DE3147124C2

DE3147124C2 - Rohrbündel-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE3147124C2
Application number: DE3147124A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 5120 Herzogenrath Pelzer
Original assignee: Kabel- und Gummiwerke AG Manufactures De Cables Electriques Et De Caoutchouc Sa Eupen Be
Current assignee: Kabel- und Gummiwerke AG Manufactures De Cables Electriques Et De Caoutchouc Sa Eupen Be
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1986-06-05
Also published as: FR2512182A1; DE3147124A1; NL8500582A; FR2512182B1; BE890142A

Abstract

Verfahren zum Entziehen von Wärme aus strömender Luft bzw. aus Niederschlägen, wie Regenwasser oder Tau, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einer möglichst hohen Stelle eines Gebäudes, insbesondere auf einem Dachfirst, einen von einer gekühlten Flüssigkeit durchströmten Wärmekollektor, insbesondere einen natürlich zwangskonvektiven Rohrbündel-Wärmeaustauscher, mit einer hohen äußeren Wärmeübergangszahl zwischen Luft bzw. Wasser und Wärmeaustauschfläche des Wärmekollektors anbringt und die beim Durchströmen des Wärmekollektors sich erwärmende gekühlte Flüssigkeit als Wärmeträgermedium verwertet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrbündel-Wärmetauscher, der auf dem Dachfirst eines Gebäudes angeordnet ist, um die Wäi.neenergie der Umgebungsluft und gegebenenfalls von Niederschlägen mittels einer Wärmepumpenheizung zu nützen.

Derartige Wärmetauscher sind bekannt. Der eindeutige Nachteil der bekannten, auf Luftwärme basierenden Wärmepumpen liegt darin, daß s·"- nur bivalent betrieben werden können, d. h. es ist ein fossiles Beheizungssystem als Ergänzung notwendig, da bei Außenlufttemperaturen unter 0⁰C der Wirkungsgrad des Luftkollektors zu niedrig wird.

Immerhin können jedoch in nördlichen Regionen des europäischen Kontinents noch etwa 70% des Wärmebedarfs durch eine Luft-Wärmepumpe gedeckt werden.

In Kenntnis der vorgenannten Zusammenhänge wurde bereits eine Vielzahl von Luft-Wärmekollektoren entwickelt, die jedoch zu wenig effizient oder zu teuer oder beides waren. Es fehlt somit ein Liift-Wärmekollektor oder -Wärmetauscher, der sowohl hinsichtlich Effizienz als auch hinsichtlich Wartungsbedarf, Bauweise und Investitionskosten optimal ist.

Aufbau und Wirkungsweise eines Luft-Wärmetauschers sind wie folgt: Die wesentlichsten Elemente sind Hohlkörper, in der Regel Rohre, die von einer gekühlten Flüssigkeit, z. B. einem Wasser-GIykol-Gemisch (Glykol als Frostschutzmittel) als Wärmeträger durchströmt sind. Von außen streicht Luft an den Rohren vorbei. Auf dem Wege durch die Rohre wärmt sich der Wärmeträger von der Eintrittstemperatur —6 bis —8°C durch die von der Luft an die Rohre abgegebene Wärme je nach Außenlufttemperatur auf eine Austrittstcmpcratur von etwa 0 bis 10⁰C auf. Die mathematische Beziehung, die diesen Wärmeübertragungsprozeß beschrcibi, lautet:

Q = k-F-At_m,

wobei

Q [W]

die je Stunde übertragene Wärmemenge,

F[m²] At_n[K]

die sogenannte Wärmedurchgangszahl,

die Fläche des Wärmetauschers und

die mittlere Temperaturdiflerenz zwischen Wärmeträger und Luft ist,

Von den drei für die übertragene Wärmemenge Q maßgebenden Größen ist Ai_n, nicht, k in gewissen und Fin weiten Grenzen beeinflußbar. At_n, ist einerseits durch die jeweils herrschende Luft-, andererseits durch die Verdampfungstemperatur des in der Wärmepumpe verdampfenden Kältemittels festgelegt. Betrachtet man die Bestimmungsgieichungder Wärmedurchgangszahl kz. B. bei Rohren

