DE3103071A1 - "flexibles, flaechiges waermeaustauscherelement und seine verwendung zur klimatisierung von fahrzeugen" - Google Patents

Description

• "Flexibles, flächiges Wärmeaustauscherelement und seine Verwendung zur Klimatisierung von Fahrzeugen Flächige flexible Wärmeaustnuscllerclementc sind in Form von Kautschuk-Gewebekonstruktionen bekannt, wobei das Wärmetauschermedium in einer Gewebeschicht zwischen zwei Kautschuk-Deckschichten geführt wird. Derartige Wärmeaustauscherelement sind jedoch durch die Materialbeständigkei t des Kautschuks sowie des Gewebes auf bestimmte Einsatzgebiete beschränkt.
• Ferner sind diese Elemente anfällig gegen höheren innendruck wobei sie zum Aufbeulen neigen. Dadurch wird nicht nur die äußere Form verändert, sondern es ändert sich auch das Strömungsverhalten innerhalb des Elements, wodurch eine gleichmäßige Wärmeverteilung nicht mehr gewährleistet ist.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein flächiges flexibles Wärmeaustauscherelement zu finden, das eine gute Materialbeständigkeit sowie eine gute Beständigkeit gegenüber höheren Innendrücken aufweist.
• Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen beschrie bene Wärmeaustauscherlement gelöst Das @ Element besteht aus einer Vietzahl nebeneinander angeordneter parallel verlaufender Hohlfasern, die durch eine beidseitige Beschichtung aus einem flexiblen Kunstoff miteinander verbunden sind. Die Hohlfasern bestehen aus einem flexibleoo, gegenüber dem betreffenden liärmeträgermedium inerten Material und nehmen den Innendruck auf 1 während die Deckschichten den Zusammenhalt der Fasern herstellen und gleichzeitig die Gefahr des Entstehens von Knickstellen mindern.
• In der Zeichnung ist ein derartiges Wärmeaustauscherelement anhand e nes Stufenschnitts schematisch gezeigt. Die nebeneinander legenden Hohlfasern @ sind deurlich erkeunbar. Die Hohlfasern die auch enger als abgebildet liegen können, sind durch eine beidseitige Beschichtung 2 miteinander verbunden.
• Die Zufuhr und ggf. die Ableitung des Wärmeträgermediums zu bzw. aus der llolllfasern erfolgt durch an den Stirnseiten angebrachte, sicht abschließende Elemente 3. Unter bestimmten Bedingungen kann das ableitende Element entfallen, so daß eine Stirnfläche eines Wärmeaustauscherelements frei liegt.
• Die Hohliasern sollen 0 citlen innendurchmesser von etwa 0,5 bis 5 mm besitzen. Unterhalb 0,5 mm wird im allgemeinen der Strömungswiderstand zu groß, oberhalb 5 mm beginnen die Elemente unhandlich zu werden. Bevorzugt wird ein Innendurchmesser von 1 bis 3 mm, um einen ausreichenden Durchfluß bei vertretbarem Strömungswiderstand zu ermöglichen. Die Wandstärke dSr Hahlfasern richtet sich nach dem geforderten Innendruel sowie dem Fasermaterial. .cie kann anhand der bekannten Materialkonstanten ausgerechent werden. Im allgemeinen betr@gt sic 0,05 bis 0,5 mm.
• Das Material, aus dem die Hohlfasern bestehen 1 riclltet sich nach der Natur des Wärmeträgermediums, der Temperatur, und dem geforderten Druck. Der Fachmann kann je nach den Anforderungen unter einer Vielzahl von Materialien wählen. Geeignet sind z.B. je nach den Erfordernissen Hohlfasern aus Polyamiden, Polyolefinen, Vinylchlorid- oder Styrolcopolmerisaten, Viskose, polymerisierten Halogenkohlenwasserstoffen, insbesondere fluorhaltigenKohlenwasserstoffen wie Polyvinylidenfluorid oder Polychlortrifluorethylen, Polysulfone, wobei Polyamide. Polyolefine, Vinylchlorid-oder Styrol-Polymerisate bzw. -Copolymerisate bevorzugt werden. Falls keine zu hohen Anforderungen an die Flexibilität gestellt werden, können in Ausnahmefällen auch Hohlfasern aus Metall Verwendung fiiiden.
• Zusammengehalten werden dic llohlfasern durch C cine beiderseitige Beschichtung aus flexiblem Kunststoff. Als Materialien können die bereits als Materialien für die Hohlfasern genann Kunststoffe Verwendung finden, sofern sie eine ausreichende Flexibilität besitzen. Das Material von Faser und Beschichtung muß nicht identisch sein; häufig kann das Material für die Beschichtung preiswerter sein als das Hohlfasermaterial.
• Bevorzugt werden Beschichtungen ausweichgemachten Vinylchlorid- (Co-) Polymerisation, Polyurethanen oder natürlichem oder synthetischem Kautschuk.
• Zur Verbesserung des ästhetischen Eindrucks bei offenliegenden Wärmeaustauscherflächen kann das Element ein- oder beiseitig mit einem textilen Material wie Stoff oder Velours otlcr @er@ oder elektrostatisch beflockt oder mit einer farbigen, ggf. strukturierten Kunststoffolie kaschiert werden.
• Besonders vorteilhaft: kann jedoch auch ein gefärbtes Beschichtuiigsmaterial eingesetzt werden, das bereits bei der Beschichtung der Hohlfasern ggf. mit einer gewünschten Struktur versehen werden kann.
• Die Herstellung der erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherelemente kann derart erfolgen, daß die Hohlfasern in der gewünschten Breite (bis zu 2m und darüber) dicht an dicht nebeneinander gespannt und vergleichbar wie Reifencord, oder wie bei der Herstellung von Transportbändern nach gängigen Verfahren diskont inutierlich oder im Endlosverfahren besd@ichtet werden.
• Die Beschichtung sollte im Interesse eines guten Wärmeübergangs nicht stärker als etwa 1 mm sein. Aus dem so hergestellten ggf. endlosen Band werden Teilstücke in gewünschter Länge abgeschn@@ @enund an den Stirnseiten mit einem Formteil für die Zufuhr und ggf. auch für die Abführung des Wärmeträgermediums verschen. Das Formteil besteht im allgemeinen aus dem gleichen Material wie die Beschichtung; bei aggressiven Wärmeträgermedien kaiin es auch zweckmäßig scin, das Formteil aus dem gleichen Material wie die Hohlfasern herzustellen.
• Verwendung finden können die Wärmeaustauscherelemente als Heiz- oder Kühlelemente, z.B. in elektrischen Akkumulatoren. als Absorberiement bzw. Sonnenkollektor in Solaranlagen sowie als Fußboden- oder Deckentheizung in Gebäuden. Besonders vortei thaft ist jedoch die Verwendung derertiger Elemente zur Klimatisierung und tüftung von Fahrzeugen. Bekanntlich erfolgt di Klimatisierung und Lüftung von Fahrzeugen fast aus schließlich durch Einblasen von erwärmter, gekühlter oder normaler Luft in den Fahrgastraum, wobei die Luft im allgemeinen nur an wenigen Stellen zugegeben wird. Durch die liohen Wäreverluste durch den Fahrzeugaufban im Winter ist os erforderlich, große Mengen heißer Luft mit hoher Geschwindi keit einzublasen, um eine entsprechend hohle Raumtemperatur zu erzielen, dennoch ist cs häufig nicht möglich, ein Besch gen der Fenster zu verhindern; ähnliches gilt auch für eine Kiihlung mit kalter Luft. Es ist bekannt, daß das Raumklima wesentlich angenehmer empfunden wird, wenn auch die Raumwän entsprechend temperiert sind. Es ist daher schon früh dr V@ schlag gemacht worden, die Wände eines Kraftfahrzeugs <Iiirch Flächenwärmeaustauscgerelemente zu temper@eren und den Austritt des Wärmeträgermediums (d.h. der Frischtuft) auf die Scheiben zu richten, um diese beschlagfre@ zu halten (@S-PS 2 523 923). Allerdings sind die für diese Zwecke bekannten Wärmeaustauscher recht unhandlich und schwer zu montieren, so daß sie sich nicht durchgesetzt haben: Die erfindungsgemäßen Wärmeaustauscherelemente dagogen sind einfach in der Herstellung, können leicht in beliebigen Abmessungen erzeug werden und passen sich durch ihre Flexibilität unschwer den unterschiedlichen Karosseriewölbungen an, wodurch sich ihre Montage bedeutend vereinfacht. Die Wärmeaustauscherelemente werden auf den Innenwänden des Fahrzeugs in geeiglieten Abmossungen montiert und die temperierte Frischluft wird dem Element durch ein Formteil an einem Ende zugeftihrt. Die Luf durchströmt die Hohlfasern und tritt am anderen Ende in seh gleichmäßiger Verteilung aus. Das Austrittsende des Wärmetauscherelements wird so montiert, daß die austretende Luft die Fensterflächen bestreicht und diese so beschlagfrei häl Durch die große Vielzahl von Austrittsöffnungen tritt die L in ruhigem Strome praktisch zugfrei aus, so daß eine efnawan freie Belüftung crzielt wird und keine Turbulenen entstehen, die von den Fahrgästen oftmals als unangenehm empfunden werden. Durch die mit den Elementen bewirkte Flächenheizung kann die Lufttemperatur im Fahrzeug gesenkt werden, was zu einer Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit und damit zu einer weiteren Steigerung des Wohlbefindens führt. Im Sommer, wenn die Elemente Illit normaler oder gekühlter Luft beaufschlagt werden, tritt ebenfalls eine Komfortsteigerung ein, da die at@hr von trahlungswärme durch die aufgeheizte Karosserie vermieden werden kann. Die Gefahr von Erkältungskrankheiten durch Zug oder partielle Unterkühlung wird stark vermindert.

