ausnutzung von luft- und sonnenenergie

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DE3036524A1 DE19803036524 DE3036524A DE3036524A1 DE 3036524 A1 DE3036524 A1 DE 3036524A1 DE 19803036524 DE19803036524 DE 19803036524 DE 3036524 A DE3036524 A DE 3036524A DE 3036524 A1 DE3036524 A1 DE 3036524A1
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Description

80.141.re 25. September 1980
Patentanmeldung
Ritter Heiztechnik GmbH
Weierstraße 119
4200 Oberhausen-Sterkrade
Anlage zur Wärmegewinnung unter Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie
Zusatzanmeldung zum Patent (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13)
Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) geht aus von einer Anlage zur Wärmegewinnung unLer Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie, mit einem ersten Wärmetauscher zur Wärmeaufnahme, einem zweiten Wärmetauscher zur Wärmeabgabe und einer Umwälzpumpe, wobei der erste Wärmetauscher, der zweite Wärmetauscher und die Umwälzpumpe über Wärmeträgerleitungen zur Bildung eines Wärmeträgerkreislaufes miteinander verbunden sind, durch
Patentanwälte · Dipl.-Ing. Hans Dieter Gosthuy.son · Dipl.-Phys. Dr. Klaus Leutwein 4300 Essen 1, Huyssenallee. 15,Telefon: 02 01 /23 3917, Telex: 08/57 9990
Gesthuysen ά Leutwein 3 O 3 6 5 2 A
die Wärmeträgerleitungen ein Wärmeträgermedium geführt wird und in Durchflußrichtung des Wärmeträgermediums gesehen der erste Wärmetauscher vor dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist.
Anlagen zur Wärmegewinnung unter Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie sind in verschiedenen Formen bekannt. Die aus der Praxis bekannte Anlage, von der die Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-31) ausgeht, ist in erster Linie eine Anlage zur Wärmegewinnung unter Ausnutzung von Sonnenenergie, bei der nebenbei auch Luftenergie und ggf. Regenwasserenergie ausgenutzt wird. Bei dieser bekannten Anlage ist der erste Wärmetauscher flächig ausgeführt und auf dem Dach eines Gebäudes über dem Abdeckmaterial oder einen Teil des Abdeckmaterials ersetzend angeordnet. Die nach außen weisende Flache des ersten Wärmetauschers ist dunkel eingefärbt und wirkt als Absorberflache für Wärmestrahlung. Durch den Wärmetauscher wird direkt unterhalb der Absorberfläche das Wärmeträgermedium geführt, dessen Temperatur in der Regel um mehrere Grad unter der Temperatur der Umgebungsluft liegt. Diese Temperaturverhältnisse sind vorteilhaft, da so auch der Umgebungsluft über die Absorberfläche Wärme entzogen und an das Wärmeträgermedium abgegebenen wird. Zusätzliche Wärme wird über die Absorberfläche aufgenommen, wenn bei Regen Regenwasser über den Wärmetauscher fließt. Dem ersten Wärmetauscher ist bei der bekannten Anlage zur Wärmegewinnung innerhalb des Wärmeträgerkreislaufes der zweite Wärmetauscher nachgeschaltet, der zumeist als Wärmepumpe ausgeführt ist. Der zweite Wärmetauscher, die Umwälzpumpe und die übrigen Hilfsaggreagate sind bei der bekannten Anlage zur Wärmegewinnung innerhalb des Gebäudes an beliebiger Stelle angeordnet.
Die bekannte, zuvor erläuterte Anlage zur Wärmegewinnung war insoweit noch verbesserungsfähig, als die Anordnung des ersten Wärmetauschers auf dem Dach eines Gebäudes erhebliche installationstechnische Aufwendungen verlangte. Darüber hinaus war es aufgrund der Temperaturverhältnisse an und um den ersten Wärmetauscher ohne weiteres möglich, daß sich an der Innenseite des Wärmetauschers, also gehäudeseitig, Kondensat bildete.