k_K =

a,

da

di

da

2 λ R

In

(auf die äußere Rohroberflächc bezogen),

so erkennt man, daß bei vorgegebenen Rohrabmessungcn (d.„ d) und Strömungsvcrhälinissen im Rohr (λ,) nur noch die Größen ix_a (äußere Wärmeübergangszahl) und λ_Η (Wärmeleitfähigkeit des Rohrs) als Variable übrig bleiben. Die äußere Wärmeübergangszahl x_a ist hauptsächlich von der in Grenzen beeinflußbaren Windgeschwindigkeit abhängig, mit der die Rohre angeblasen werden. Weiteren Einfluß auf a_a haben auch die Rohranordnung und -ausrichtung in bezug auf die Windrichtung. Durch entsprechende Wahl des Rohrwerkstoffs kann die Wärmeleitfähgkeit Ar festgelegt werden (Kupfer ist hier das bei weitem beste, aber auch teuerste Material). Für eine bestimmte, nach dem Spitzenwärmebedarf des Wohnhauses ausgerichtete Wärmeübertragungsleistung des Wärmetauschers muß dieser über die vorgenannten uneingeschränkten und teilweise eingeschränkten Variablen Fläche, Windgeschwindigkeit, Wärmetauscherbauart- und -anordnung sowie Hohlkörperwerkstoff entsprechend ausgelegt werden. Hierbei ist man bestrebt, den Wärmetauscher möglichst effizient geräusch- und wartungsarm, optisch unauffällig, billig und leicht installierbar zu konzipieren. Diese Kriterien lassen sich natürlich nicht alle optimal erfüllen, jedoch zeichnet sich ein guter Wärmetauscher dadurch aus, daß er möglichst viele dieser Kriterien annähernd optimal erfüllt

Die bisher bekannten Luft-Wärmetauscher sind unterteilt in technisch und natürlich zwangskonvektive Wärmetauscher. Bei ersteren wird mittels eines Ventilators Außenluft mit hoher Geschwindigkeit durch den Wärmetauscher gesaugt

Der eindeutige Vorteil dieses Systems ist die hohe Wärmeübertragungsleistung und damit Effizienz aufgrund der großen Luftgeschwindigkeit der Verwendung von Kupferrohr und -lamellen. Wärmetechnisch nachteilig ist jedoch der Umstand, daß die in der Regel in Kellerschächten installierten Wärmetauscher werfer von Regen noch von Sonne beaufschlagt werden können.

Die entscheidenden Nachteile sind jedoch der zusätzliche Energieverbrauch für den Ventilator, dessen vor allem nachts störende Geräuschentwicklung und die Notwendigkeit der häufigen Wartung (aufgrund der engen Rohrteilung und Lamellenbestückung verstopft das Register schnell infolge von angesaugten Stäuben und Blättern sowie Vereisung, die den Durchgang der Luft durchs Register behindern, im Extremfall sogar unterbinden). Je n2ch Witterung bildet sich auch in mehr oder weniger starkem Maße Kondenswasser, für dessen ständige Wegleitung gesorgt sein muß. Natürlich ist der Preis eines solchen technisch zwangskonvektiven Luft-Wasser-Wärmetauscher auch nicht niedrig. In jedem Fall ist dieser Wärmetauscher jedoch optisch unauffällig installierbar.

Wegen der vorgenannten massiven Nachteile des technisch zwangskonvektiven Wärmetauschers wurden eine Vielzahl von hauptsächlich auf bewegter Luft bzw. Wind basierenden natürlichen zwangskonvektiven Wärmetauschern entwickelt

Der Hauptnachteil aller derartigen bekannten natürlich zwangskonvektiven Wärmetauscher besteht darin, daß sie die latente Wärme der Außenluft dieser nicht in hohem Maße entziehen. Die maßgebenden Gründe dafür sind einmal die wärmetechnisch unzulängliche Konstruktion und die hinsichtlich einer Beaufschlagung mit möglichst schnell bewegter Luft schlechte Positionierung des Wärmetauschers. Darüber hinaus sind die meisten bekannten Wärmetauscher dieser Art aufwendig konstruiert (Spezialkonstruktionen), d. h. teuer und relativ wartungsbedürftig.

