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Absorberplattenelement
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Die Erfindung betrifft ein Medienrohre aufweisendes Absorberplattenelement
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Die bekannten Energie-Dächer, Energie-Fassaden oder Energie-Zäune
sind aus Absorberplattenelementen zusammengesetzt, die aus einer Platte aus Metallblech
oder Kunststoff und auf der einen Seite dieser Platte angeordneten Medienrohren
bestehen (Zeitschr. DDH, 21/79, S. 15/22). Die metallischen Absorberplattenelemente
haben
zwar gute Flächenwärmeaustauschleistung, Sifld jedoch in der Herstellung teuer und
bedürfen aufwendwger Verlegung.
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Wenn das Absorberplattenelement aus Kunststoff besteht, ist die Flächenwärmeaustauschleistung
nur gering und die Medienrohre dürfen nur relativ geringe Seitenabstande voneinander
haben1 so daß wesentlich mehr bledienrohre als bei metallischen Absorbarplattenelementen
erforderlich sind, wodurch die Herstellungs- und Verlegungskosten erhöht werden.
Auch besteht wegen cer geringen Abstände der Medienrohre voneinander die Gefahr
des Ansamzeins von Laub und sonstigen Verunreinigungen zwischen ihnen und die Gefahr
der Vermoosung. Auch wird die Lebensdauer der preislich infrage kommenden Dunststoffe
durch Zerstörung von Polymerbindungen durch die Uv-Strahlung begrenzt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Absorberplattenelement zu schaffen,
das bei guter Flächenwärmeaustauschleistung in der Herstellung kostengünstig ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene
Absorberplattenelement gelöst.
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Das Absorberplattenelement nach Anspruch 1 ist einfach und kostengünstig
herstellbar.
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Infolge des Wäremeverbundes zwischen den vorzugsweise metallischen
Medienrohren und der wärmeleitenden Beschichtung ergibt sich guta Flächenwärmeaustauschleistung,
so daß die Me-.
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dienrohre auch relativ große Abstände voneinander haben können.
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Auch eignet sich das Absorberplattenelement zum nachträglichen Einbau
bei Altbauten. Auch kann das Absorberplattenelement groß gebaut werden, was die
Herstellungskosten und Verlegekosten weiter senkt. Bevorzugt kann die Platte des
Absorberplattenelementes gemäß Anspruch 6 eine zementgebundene Platte sein.
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Das Absorberplattenelement nach Anspruch 7 hat dank der metallaschen
Beschichtung hohe Flächenwärmeaustauschleistung und ist kostengünstig herstellbar
und ist besser gegen W-Strahlung geschützt.
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Bei aus erfindungsgemäßen Absorberplattenelementen hergestellten Energie-Absorbern
kann es sich vorzugsweise um Energie-Dächer, Energie-Fassaden und Energie-Zäune
handeln.
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Erfindungsgemäße Absorberplattenelemente können auch noch Anwendung
bei anderen Energieabsorbern finden, bspw. in den Erdboden horizontal eingebettet
werden, so daß es die Bodentrocknung verhindert, Sickerwasser sammelt und die Flächenwärmeaustauschleistung
erhöht.
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Insbesondere dann, wenn das Energie-Dach aus Absorberplattenelementen
nach Anspruch 6 gebildet ist, kann es gleichzeitig die Dachabdeckung oder mindestens
einen Abschnitt der Dachabdeckung des betreffenden Gebäudes bilden, so daß keine
weitere Dachabdeckung unterhalb des Energie-Daches erforderlich wird, wodurch sich
die Kosten für die bei den bisherigen Energie-Dächern erforderliche zusätzliche
Dachabdeckung einsparen lassen. Auch zeitigt die gemäß Anspruch 6 vorgesehene zementgebundene
Platte weitere Vorteile, wie kostengünstige Verlegung des Absorberplattenelementes
und Temperatur-Pufferwirkung durch Eingrenzung der Temperatur des Rücklauf-Wärmeträgermediums
auf den Temperatur-Spreizungsbereich des Verdampfers der Wärmepumpe infolge ihrer
hohen Wäremkapazität. Sie kann so einen Kurzzeit-Wärmespeicher ersetzten, der bei
stärkerem
Energieeinfall Energie speichert und bei schwächerem
Energieeinfall dann vorangehend gespeicherte Energie an das Wärmeträgermedium abgibt.