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Dies ist zwar energietechnisch vorteilhaft, da die beim Kondensieren freiwerdende Energie an das Wärmeträgermedium in Form von Wärme abgegeben wird, macht jedoch eine wirtschaftlich aufwendige Isolation gegenüber dem Gebäude notwendig. Besonders wesentlich ist aber, daß bei der bekannten Anlage zur Wärmegewinnung der Wirkungsgrad hinsichtlich der Ausnutzung von Luftenergie ausgesprochen schlecht war.
Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik lag dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anlage zur Wärmegewinnung unter Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie so auszugestalten und weiterzubilden, daß eine verbesserte Ausnutzung der Luftenergie bei gleichem oder geringerem technischen Aufwand möglich ist.
Die Anlage nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13), bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmetauscher separat aufstellbar ausgeführt ist, nämlich auf einem Sockel mehrere parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordnete Wärmetauscherrohre, einen am einen Ende der Wärmetauscherrohre angeordneten Vorlaufverteiler und einen am anderen Ende der Wärmetauscherrohre angeordneten Rücklaufsammler aufweist. Mit der Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) ist erkannt worden, daß eine separate Aufstellung des ersten Wärmetauschers gegenüber der Anordnung auf dem Dach eines Gebäudes trotz des auf den ersten Blick scheinbar größeren technischen Aufwandes erhebliche Vorteile mit sich bringt. Zunächst kann der separat aufgestellte erste Wärmetauscher dorthin gestellt werden, wo die maximalen Luftgeschwindigkeiten zu erwarten sind, da er ja nicht an ein in seiner Lage vorgegebenes Gebäude gebunden ist. Hohe Luftgeschwindigkeiten bedeuten aber einen hohen Wirkungsgrad bei der Ausnutzung der Luftenergie, d. h. einen guten Wirkungsgrad der Anlage insgesamt. Dabei läßt sich der erfindungsgemäße erste Wärmetauscher einfach und damit kostengünstig aus bekannten, überall erhä'tlichen Bauteilen aufbauen, bedarf also einer weit weniger komplizierten Installationstechnik als der erste
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Wärmetauscher bei der bekannten Anlage zur Wärmegewinnung, von der die Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) ausgeht.
Bei der Anlage nach der Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) können die Wärmetauscherrohre des ersten Wärmetauschers grundsätzlich beliebig ausgerichtet sein, also senkrecht, waagerecht oder in einem beliebigen Winkel zwischen diesen beiden Stellungen. Das über die Wärmeträgerleitungen zugeführte kalte Wärmeträgermedium wird dabei über den Vor!aufverteiler auf die einzelnen Wärmetauscherrohre verteilt und naci, Durchlaufen der Wärmetauscherrohre im Rücklaufsammler wieder gesammeil-, um nunmehr aufgewärmt, über eine weitere Wärmeträgerleitung dem zweiten Wärmetauscher zugeführt zu werden. Als Wärmeträgermedium kommt hier beispielsweise mit einem Frostschutzmittel versetztes Wasser in Frage, grundsätzlich aber auch jede andere Art von Wärmeträgermedium, beispielsweise auch ein gasförmiges Wärmeträgermedium wie Frigen od. dgl.
Zuvor ist ausgeführt worden, daß bei der Anlage nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) die Wärmetauscherrohre grundsätzlich beliebig angeordnet sein können. Als besonders vorteilhafte Anordnungsweise ist aber herausgegriffen, daß die Wärmetauscherrohre kreisförmig, vorzugsweise kreisringförmig angeordnet sind. In dieser Anordnungsweise der Wärmetauscherrohre bekommt der erste Wärmetauscher eine Säulenstruktur. Natürlich lassen sich die Wärmetauscherrohre auch rechteckförmig anordnen, so daß der erste Wärmetauscher eine Wandstruktur bekommt. In jedem Fall empfiehlt es sich, mehrere Reihen von Wärmetauscherrohren, vorzugsweise auf Lücke gesetzt, hintereinander anzuordnen. Dies bedeutet natürlich bei kreisringförmiger Anordnung der Wärmetauscherrohre die Anordnung der Wärmetauscherrohre in mehreren konzentrischen Kreisen.