Aus der DE-OS 24 45 052 ist eine Wärmepumpenheizung mit Umgebungsluft-Wärmetauscher bekannt, der eine Mehrzahl von von einem Wärmeträger durchströmten Wärmetauschereiementen aufweist und von windbewegter Luft anströmbar ist; die Wärmetauscherelemente sind hierbei zu einem räumlichen Strömungsgitter zusammengefaßt und einzeln von der windbewegten Luft umströmbar. Ferner weist das Strömungsgitter nach allen Himmelsrichtungen hin offene Einströmflächen auf. Aus dieser Literaturstelle ist jedoch nicht ersichtlich, daß die Länge des Wärmetauschers der Firstlänge entspricht. Ferner ist der Wärmetauscher auf der Konsole angebracht so daß ein Teil der Wärmetauscherfläche (durch die Windschattenwirkung der Konsole bedingt) nur unzureichend angeströmt wird. Ferrer liegen die Rohrstränge einer Schleife hintereinander im Windschatten. Schließlich wird durch das Drahtgestell die Windströmung behindert.

Aus der DE-OS 20 11 621 ist ein Wärmetauscher bekannt, bei welchem zur Fixierung von Kunststoffrohren streifenförmige Abstandhalter aus Kunststoff vorgesehen sind.

Es ist nicht angegeben, daß der Wärmetauscher auf einem Dach angebracht sein kann. Auch weitere Merkmale, die zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erforderlich sind, sind dieser Literaturstelle nicht entnehmbar.

Diese Aufgabe besteht darin, in einem Rohrbündel-Wärmetauscher, der auf dem Dachfirst eines Gebäudes angeordnet ist, wobei das aus gegeneinander versetzten Rohren oestehende Rohrbündel von einer gekühlten Flüssigkeit durchströmt ist, zur Ausnutzung der Wärmeenergie aus der Umgebnngsluft und gegebenenfalls von Niederschlagen mittels einer Wärmepumpenheizung die an den Wärmeträger zu übertragende Wärmemenge zu maximieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Länge des horizontal auf dem First eines Satteldaches aufgebrachten Rohrbündels etwa der Länge des Dachfirstes entspricht, daß das Rohrbündel quer zu der während des größten Teils der Heizperiode vorherrschenden Hauptwindrichtung angebracht ist, daß das Rohrbündel aus mehreren, parallelgeschalteten Röhrschleifen besteht, deren einzelne, aufeinanderfolgende &o Rohrstränge vertikal und horizontal gegeneinander versetzt sind und daß das Rohrbündel mit hili'e eines Traggestells an Dachsparren befestigt ist, wobei das Traggestell aus mehreren Trageinheiten mit jeweils einer Lochplatte zur Aufnahme des Rohrbündels, zwei vertikalen Stützrohren und einem damit und mit der Lochplatte verbundenen horizontalen Tragrohr besteht.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wärmetauschers sind in den Unteransprüchen ange- b^r> geben.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Firstlänge entsprechend der Gebäudelänge zum Wärmebedarf der zu beheizenden Wohnfläche ein proportionales Maß darstellt, das sich vorteilhaft im erfindunpsppmSRpn R^hrhrm-

del-WäTnetauscher wiederfindet. Das Rohrbündel wird frei, d. h. ungestört durch feste Körper oder Grenzflächen, durch den in diesen Höhen verhältnismäßig starken Wind quer angeblasen, wobei ein sogenannter Kreuzstrom vorliegt.