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Die Platte des Absorberplattenelementes kann in vielen Fällen zweckmäßig
auch aus starrem oder flexiblem Kunststoff bestehen. Doch kommen auch andere wetterfeste
oder wetterfest ausgerüstete Platten infrage, beispielsweise Spanplatten, keramische
Platten oder dergleichen. Bevorzugt kann es sich um Platten hoher Warmekapazität
handeln, wobei sich die hohe Wärmekapazität als Wärmespeicher mit Pufferwirkung
bei Änderungen der Lufttemperatur und der Einstrahlungsstärke als die Temperaturschwankungen
des Wärmeträgernediums vorteilhaft dämpfend auswirkt.
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Die metallische Beschichtung kann bevorzugt durch Flammspritzen oder
Lichtbogenspritzen aufgebracht sein. Sie hat dann eine rauhe Oberfläche, die gegenüber
einer glatten Oberfläche eine vergrößerte Wärmeabsorbtionsfläche schafft. Auch kann
die bei flamm- und lichtbogengespritzten Metallbeschichtungen im allgemeinen vorliegende
Porösität dieser Beschichtung besonders bei diffusem Lichteinfall und geringer Luftfeuchtigkeit
und -bewegung sich sehr günstig auf die Flächenwärmeaustauschleistung auswirken.
Die flamm- oder lichtbogengespritzte Metallbeschichtung kann auch Metalloxide enthalten.
Wenn die wärmeleitende Beschichtung aus reinem Metall bestehen soll, kann dies durch
Lichtbogenspritzen unter Schutzgas erfolgen.
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Obwohl metallgespritzte Metallbeschichtungen besonders günstig für
vorliegenden Anwendungsfall sind, ist es auch denkbar, daß auch andere Beschichtungsverfahren
infrage kommen, beispielsweise Aufdampfen des Metalls im Vakuum, Galvanisieren oder
dergleichen.
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Die Schichtdicke der metallischen Beschichtung des Absorberplattenelementes
kann vorzugsweise 0,15 bis 0,50 mm, insbesondere 0,2 bis 0,4 mm betragen.
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Die wärme leitende Beschichtung kann vorzugsweise frei an die Außenatmosphäre
angrenzen. Man kann jedoch auch vorsehen, sie einzufärben oder mit einem dünnen,
die Flächenwärmeaustauschleistung des Absorberplattenelementes nicht störend beeinträchtigenden
oder sogar begünstigenden Überzug versehen, der gegebenenfalls ihre Wärmeleitfähigkeit
erhöhende Zusätze, wie Metallpulver enthalten und vorzugsweise dunkel gefärbt sein
kann.
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Die wärmeleitende Beschichtung des Absorberplattenelementes kann zwecks
günstigstem Wärmeübergang die Medienrohre bevorzugt kontaktieren. Hierdurch wird
der Wärmeverbund besonders gut. Falls die wärmeleitende Beschichtung jedoch auf
die Medienrohre aufgeklebt werden muß, befindet sich zwischen ihr und den Medienrohren
eine dünne Klebschicht, die jedoch so dünn wie möglich gehalten werden sollte bzw.
aus einem gut wärmeleitenden Klebstoff bestehen kann.
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Besonders günstig für hohe Flächenwärri'eaustauschleistung des Absorberplattenelementes
ist es ferner, wenn die wärmeleitende Beschichtung die No-dienrohre überfaßt.
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Man kann jedoch zur Materialersparnis oder aus sonstiyen Gründen oft
auch vorsehen, daß die wärmeleitende Beschichtung die Medienrohre nicht vollständig
überfaßt, sofern noch ausreichender Wärmeübergang erreicht wird.