Claims (6)

1. Patentansprüche 1. Flexibles, flächiges Wärmeaustauscherelement bestehend aus einer Vielzahl nebeneinander liegender flexibler Hohlfasern, die durch eine beidseitige flächige Beschichtung miteinander verbunden sind.
2. 2. Wärmeaustauscherelement nach Anspruch 1. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlfasern einen Innendurchmesser von 0,5 bis 5 mm insbesondere von 1 bis 3 mm besitzen.
3. 3. Wärmeaustauscherelement nac Anspruch 1 oder 2. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlfasern aus Polyamiden, Polyolefinen, Vinylechlorid oder Styrolpolymerisaten oder -copolymerisaten bestehen.
4. 4. Wärmeaustauscherelement nach einem oder mehreren der Ansprüch 1 bis 3. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die flächige Beschichtung aus weichgemachtem Polyvinylchlorid.
5. Polyurethan oder Kautschuk besteht. meanstauscherelement nach einem oder mehreren der Anspriichc 1 bis It, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die flächige r3eschichtung mindestens einseitig mit einem textilen Material oder einer Kunststoffolie kaschiert ist.
6. 6. Verwendung eines Wärmeaustauscherelements nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 als Flächenwärmeaustauscherelement zur Klimatisierung und Lüftung von Fahrzeugen, wobei die Hohlfasern von ggf. erwärmter oder gekühlter Frischluft durchströmt werden und der Luftaustritt aus den Hohlfasern auf die Fensterflächen gerichtet ist.