Hinsichtlich der Ausführung der Wärmetauscherrohre bieten sich bei der Anlage nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) alle denkbaren Möglichkeiten. Die Wärmetauscherrohre können also insbesondere
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einfach gerade, wendelförmig oder schlangenförmig ausgeführt sein. In jedem Fall empfiehlt es sich aber, die Wärmetauscherrohre mit Rippen, vorzugsweise jeweils mit einer wendelförmig durchlaufenden Rippe, zu versehen. Über die Rippen wird in bekannter Weise die wirksame Oberfläche Wärmetauscherrohre erhöht. Um die Absorptionsfähigkeit für Wärmestrahlung zu erhöhen, können die Wärmetauscherrohre und ggf. die Rippen im übrigen noch schwarz eingefärbt sein. Schließlich ist es vorteilhaft, zwischen dem Vorlaufverteiler und dem Rücklaufsammler ein die Wärmetauscherrohre umgebendes Berührungsschutzgitter anzuordnen, das beispielsweise aus dünnen Metallstäben bestehen kann.
Bei der Erläuterung der bekannten Anlage zur Wärmegewinnung, von der die Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) ausgeht, ist darauf hingewiesen worden, daß grundsätzlich auch der Energieinhalt von Regenwasser zur Wärmegewinnung ausgenutzt werden kann. Bei der Anlage zur Wärmegewinnung nach der Lehre des llauptpatents (Patentanmeldung P 39 597.9-13) empfiehlt es sich nun aus diesem Grunde, oberhalb der Wärmetauscherrohre einen Regenwassersammler anzuordnen und diesen Regenwassersammler mit einer verschließbaren Abtropföffnung zu versehen. In dem Regenwassersammler wird Regenwasser gesammelt und über die Abtropföffnung auf die Wärmetauscherrohre bzw. die Rippen der Wärmetauscherrohre gebracht. Hier hat sich eine wendeiförmige Ausführung der Rippen als besonders vorteilhaft erwiesen, da das Regenwasser auf diesen Rippen einfach herablaufen kann. Befindet sich der erste Wärmetauscher der Anlage nach der Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) in der Nähe eines Gebäudes, so kann ohne weiteres das in den Dachrinnen des Gebäudes gesammelte Regenwasser anstatt direkt der Kanalisation nunmehr dem Regenwassersammler des ersten Wärmetauschers zugeführt werden. Die verschließbare Abtropföffnung erlaubt es, das im Regenwassersammler gesammelte Regenwasser als Wärmespeicher zu verwenden, d. h. beispielsweise am Tage zu sammeln und in den Abendstunden über die Wärmetauscherrohre laufen zu lassen. Selbstverständlich könnte hier notwendigenfalls auch
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ein gesondertes Sammelbecken vorgesehen sein, von dem aus das Regenwasser ggf. über eine Pumpe der Energiesäule zugeführt wird.
Mitunter kommt es vor, daß die Luftgeschwindigkeiten in der Umgebungsluft unter ca. 1,5 m/s absinken. Die Tatsache, daß unterhalb dieses Geschwindigkeitswertes der Wirkungsgrad des Wärmeüberganges von der Umgebungsluft auf ein Wärmeträgermedium rapide abnimmt, wird bei der Anlage nach der Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) dadurch berücksichtigt, daß ein Hilfsgebläse vorgesehen ist. Dieses Hilfsgebläse wird z. B. dann eingeschaltet, wenn die Windgeschwindigkeit am ersten Wärmetauscher den Wert von 1,5 m/s unterschreitet. Es hat sich gezeigt, daß auch bei vollständiger Windstille schon ein Hilfsgebläse von 500 Watt Leistung bei entsprechender Dimensionierung der Wärmetauscherrohre und entsprechend gewählter Durchflußrate des Wärmeträgermediums zu einer Wärmeaufnähme von 5000 kcal führt. Es empfiehlt sich hier, zur Steuerung des Hilfsgebläses einen Windmesser vorzusehen.