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Die wärme leitende Beschichtung kann, wenn geringere Flächenwärmeaustauschleistung
als durch die Metallbeschichtung.
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erreichbar zu Gunsten billiger Herstellung in KauL genommen wird,
Metallpulver oder Graphitpulver enthaltender Kunststoff oder Lack oder solches Po
veb enthaltende bituminöse Anstrichmasse, wie Bitumen oder Steinkohlenteerpech oder
dergleichen sein, der bzw. die flüssig oder pastös aufgetragen und dann getrocknet
oder gehärtet wird und vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 3 mm haben kann. Das Metallpulver
kann vorzugsweise Aluminium, Zink oder Kupfer sein und bevorzugt eine Korngröße
von 0,005 bis 0,05 mm haben und besonders zweckmäßig mindestens 50 Volumenprozent
der Beschichtung betragen. Im Falle der Einbettung des Pulvers in Lack kann vorzugsweise
ein Kunstharz lack auf Polyurethanbasis vorgesehen sein. Die Wärmeleitfähigkeit
dieser Metall- oder Graphitpulver enthaltenden Beschichtung sollte bevorzugt größer
als 1 kcal/mwh Grad sein.
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Die zementgebundene Platte kann bevorzugt eine Eindringen von Feuchtigkeit
verhindernde Beschichtung oder Imprägnierung aufweisen und bleibt daher trocken,
so daß sie ihre hohe mechanische Festigkeit unbeeinträchtigt von atmosphärischen
Einflüssen behält und sich in dem von ihrer Feuchtigkeitsisolierung umfaßten Raum
auch kein Sprengen der Feuchtigkeitsisollerung und Deformieren der zeentgebundenen
Platte verursachen'1erhoher Dampfdruck einstellen kann. Vorzugsweise kann die zementgebundene
Platte eine etwa bei 3 Ges.% liegende Res~-euchWly;~eic haben.
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Für die wasserdampfdichte Beschichtung oder Imprägnierung der zementgebundenen
Platte kommen vorzugsweise Lacke auf Kunstharzbasis, beispielsweise auf Polyurethanbasis,
bituminöse Anstriche oder dergleichen infrage. Auch kann die wasserdampfdichte Beschichtung
durch eine die Platte einhüllende und mit ihr fest verbundene, beispielsweise verklebte
Folie oder einen Film gebildet sein.
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Im'Falle einer zementgebundenen Platte kann diese eine vorzugsweise
trockene Faserzement-Platte, insbesondere eine Asbestzementplatte sein. Auch kann
sie in vielen Fällen vorteilhaft eine zementgebundene Holzspannplatte sein. Zementgebundene
Platten haben besonders hohe Lebensdauer und sind äußerst witterungsbeständig.
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Im Falle des Absorberplattenelementes nach Anspruch 23 kann die gut
wärmeleitende Beschichtung als gesonderte Beschichtung über der auf der betreffenden
Seite des Absorberplattenelementes befindlichen wasserdampfdichten Imprägnierung
oder Beschichtung angeordnet sein. Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist jedoch
vorgesehen, daß die wärmeleitende Beschichtung an der betreffenden Seite des Absorberplattenelementes
auch dessen wasserdampfdichte Beschichtung bildet, so daß man mit einer einzigen
Beschichtung auskommt.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist auf der von den Medienrohren
abgewendeten Seite des Absorberplattenelementes eine wärmeisolierende Schicht vorzugsweise
aus Schaum, insbesondere aus Hartschaum angeordnet, die so getroffen ist, daß bei
allen Witterungsbedingungen der Taupunkt innerhalb der wärmeisolierenden Schicht
liegt, so daß auf der Rückseite dieses Absorberplattenelementes keine @@@@@@@@@@@@@@@@
@@@@@@@@@@ kann. Auch wird durch diese wärmeisolierende Schicht die Flächenwärmeaustauschleistung
dieses Absorberplattenelementes etwas vergrößert und wenn der aus solchen Absorberplattenelementen
bestehende Energieabsorber eine Energie-Fassade oder ein Energie-Dach ist, wird
gleichzeitig die Wärmedämmung an der betreffenden Gebäudefläche verbessert. Der
Wärmedurchgangskoeffizient k dieser wärmeisolierenden Schicht kann vorzugsweise
kleiner als 0,6 Watt/m² Grad sein.