Als positiv erweist sich dabei die Dachneigung. Die Dachschräge wirkt sich wie eine Bernouillischc Slrö· mungsquerschnittsverjüngung aus, infolge derer die Strömung des Windes im engsten Querschnitt — hier der Dachfirst — erheblich beschleunigt wird, d. h., der Wind durchströmt das Rohrbündel mit noch größerer Geschwindigkeit (vgl. Abb. 3).

Mit dem quer angeströmten, möglichst — in Anströmrichtung gesehen — vielreihigen Rohrbündel-Wärmetauscher, dessen Rohre vertikal und horizontal gegeneinander versetzt sind, wurde ein Wärmetauscher gefunden, der sich durch hohe mittlere (gemittelt über die Wärmetauscherfläche) Wärmeübergangszahlen «_a auszeichnet (der hier vorliegende Kreuz-Gegenstrom ist fast so gut wie der reine Gegenstrom). In Anbetracht des enormen Luftvolumens und damit des Wärmeinhalts des Windes, der den Luft-Wärmetauscher umströmt, kann davon ausgegangen werden, daß alle Rohre des Rohrbündels, d. h. die erste wie auch die letzte Rohrreihe, mit Luft der gleichen Temperatur beaufschlagt werden. Dies ist, wenn man Gleichung (I) betrachtet, von großer Bedeutung für die übertragene Wärmemenge. Je nach Windstärke können sich äußere Wärmeübergangszahlen

W W

zwischen 35 und 120 —-₃ —γ ergeben. Diese liegen weit über der von ruhender Luft mit M₁ » ο —j—jr. Dabei ist noch nicht einmal der Tatsache Rechnung getragen, daß es sich bei der Charakteristik des erfindungsgemäßen Rohrbündel-Wärmetauschers um Kreuz-Gegenstrom handelt, der noch besser als der reine Kreuzstrom ist.

Bei Veränderung der Hauptwindrichtung, d. h. bei Abweichung vom 90° -Querstrom, sinkt die äußere Wärmeübergangszahl. Bei einem spitzen Anströmungswinkel von nur noch 20° (also fast Parallelströmung zum Rohrbündel) beträgt die äußere Wärmeübergangszahl aber immerhin noch 50% derjenigen bei 90°-Queranströmung. Das bedeutet, daß auch bei einem nicht ideal quer zur Hauptwindrichtung liegenden Haus noch gute äußere Wärmeübergangszahlen erreicht werden.

Gemäß Gleichung (II) ist immer ein Wärmetauscher anzustreben, bei dem die drei einzelnen Wärmewiderstände äußerer Wärmeübergang, Wärmeleitung und innerer Wärmeübergang in etwa gleich groß sind.

Unter diesem Aspekt für den neuen Wärmetauscher durchgeführte Rechnungen haben gezeigt, daß bei Verwendung von absolut witterungsbeständigem Rohr aus Polyäthylen hoher Dichte (HDPE) der Wärmelcitwiderstand am größten ist. Es ist jedoch wärmetechnisch nicht zu rechtfertigen, das sehr teure Kupferrohr zu verwenden. Ein HPDE-Rohr mit leicht verbessertem Wärmeleitwert würde hier bezüglich des angestrebten Widerstandsverhältnisses völlig ausreichen. Diese leichte Verbesserung bringt ein mit Metall-, vorzugsweise Aluminiumpulver, sch wach dotiertes HDPE-Rohr.

Die Effizienz des erfindungsgemäßen Rohrbündel-Wärmetauschers ist jedoch nicht nur bei Wind, sondern auch bei Regen und Nebel gegeben. Das Rohrbündel ist speziell bei Regen so exponiert, daß eine ständige Benetzung aller Rohre gegeben ist.

Ehe der Regen die Dachpfannen erreicht, hat er entweder von oben die untereinander oder — bei schräg fallendem Regen — von vorne nach hinten die hintereinanderüegenden Rohre Überflossen. Der Wärmeübergang von einem dünnen, sich ständig erneuernden Wasserfilm an ein Rohr ist besonders intensiv (s. Nusseltsche Wasserhauttheorie). Ähnlich gut sind die Verhältnisse bei Nebel, wo sich auch auf allen Rohroberflächen eine allerdings dünnere Wasserhaut bildet. Hinsichtlich der Effizienz als Sonnenkollektor gilt wie für alle anderen windgeschützten Kollektoren die Einschränkung, daß nur an windstillen Tagen ein nennenswerter Wärmeübergang durch Sonnenstrahlung erreicht wird.