Die Anlage zur Wärmegewinnung nach der Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) zeichnet sich gegenüber der Anlage, von der die Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) ausgeht, vor allem durch eine verbesserte Ausnutzung der Luftenergie aus. Gleichwohl erschien es angebracht, nach weiteren Möglichkeiten zur Verbesserung der Ausnutzung der Luftenergie zu suchen, worin die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe zu sehen ist.
Die erfindungsgemäße Anlage, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre auf der Mantelfläche eines Kegelstumpfes angeordnet sind, - wobei sich eine Ausführungsform empfiehlt, bei der der Kegelwinkel des Kegelstumpfes, auf dessen Mantelfläche die Wärmetauscherrohre angeordnet sind, größer als 70°, vorzugsweise größer als 80°, insbesondere ca. 85° ist.
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Bei der Anlage zur Wärmegewinnung nach der Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) tritt gleichsam eine umgekehrte Kaminwirkung auf; die Luft, der durch das Wärmeträgermedium - über die Wärmetauscherrohre - Wärme entzogen worden ist, die also kälter geworden ist, fällt. Dadurch kann es bei auf der Mantelfläche eines Zylinders angeordneten Wärmetauscherrohren im unteren Bereich zu einem Stau der kalten Luft kommen. Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird nun ein Stau kalter Luft im unteren Bereich dadurch verhindert, daß die Anordnung der Wärmetauscherrohre auf der Mantelfläche eines Kegelstumpfes zu größeren Abständen zwischen den Wärrnetauscherrohren im unteren Bereich führt, - so daß die kalte Luft besser seitlich abfließen kann.
Bei der Anlage zur Wärmegewinnung nach der Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) können die Wärmetauscherrohre außen mit vorzugsweise wendelförmig durchlaufenden Rippen versehen sein. Diese Maßnahme empfiehlt sich auch bei der erfindungsgemäßen Anlage. Dabei wird noch ein besonderer Effekt erzielt. Bei der Anlage nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) liegen die Rippen horizontal, - wenn man von der schraubenlinienförmigen Steigung absieht. Bei der erfindungsgemäßen Anlage sind jedoch die Rippen leicht nach innen geneigt, was die Strömung der Luft durch die erfindungsgemäße Anlage positiv beeinflußt.
(Zuvor ist gesagt worden, daß nach der Anlage nach der Lehre des Hauptpatents (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13) die Wärmetauscherrohre auf der Mantelfläche eines Zylinders angeordnet sind. Dabei muß es sich nicht notwendigerweise um einen Kreiszylinder handeln, vielmehr kann es sich auch z. B. um einen Zylinder mit rechteckigem Querschnitt handeln. Folglich können bei der erfindungsgemäßen Anlage die Wärmetauscherrohre auch auf der Mantelfläche eines Pyramidenstumpfes angeordnet sein.)
Eine weitere Lehre der Erfindung, die auch losgelöst von den zuvor beschriebenen Maßnahmen zu einer Verbesserung der Ausnutzung der Luftener-
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gie führt und der folglich selbstständige Bedeutung zukommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre innen mit vorzugsweise wendelförmig durchlaufenden Rippen versehen sind.
Für die insgesamt angestrebte optimale Ausnutzung der Luftenergie kommt es einerseits auf den Temperaturunterschied zwischen der Luft und dem Wärmeträgermedium, andererseits auf die Wärmeübergangszahl zwischen der Luft und dem Wärmeträgermedium und damit einerseits zwischen der Luft und den Wärmetauscherrohren und andererseits zwischen den Wärmetauscherrohren und dem Wärmeträgermedium an. Da der wirksame Temperaturunterschied zwischen der Luft und dem Wärmeträgermedium kaum beeinflußt werden kann, muß also eine besonders gute Wärmeübergangszahl angestrebt werden, wenn eine optimale Ausnutzung der Luftenergie angestrebt wird.