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Die Platte des Absorberplattenelementes kann eine im wesentlichen
ebene Platte sein, vorzugsweise für Energie-Fassaden.
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Sie kann jedoch auch gekrümmt sein. Bevorzugt kann sie
selbsttragend
sein, so daß sie besonders hohe mechanische Beanspruchung aushalten, bspw. selbst
bei einfacher Verlegung auch problemlos Sturm standhalten kann.
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Doch kann sie in vielen Fällen auch nicht selbsttragend sein. Bevorzugt
kann die Platte des Absorberplattenelementes eine Wellplatte sein, wobei es besonders
zweckmäßig ist, die Medienrohre in WelLentälern dieser Wellplatte anzuordnen, wo
ihre Aufheizung stärker ist. Auch ist die Festigkeit der Wellplatte höher als die
ebener, gleichdicker Platten. Die Platte des Absorberplattenelementes kann vorzugsweise
rechteckförmigen Umriß haben.
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Bezüglich des Baustoffes "Faserzement", aus dem die oben erwähnte
Faserzement-Platte besteht, sei auf die Zeitschrift "Die Faserzement-Revue ac 97",
Heft 1, Jan. 1980, Verlag Karl Krämer & Co., Zürich (Vorwort "Die Zukunft der
Faserzement-Baustoffe"} hingewiesen. Die Fasern der Feserzement-Platte können vorzugsweise
Asbest-,und/oder Glas-,und/oder Aluminiumsilikat-, und/oder Mineraiwoll-, und/ oder
Metall-, und/oder Kunststoffasern oder dergl. sein. Bevorzugt ist vorgesehen, daß
die Faserzement-Platte eine Asbestzement-Platte ist.
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Die Medienrohre können vorzugsweise metallische Rohre sein, in manchen
Fällen auch Rohre aus Keramik, Glas, Kunststoff oder dergl., wobei in letztere Werkstoffe
aber vorzugsweise Metall, bspw. Metallpulver, Metallgitter oder dergl. zur Verbesserung
der Wärmeleitfähigkeit eingebettet sein kann.
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Besonders günstig ist es, wenn diese Medienrohre aus einem Werkstoff
bestehen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient ähnlich dem Wärmeausdehnungskoeffizient
der Platte ist, sodaß sich die Medienrohre und die Platte jeweils um etwa gleiche
Beträge thermisch verlängern und
verkürzen. Dies trifft bspw. zumindest
bezüglich Asbestzement auf Stahl und Eisen zu, sodaß zumindest bei Asbestzement-Platten
die Medienrohre vorzugsweise ganz oder im wesentlichen aus Stahl oder Eisen bestehen
können, wobei sie je nach Erfordernis natürlich auch innere oder äußere korrosionsfeste
Überzüge haben können, bspw. verkupfert sein können.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine ausschnittsweise Draufsicht auf einen Energieabsorber, wobei
die betreffende Energieanlage als Blockbild schematisch mit dargestellt ist, Fig.
2 einen Teilquerschnitt eines Absorberplattenelementes der Fig. 1 gesehen entlang
der Schnittlinie 2-2 in vergrößerter Darstellung, Fig. 3 einen Schnitt durch den
Energieabsorber der Fig. 1, gemäß der Schnittlinien 3-3.
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Der in Fig. 1 dargestellte, Umweltwärme absorbierende Energieabsorber
10 kann vorzugsweise ein Energie-Dach, eine Energie-Fassade oder ein Energie-Zaun
sein, SOdaß er dann der Außenatmosphäre und der Sonneneinstrahlung Umweltwärme entnimmt.