Eine beispielhafte Ausführungsform des Rohrbündel-Wärmetauschers ist in den A b b. 1 bis 7A dargestellt.
Zur Konstruktion des erfindungsgemäßen Rohrbündel-Wärmetauschers ist folgendes zu sagen: Sie wurde daran orientiert, daß der Wärmetauscher billig herzustellen sowie schnell und leicht zu installieren ist. Aus diesem Grunde wurden keine neuartigen Befestigungselemente entwickelt, sondern solche verwendet, die handelsüblich als billige Massenartikel bereits existieren. Das erfindungsgemäß verwendete Traggestell ist hierbei so ausgebildet, daß die Windströmung nicht behindert wird.

Der Wärmetauscher ist, wie gesagt, etwa so lang, wie der First des mit ihm zu bestückenden Satteldachs. Als vernünftige untere und obere Grenze können hier Längen von 5 m und 20 m genannt werden.

Solch mehr oder weniger lange Rohrpakete müssen natürlich stabil auf dem Dachfirst befestigt werden, ganz besonders in Anbetracht des durch starke Winde hervorgerufenen Staudrucks, der doch zu erheblich horizontal wirkenden Kräften führt. Diese Kräfte wirken ebenso wie das Eigengewicht des Wärmetauschers als kontinuierliche Streckenlasten. Deshalb werden die Trageinheiten des Traggestells ungefähr in Abständen von jeweils 1 m installiert.

Diese Traggestelle bestehen jeweils aus der etwa 10 bis 20 mm dicken Lochplatte 1 aus Kunststoff, dem horizontalen Tragrohr 2, den beiden vertikalen Stützrohren 3, 3' und den beiden teleskopartig ausziehbaren Spannrohren 4,4' (A b b. 4). Alle Kunststoffplatten (sie bestehen aus einem witterungsbeständigen Kunststoffmateriai, vorzugsweise PVC-hart-holz- oder gewebeverstärktem Duroplast auf Phenol- oder Melaminharzbasis) haben die gleichen Abmessungen und das gleiche Lochmuster. Dieses entspricht der gewünschten Rohranordnung des Rohrbündels (A b b. 2). Die Kunststoffpiatten dienen zur losen Führung, Halterung und exakten Distanzierung der Rohrstränge 16 zueinander. Das Rohrbündel besteht aus mehreren, parallelgeschalteten gleichlangen Rohrschleifen. Die Länge der einzelnen Schleife ist so berechnet, daß der flüssige Wärmeträger auf seinem Wege durch die Rohrschleife von der Luft auf eine definierte Austrittstemperatur aufgewärmt wird, die etwas unterhalb der Lufttemperatur liegt. Die Zahl der parallelgeschalteten Schleifen errechnet sich aus der erforderlichen Wärmeleistung des Kollektors. Dem Lochmuster der in A b b. 2 gezeigten Kunststoffplatte liegt ein Kollektor mit i3 Schleifen (Anzahl der Löcher der vertikalen Lochreihe) zugrunde. Jede Schleife besteht in diesem Fall aus 6 geraden Rohrsträngen 16 (jeweils eine schräge Lochreihe für eine Schleife vorgesehen) und der

entsprechenden Zahl an Umlenkungen (aus Länge des Kollektors und Länge der errechneten Schleife ergibt sich Zahl der geraden Rohrstränge und Umlenkungen). Die Umlenkungen sind ebenfalls HDPE-Formteile. die jeweils mit zwei zu verbindenden Rohrenden verschweißt sind.