Zuvor ist bereits ausgeführt worden, daß das Versehen der Wärmetauscherrohre außen mit vorzugsweise wendelförmig durchlaufenden Rippen die Strömung der Luft durch die erfindungsgemäße Anlage positiv beeinflußt, nämlich die Wärmeübergangszahl zwischen der Luft und den Wärmetauscherrohren positiv beeinflußt. Das Versehen der Wärmetauscherrohre innen mit vorzugsweise wendelförmig durchlaufenden Rippen verbessert die Wärmeübergangszahl zwischen den Wärmetauscherrohren und dem Wärmeträgermedium zunächst dadurch, daß solche Rippen zu einer turbulenten Strömung des Wärmetauschermediums führen.
Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die zuletzt beschriebene Lehre der Erfindung auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft erläutert werden soll.
Zunächst empfiehlt es sich, die Rippen nahe der Innenwandung der Wärmetauscherrohre vorzusehen, - damit dem Wärmeträgermedium insbesondere nahe der Innenwandung der Wärmetauscherrohre die für eine gute Wärmeübergangszahl gewünschte turbulente Strömung aufgezwungen wird. Werden die Rippen
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an der Innenwandung der Wärmetauscherrohre vorgesehen, so daß zwischen den Wärmetauscherrohren und den Rippen Wärmeleitung stattfinden kann, so führt das zu einer weiteren Verbesserung der Wärmeübergangszahl zwischen den Wärmetauscherrohren und dem Wärmeträgermedium.
Anstelle von nahe der Innenwandung der Wärmetauscherrohre vorgesehenen Rippen, insbesondere aber zusätzlich zu nahe der Innenwandung der Wärmetauscherrohre vorgesehenen Rippen können im Kernbereich der Wärmetauscherrohre Rippen vorgesehen sein. (Kernbereich meint dabei den inneren Bereich der Wärmetauscherrohre, der sich etwa über ein Viertel bis zur Hälfte des, Durchmessers der Wärmetauscherrohre erstreckt.) Dabei können die Rippen den Kernbereich der Wärmetauscherrohre ausfüllen. Vorzugsweise sind die Rippen jedoch nur im Außenbereich des Kernbereiches der Wärmetauscherrohre angeordnet, - so daß der Innenbereich des Kernbereiches der Wärmetauscherrohre keine Rippen aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 schematisch, teilweise mit Sympolen, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage zur Wärmegewinnung unter Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie und
Fig. 2 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 längs der Linie II-II.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage zur Wärmegewinnung unter Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie weist zunächst einen ersten Wärmetauscher 1 zur Wärmeaufnahme, einen zweiten Wärmetauscher 2 zur Wärmeabgabe und eine Umwälzpumpe 3 auf. Der erste Wärmetauscher 1, der zweite Wärmetauscher 2 und die Umwälzpumpe 3 sind über Wärmeträgerleitungen 4, 5, 6 zur Bildung eines Wärmeträgerkreislaufes miteinander verbunden. In dem Wärmeträgerkreislauf sind im übrigen Ventile 7 und ein Durchflußmengenregler 8 ange-
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ordnet. Mit dem Wärmeträgerkreislauf ver-bunden sind ein Vorlaufthermometer 9 und ein Rücklaufthermometer 10 sowie ein Ausgleichsbehälter 11. Durch die Wärmeträgerleitungen 4, 5, 6 wird ein Wäremträgermedium geführ. In Durchflußrichtung des Wärmeträgermediums ist, wie Fig. 1 deutlich zeigt, der erste Wärmetauscher 1 vor dem zweiten Wärmetauscher 2 angeordnet. In Fig. 1 ist angedeutet, daß der zweite Wärmetauscher 2 als Wärmepumpe ausgeführt ist und daß diesem zweiten Wärmetauscher 2 als Wärmeverbraucher 12 eine Warmwasserheizung nachgeschaltet ist.