Er besteht aus unter sich gleichen, einander überlappend angeordneten Absorberplattenelementen
11.
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Jedes Absorberplattenelement 11 besteht aus einer trockenen, starren
Asbestzement-Wellplatte 12 mit auf ihr fest angeordneten Medienrohren 14 und Beschichtungen
13,15,16. Diese Wellplatte 12 erstreckt sich über die Länge und Breite dieses Elementes
10 und ist beidseits und auch an den Außenkanten gegen Eindringen
von
Feuchtigkeit durch die feuchtigkeitsdichte Beschichtung 13 vorzugsweise aus Kunststoff
geschützt. Diese Beschichtung 13 kann bspw. aus einer Kunststoffolie oder aus einer
feuchtigkeitsdichten bituminösen Beschichtung oder Lackbeschichtung bestehen. Die
Asbestzement-Platte 12 wurde unmittelbar vor Aufbringen dieser Beschichtung 13 sehr
gut getrocknet, sodaß sie praktisch keine Feuchtigkeit enthält. Hierdurch hat sie
beständig hohe mechanische Festigkeit.Auch ihre Wärmeleitzahl und ihre Wärmeausdehnung
wird durch die Luftfeuchtigkeit nicht beeinflußt und es kann kein die Beschichtung
13 sprengender und die Asbestzement-Platte deformierender hoher Dampfdruck entstehen.
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In jedem Wellental der Asbestzement-Platte 12 ist je ein Medienrohr
14 verlegt, sodaß in diesem Ausführungsbeispiel jedes Absorberplattenelement 11
je vier zueinander parallele Medienrohre 14 aufweist, die sich ungefähr über die
Länge der Asbestzement-Platte 12 erstrecken und so ausgebildet sind, daß sie mit
den mit ihnen fluchtenden Medienrohren des anstoßenden Absorberplattenelementes
leicht verbunden werden können, vorzugsweise durch Muffen 17, die besonders zweckmäßig
durch Erweiterungen der einen Enden der Medienrohre 14 gebildet sein können.
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Die die Medienrohre aufweisende Seite des Absorberplattenelementes
11 ist im wesentlichen oder vollständig mit der vorzugsweise 0,15 bis 0,5 mm dicken,
gut wärmeleitenden metallischen Außenbeschichtung 15 überzogen, die vorzugsweise
aus aufgespritztem Metall bestehen kann. Die Medienrohre 14 sind mittels einer Kitt-
oder Klebschicht 38 mit der Platte 12 fest verbunden und von der wärmeleitenden
Beschichtung 15 kontaktiert und überfaßt. Diese wärmeleitende Außenbeschichtung
15 bildet
zusammen mit den Medienrohren 14 einen Wärmeverbund,
durch den sehr gute Flächenwärmeaustauschleistung dieses Absorberplattenelementes
11 erzielt wird, da die von der Außenbeschichtung 15 aufgenommene Wärme infolge
der guten Wärmeleitung rasch zu den Medienrohren 14 und zu dem diese Medienrohre
14 durchströmenden Wärmeträgermedium, das vorzugsweise Sole ist, strömt.
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Auf der Rückseite ist die rechteckförmigen Umriß aufweisende Asbestzement-Wellplatte
12 noch mit der bspw. 2 bis 6 cm dicken wärmeisolierenden Schicht 16 versehen, die
vorzugsweise aus Kunststoffschaum, bspw. aus Polyurethanschaum bestehen kann. Diese
Schicht 16 haftet auf der Schicht 13 vorzugsweise durch eigene Klebewirkung, die
während des Auf schäumens bestand. Die freie Untenseite 19 dieser Schicht 15 ist
eben. Die Schicht 16 erstreckt sich zweckmäßig nicht ganz über die volle Breite
der Asbestzement-Platte 12, sondern endet nach Fig. 3 an der linken ihrer beiden
parallel zu den Scheitellinien der Wellen der Wellplatte 12 verlaufenden Längsseiten
am Scheitel der äußersten Halbwelle 20, sodaß sich diese äußerste Halbwelle 20 gemäß
Fig, 3 noch über ihren Scheitel ein kurzes Stück hinaus erstreckt, welches so wegen
Fehlens der Wärmeisolierschicht 16 an ihm auf das benachbarte Absorberplattenelement
11 überlappend aufgesetzt sein kann. An der bezogenen auf Fig. 3 rechten Längskante
der Wellplatte 12 reicht die Schicht 16 bis zum Rand der hier am Scheitel endenden
äußersten Viertelwelle 21.