Bei dieser Verbindungsart wurde den möglichen Wärmeausdehnungen der Rohre Rechnung getragen. Die .Schleifen sind jeweils in einer schrägen Ebene (s. A b b. 2: Parallelogrammform des Lochmusters) verlegt, weil 5 sie luftblasenfrei mit dem flüssigen Wärmeträger gefüllt sein müssen. In die am tiefsten liegenden Rolirstränge (re^'ue Lochreihe in A bb. 2) tritt der flüssige Wärmeträger ein und durchfließt nacheinander die stufenweise höhivliegenden geraden, horizontalen Rohrstränge einer Schleife von rechts nach links, der anströmenden Luft genau entgegen (deshalb Kreuz-Gegenstrom). Eventuell noch in die Schleifen gelangende Luft kann in diesen zum höchsten Rohrstück hin hochsteigen und über das Entlüftungsventil 9' des Sammelrohres 10 (Abb.5) to entweichen. Sowohl das Sammelrohr 10 als auch das Verteilerrohr 11, beide aus Kupfer gefertigt, weisen im Kopf Schwimmerventile als Entlüftungsventile 9, 9' für die Schleifenentlüftung auf. Sowohl Verteiler- und i

Sammelrohr sind beide auf einer Stirnseite des Rohrbündels angeordnet (A b b. 5, 5A), dessen Rohre auf dieser .!J

Seite auch axial fixiert sind. In den anderen Löchern der Kunststoffplatten sind die Rohre axial lose geführt, so ->

daß sie bei Wärmeausdehnungen in diesen gleiten können. t, '^!

Das eigentliche Rohrtraggestell, wie es die Abb.4, 6 zeigen, besteht aus feuerverzinkten Stahlrohren. Das horizontale Tragrohr 2, an dem mittig mittels zweier feuerverzinkter Bügelschraubschellen 5 (s. Detail Abb. 6A) die I .orhnlat'.e i formschlüssig befestig! ist, wird von den beiden vertikalen Stützrohren 3, 3' gehalten. Diese "■

wiederum stützen sich auf den beiden horizontalen teleskopartig ausziehbaren Spannrohren 4,4' ab (zwei Rohre 5^;|

entsprechend abgestufter Durchmesser ineinandergesteckt). An den Enden weisen die Teleskoprohre jeweils 20 A einen Flansch 6,6' mit Durchgangslöchern für Holzschrauben auf. Die Spannrohre 4,4' sind horizontal zwischen ;t

die Holzsparren des Dachstuhls gespannt (parallel zum Dachfirst) und angeschraubt. Miteinander werden die P₁

senkrecht zueinander stehenden Rohre jeweils mit Bügelkeilschellen verbunden (A b b. 7,7A). §

Die wasserdichte Durchführung der Stützrohre 3,3' durch das Dach wird dadurch ermöglicht, daß man sog. H

Antennenziegel 7, T (A b b. 4,6; gelochte Dachpfannen für die Durchführung von Tragrohren für Fernsehanten- 25 fj

nen) verwendet. Die Abdichtung zwischen Stützrohr 3,3' und Antennenziegel 7, T erfolgt mittels einer Dicht- ?;

manschette 8, 8' aus Gummi (A b b. 4, 6). Da die Verlegeteilung der Antennenziegel zwingend ist und die \

Verlegeteilung der Dachsparren bereits vorliegt, beide jedoch nicht identisch sind, ist somit nicht gewährleistet, daß die Stützrohre immer mittig zwischen den Dachsparren liegen. Aus diesem Grunde muß die Verbindung Stü'zrohr—Spannrohr axial an beliebiger Stelle derselben mittels der Bügelkeilschelle vorgenommen werden 30 \

können. Ein teleskopartig ausziehbares Spannrohr ist deshalb erforderlich, weil die Dachsparrenabstände zuein- |

ander oft stark differieren. Es sei nochmals betont, daß alle hier beschriebenen Elemente marktgängige Serienar- ;j

tikcl sind, die relativ preiswert zu erwerben sind. !