Der erste Wärmetauscher 1 ist separat aufstellbar ausgeführt. Dazu weist der erste Wärmetauscher 1 auf einem Sockel 13 mehrere parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordnete Wärmetauscherrohre 14 auf. Am einen Ende der Wärmetauscherrohre 14 ist ein Vorlaufverteiler 15 angeordnet, am anderen Ende ein Rücklaufsammler 16. Die Wärmetauscherrohre 14 sind, in Fig. 1 nur angedeutet, mit Rippen 17 versehen. Zur Erhöhung der Wärmestrahlungsabsorptionsfähigkeit können die Wärmetauscherrohre 14 und die Rippen 17 schwarz eingefärbt sein.
Oberhalb der Wärmetauscherrohre 14 und auch oberhalb des Rücklaufsammlers ist ein Regenwassersammler 18 angeordnet. Dem Regenwassersammler 18 kann das Regenwasser nahestehender Gebäude zugeführt und in diesem gesammelt werden. Nicht dargestellt ist, daß der Regenwassersammler 18 mit einer verschließbaren Abtropföffnung versehen ist, von der aus das Regenwasser über die Rippen 17 der Wärmetauscherrohre 14 geleitet werden kann.
Schematisch ist in Fig. 1 angedeutet, daß ein Hilfsgebläse 19 vorgesehen ist. Das Hilfsgebläse 19 sitzt oberhalb des Regenwassersammlers 18 am Kopf des ersten Wärmetauschers 1 und ist über einen nicht dargestellten Luftschacht mit dem von den Wärmetauscherrohren 14 umschlossenen Innenraum verbunden. Zur Steuerung des Hilfsgebläses19 ist ein Windmesser 20 vorgesehen.
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Wie die Fig. 1 zeigt, sind die Wärmetauscherrohre 14 auf der Mantelfläche eines Kegel stumpfes angeordnet, wobei der Kegelwinkel des Kegelstumpfes ca. 85° ist.
Die Fig. 2 zeigt nun, daß die Wärmetauscherrohre 14 - zusätzlich zu den außen vorgesehenen Rippen 17 - innen mit wendelförmig durchlaufenden Rippen 21, 22 versehen sind. Dabei sind die Rippen 21 nahe der Innenwandung der Wärmetauscherrohre 14 vorgesehen, nämlich an der Innenwandung der Wärmetauscherrohre 14 vorgesehen, - so daß zwischen den Wärmetauscherrohren und den Rippen 21 Wärmeleitung stattfinden kann. Die Rippen 22 sind im Kernbereich 23 der Wärmetauscherrohre 14 vorgesehen, und zwar im Außenbereich 24 des Kernbereichs 23 der Wärmetauscherrohre 14 angeordnet, - so daß der Innenbereich 25 des Kernbereichs 23 der Wärmetauscherrohre frei ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage zur Wärmegewinnung arbeitet folgendermaßen:
Kühles Wärmeträgermedium mit einer Temperatur deutlich unterhalb der Umgebungstemperatur, d. h. etwa 5 bis 6 K unterhalb der Umgebungstemperatur, wird von der Umwälzpumpe 3 durch die Wärmeträgerleitung 6 in den ersten Wärmetauscher 1 gepumpt. Im ersten Wärmetauscher 1 wird das zugeführte Wärmeträgermedium in dem Vorlaufverteiler 15 auf die einzelnen Wärmetauscherrohre 14 verteilt und mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch die Wärmetauscherrohre 14 geführt. Das aus den Wärmetauscherrohren 14 austretende Wärmeträgermedium wird im Rücklaufsammler 16 gesammelt und über die Wärmeträgerleitung 4 dem zweiten Wärmetauscher 2 zugeführt. Während des Durchlaufens des Wärmeträgermediums durch die Wärmetauschrrohre 14 ist das Wärmeträgermedium aufgewärmt worden. Die aufgenommene Wärme wird dem Wärmeträgermedium in dem zweiten Wärmetauscher 2, der- als" Wärmepumpe ausgeführt ist, wieder entzogen und in dem Wärmeverbraucher 12 ver- , wertet.