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Eine ähnliche überlappung benachbarter Elemente 11 kann zusätzlich
oder alternativ an ihren Querseiten vorgesehen sein, indem hier ebenfalls die feuchtigkeitsisolierte
Asbestzement-Platte 12 etwas über die
untenseitig befindliche Wärmeisolierschicht
16 übersteht, sodaß dieser überstehende Bereich überlappend auf das benachbarte
Absorberplattenelement 11 aufgesetzt werden kann. Dies ist besonders bei Energie-Dächern
zweckmäßig.
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Die Dicke der Asbestzement-Platte 12 kann den der handelsüblichen
Wellplatten dieser Art entsprechen, vorzugsweise ca. 6 mm betragen. Die wärmeisolierende
Schicht 16 ist so dick, daß der Taupunkt unter allen Witterungsbedingungen innerhalb
der Schicht 16 liegt, so daß auf der Rückseite 19 dieses Absorberplattenelementes
10 keine Luftfeuchtigkeit kondensieren kann.
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Die durch die Medienrohre 14 des Energieabsorbers 10 gebildeten Rohrstränge
können wie dargestellt in den Absorberkreis 22 der dargestellten Energieanlage zwischengeschaltet
werden. Diese Energieanlage weist den den Energieabsorber 10 enthaltenden Absorberkreis
22, eine Wärmepumpe 24 und einen Heizkreis 25 auf, Der Absorberkreis 22 steht durch
den Verdampfer 27 der Wärmepumpe 24 in Wärmeaustausch mit dem inneren Kreislauf
29 der Wärmepumpe 24, welcher innere Kreislauf einen Kompressor 30 und ein Expansionsventil
30' aufweist und durch den Verdampfer 27 und einen Verflüssiger 31 führt.
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Der Verflüssiger 31 dient dem Beheizen des im Heizkreis 25 mittels
der Pumpe 33 umgewälzten Wärmeträgermediums, das im allgemeinen Wasser ist und den
Heizkörper 34 durchströmt. Im allgemeinen enthält der Heizkreis mehrere oder viele
Heizkörper, die der Raumbeheizung dienen. Er kann auch dem Erwärmen von Brauchwasser
dienen.
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Der Absorberkreis 22 weist auch eine Umwälzpumpe 36',eine Vorlaufleitung
35 und eine Rücklaufleitung 36 auf. Die in Fig. 1 von links aus gezählten ersten
und dritten Medienrohrstränge des Energieabsorbers 10 sind an die Vorlaufleitung
35 und die zweiten und vierten Medienrohrstränge an die Rücklaufleitung 36 angeschlossen,
wobei der erste und der zweite Medienrohrstrang durch eine Verbindungsleitung 37
in Reihe geschaltet sind, desgleichen sind der dritte und vierte Medienrohrstrang
durch die Verbindungsleitung 37' miteinander in Reihe geschaltet. Dieser Anschluß
ist besonders vorteilhaft.
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Doch ist es auch möglich, die Medienrohre 14 anders anzuschließen,
bspw. alle Medienrohre vom Wärmeträgermedium in derselben Richtung durchströmen
zu lassen.
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In manchen Fällen kann auch zweckmäßig vorgesehen sein, die gesamte
freie Oberfläche 19 der wärmeisolierenden Beschichtung 16 mit einer als Dampf sperre
dienenden wasserdampfdichten Beschichtung zu versehen, bspw.
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mit einer wasserdampfundurchlässigen Metall- oder Kunststoffolie zu
kaschieren.
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