Die Zuführung und Abführung des flüssigen Wärmeträgers erfolgt in der Weise, daß die kupfernen Zu- und 'J

Abführleitungen 12,13 ebenfalls durch Antennenziegel 7, T zum Sammel- und Verteilerrohr 10,11 geführt und 35 mittels Dichtmanschette 8,8' abgedichtet werden (A h b. 5).

Zur Versteifung der gesamten Tragkonstruktion ist ein stabiles, feuerverzinktes Kopfrohr 14 (A b b. 5. 6) vorgesehen, das alle Lochplatten 1 formschlüssig (über Bügelschellen 15 mit jeder Platte verschraubt) miteinander verbindet.

A b b. 1A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Tragkonstruktion für das Rohrbündel des Wärmekoi- 40 lektors: Jeweils zwischen zwei Rohrtraggestellen sind zusätzlich eine oder mehrere Lochplatten Γ angeordnet, die lediglich oben am Kopfrohr 14 befestigt sind. Siesollen bei größeren Abständen der Traggestelle zueinander ein Durchbiegen der Rohrstränge 16 durch Erwärmung (z. B. infolge von starker Sonneneinstrahlung) vermeiden.

Zum Abschluß der Ausführungsbeschreibung sei noch eine summarische Bewertung des erfindungsgemäßen 45 Wärmetauschers im Hinblick auf die eingangs genannten Kriterien gemacht:

a) Die Effizienz des Wärmetauschers ist optimal.

b) Der Wärmetauscher ist absolut geräusch- und wartungsfrei.

c) Der Wärmetauscher ist zwar nicht optisch unauffällig, jedoch aufgrund seiner Kompaktbauweise (bis auf ca. 50 0,5 m oberhalb des Dachfirstes aufbauend, s. A b b. 6) optisch nicht störend.

d) Der Wärmeaustauscher läßt sich leicht installieren, da er weitgehend vorgefertigt werden kann (das Metergewicht liegt bei wenigen Kilogramm).

e) Aufgrund der verwendeten billigen Bauelemente und der leichten Installierbarkeit ist der Wärmeaustauscher sehr billig. 55

Es sei noch vermerkt, daß alle gemachten Aussagen an Prototypen in Erfahrung gebracht wurden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrbündel-Wärmetauscher der auf dem Dachfirst eines Gebäudes angeordnet ist, um die Wärmeenergie der Umgebungsluft und gegebenenfalls von Niederschlägen mittels einer Wärmepumpenheizung zu nützen, wobei das aus gegeneinander versetzten Rohren bestehende Rohrbündel von einer gekühlten Flüssigkeit durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des horizontal auf dem First eines Satteldaches aufgebrachten Rohrbündels etwa der Länge des Dachfirstes entspricht, daß das Rohrbündel quer zu der während des größten Teils der Heizperiode vorherrschenden Hauptwindrichtung angebracht ist, daß das Rohrbündel aus mehreren, parallelgeschalteten Rohrschleifen besteht, deren einzelne, aufeinanderfolgende Rohrstränge (16) vertikal und horizontal gegeneinander versetzt sind und daß das Rohrbünde! mit Hilfe eines Traggestells an Dachsparren befestigt ist, wobei das Traggestell aus mehreren Trageinheiten mit jeweils einer Lochplatte (1) zur Aufnahme des Rohrbündeis, zwei vertikalen Stützrohren (3,3') und einem damit und mit der Lochplatte (1) verbundenen horizontalen Tragrohr (2) besteht.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Stützrohre (3,3') durch jeweils ein zwischen zwei Dachsparren angeordnetes, teleskopartig ausziebares Spannrohr (4, 4') gehalten sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Stützrohre (3,3') wasserdicht durch gelochte, an sich bekannte Dachpfannen (Antennenziegel) (7, T) mit Dichtmanschetten (8, 8') gefügt sind.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein versteifendes Kopfrohr (14) auf den Kopfseiten der Lochplatten (1,1') fest installiert ist

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Trageinheiten zusätzlich eine oder mehrere Lochplatten (1') angeordnet sind, die lediglich oben am Kopfrohr (14) befestigt sind.