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Der Wärmeübergang aus der Umgebungsluft an das Wärmeträgermedium ist durch die Rippen 17, 21 und 22 ausgesprochen hoch. Bei Windgeschwindigkeiten unterhalb von etwa 1,5 m/s wird, gesteuert vom Windmesser 20, das Hilfsgebläse 19 eingeschaltet, das einen Luftstrom in den von den Wärmetauscherrohren 14 umschlossenen Innenraum im Wärmetauscher 1 führt, der zwischen den Wärmetauscherrohren 14 radial nach außen austritt. Auf diese Weise ist es möglich, auch bei sehr geringen Luftgeschwindigkeiten die vorhandene Luftenergie auszunutzen.
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Claims (9)

  1. Gesthuysen &. Leutwein ό ί ■ J ί.ϊ Γι V Zj.
    Patentansprüche:
    Anlage zur Wärmegewinnung unter Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie, mit einem ersten Wärmetauscher zur Wärmeaufnahme, einem zweiten Wärmetauscher zur Wärmeabgabe und einer Umwälzpumpe, wobei der erste Wärmetauscher, der zweite Wärmetauscher und die Umwälzpumpe über Wärmeträgerleitungen zur Bildung eines Wärmeträgerkreislaufes miteinander verbunden sind, durch die Wärmeträgerleitungen ein Wärmeträgermedium geführte wird und in Durchflußrichtung des Wärmeträgermediums gesehen der erste Wärmetauscher vor dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist und wobei der erste Wärmetauscher separat aufstellbar ausgeführt ist, nämlich auf einem Sockel mehrere parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordnete Wärmetauscherrohre, einen am einen Ende der Wärmetauscherrohre angeordneten Vorlaufverteiler und einen am anderen Ende der Wärmetauscherrohre angeordneten Rücklaufsammler aufweist, nach Patent (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13),
    dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (14) auf der Mantelfläche eines Kegelstumpfes angeordnet sind.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des Kegel stumpfes, auf dessen Mantelfläche die Wärmetauscherrohre (14) angeordnet sind, größer als 70°, vorzugsweise größer als 80°, insbesondere ca. 85° ist.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (14) außen mit vorzugsweise wendelförmig durchlaufenden Rippen (17) versehen sind.
  4. 4. Anlage zur Wärmegewinnung unter Ausnutzung von Luft- und Sonnenenergie, mit einem ersten Wärmetauscher zur Wärmeaufnahme, einem zweiten Wärmetauscher zur Wärmeabgabe und einer Umwälzpumpe, wobei der erste Wärmetauscher, der zweite Wärmetauscher und die Umwälpumpe über Wärmeträgerleitungen zur
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    Gesthuysen & Leatwein 3 Ü 3 6 5 2
    Bildung eines Warmeträgerkreislaufes miteinander verbunden sind, durch die Wärmeträgerleitungen ein Wärmeträgermediurn geführt wird und in Durchflußrichtung des Wärnieträgermediums gesehen der erste Wärmetauscher vor dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist und wobei der erste Wärmetauscher separat aufstellbar ausgeführt ist, nämlich auf einem Sockel mehrere parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordnete Wärmetauscherrohre, einen am einen Ende der Wärmetauscherrohre angeordneten Vorlaufverteiler und einen am anderen Ende der Wärmetauscherrohre angeordneten Rücklaufsammler aufweist, nach Patent .. .. ... (Patentanmeldung P 29 39 597.9-13), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherrohre (14) innen mit vorzugsweise wendelförmig durchlaufenden Rippen (21, 22) versehen sind.
  5. 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (21) nahe der Innenwandung der Wärmetauscherrohre (14) vorgesehen sind.
  6. 6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (21) an der Innenwandung der Wärmetauscherrohre (14) vorgesehen sind.
  7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (22) bzw.. daß zusätzliche Rippen (22) im Kernbereich (23) der Wärmetauscherrohre (14) vorgesehen sind.
  8. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen den Kernbereich der Wärmetauscherrohre ausfüllen.
  9. 9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (22) im Außenbereich (24) des Kernbereiches (23) der Wärmetauscherrohre (14) anoeordnet sind,
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