DE8023519U1 - Gewellte dachplatte - Google Patents

Description

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Die Neuerung betrifft eine eigenformstabile Dachplatte mit integriertem Wärmeaustauscherelement, bestehend aus einem mit Abstandhalterfilamenten versehenen Doppelgewebe, das vollständig gegen fluide Wärmeträgermedien abgedichtet ist, und aus Zu- und Ableitungen für die fluiden Wärmeträgermedien, welche wellenförmig ist.

Im Hinblick auf eine rationelle Energienutzung und auf neue Verfahren zur Nutzung regenerativer Energiequellen stellt sich im zunehmendem Maße die Aufgabe, Wärmeaustauscher zur Verfügung zu stellen, die möglichst verlustfrei Wärme übertragen und die in großen Flächen aus korrosionsfesten Werkstoffen hergestellt werden können. Bei herkömmlichen Plattenwärmeaustauschern wird das Wärmeträgermedium durch Rohre oder Kanäle geführt, wobei in verschiedenen Varianten die Rohre oder Kanäle mit Rippen verbunden sind oder in der Fläche integriert sind.
Ausschlaggebend für die wärmetechnische Güte eines Platten-Wärmeaustauschers sind dabei der Wärmeübergang zwischen Rippe und Rohr und der Wärmedurchgang, der im wesentlichen von dem Rohrabstand, der Rohr- und Rippendicke sowie von der Wärmeleitfähigkeit des Materials abhängt. Besonders günstige Verhältnisse werden erreicht, wenn die mit dem Wärmeträgermedium benetzte Fläche mit der Größe der äußeren Wärmeübertragungsfläche annähernd übereinstimmt, d.h. wenn ein vollflächig durchströmter Hohlkörper ohne Rippen oder Kanäle hergestellt werden kann.

In der DE-OS 27 14 901 ist ein derartiges System in Form eines flexiblen Wärmeaustauschers beschrieben, der aus einer beidseitig beschichteten Doppelgewebebahn becteht, die mit Zu- und Ableitungen für ein Wärmeträgermedium versehen ist. Bei diesem Aufbau des Wärmeaustauschers ist die Wärmeleitfähigkeit des Materials von unterge-

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ordneter Bedeutung, und es können auch vorteilhaft korrosionsfeste Kunststoffe eingesetzt werden. Trotz der im Vergleich zu Metallen wesentlich geringeren Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen ergibt sich ein günstiger Wärmedurchgang, da die Wärme nur über eine sehr kurze Strecke entsprechend der Wanddicke des Wärmeaustauscherelementes transportiert werden muß.

Offen blieb aber der Wunsch, die vorteilhaften Wärmeaustauscheigenschaften, insbesondere die vollflächige Durchströmung der Wärmeaustauscherelemente nach DE-OS 27 14 auch eigenformstabilen Dachabdeckungen zu verleihen, die herkömmlichen gewellten Dachsteinen oder Wellplatten in der äußeren Gestaltung entsprechen.

Die neuerungsgemäße Dachabdeckung mit integriertem Wärmeaustauscher kann als Wärmeabsorber zur Nutzung der Umgebungswärme zusammen mit einer Wärmepumpe in Energiedach/Wärmepumpensystemen eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die vollständige Abdichtung des Doppelgewebes gegen fluide Wärmeträgermedien und die Eigenformstabilität durch zunächst verformbare, dann aber durch Aushärten eigenformstabil gewordene Materialien bewirkt worden. Vorzugsweise ist mindestens eine Oberfläche des Wärmeaustauscherelements strukturiert., Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Doppelgewebe des Wärmeaustauscherelementes formschlüssig mit einem vorgeformten Flächengebilde verbunden.

Zur Herstellung der neuerungsgemäßen Dachplatte dient ein Verfahren, bei dem das Doppelgewebe auf der Ober- und Unterseite mit je einer Schicht eines Dichtungsmaterials versehen wird, von denen mindestens eine die Eigenformstabilität des Wärmeaustauscherelements bewirkt, und bei dem Ober- und Unterschicht an den Kanten des Doppelgewebes gegen das fluide Wärmeaustauschermedium dicht miteinander verbunden werden, und bei dem Zu- und Ableitungen angebracht werden. Als Dichtungsmaterial wer-

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Anlage 2 zum Schreiben vom 14.10.8C Neue Seite 3

den mindestens auf einer Seite aushärtbare Materialien eingesetzt, die in an sich bekannter Weise ausgehärtet werden. Vorzugsweise wird auf mindestens einer Seite des Doppelgewebes ein aushärtbares Material aufgebracht, dann wird das so behandelte Doppelgewebe in die gewünschte Form gebracht und dann wird in dieser Form ausgehärtet. Nach einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Eigenformstabilität dadurch bewirkt, daß das Doppelgewebe auf mindestens einer Seite mit einem vorgeformten Körper verbunden wird.

Die zur Herstellung des Wärmeaustauscherelementes verwendeten Doppelgewebe sind bekannt. Sie werden z.B. nach dem in der DE-OS 1 535 736 beschriebenen Verfahren hergestellt, oder nach Melliand Textilberichte 7/1970,

S. 766. Die Abstandhalterfilamente sind vorteilhaft Monofilamente und geben so dem Doppelgewebe die erforderliche Festigkeit gegen Zusammendrücken. Das Doppelgewebe einschließlich der Abstandhalterfilamente besteht je nach Anforderungen an seine Eigenschaften aus Polyestern, Polyamiden, Polytetrafluorethylen, Glas oder anderen Fadenmaterialien .

Die Zu- und Ableitungen für das fluide Wärmeträgermedium, welches das Wärmeaustauscherelement durchfließen soll, werden wie bekannt angebracht, z.B. nach der bereits erwähnten DE-OS 27 14 901 beschrieben.

Das Wäremaustauscherelement muß nach allen Seiten für das benutzte fluide Wärmeträgermedium dicht sein. Als Abdichtungsmaterialien kommen sowohl Platten aus Metallen wie z.B. Kupfer oder Aluminium als auch flache Körper aus den üblichen thermoplastischen Kunststoffen wie z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Polystyrol in Frage; dabei können dann die Seitenteile des Wärmeaustauscherelementes durch Verschweißen oder Verkleben geschlossen werden. —4

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Als sehr sinnvoll hat es sich erwiesen, daß die Abdichtung auf mindestens einer Seite aus zunächst verformbarem, dann aber durch Aushärten versteiftem Material besteht. Diese aushärtbaren Materialien sind vorzugsweise duromere Kunstharze, wie ungesättigte Polyesterharze, Epoxidharze, Methacrylatharze, Phenolformaldehyd-Harze, Melaminharze oder Furanharze. Es können aber auch hydraulisch abbindende Materialien, wie z.B. Zement oder Gips zum Einsatz kommen. Alle diese Materialien können mit Glasfasern oder mit Gewebe verstärkt sein.

Nach dem Aufbringen des noch verformbaren Abdichtungsmaterials erfolgt das Aushärten nach den bekannten Methoden.

Zum Erzielen besonderer optischer Effekte wird mindestens eine der beiden Oberflächen des Wärmeaustauscherelementes strukturiert. Dadurch bekommt das Wärmeaustauscherelement die äußere Struktur anderer, herkömmlicher Werkstoffe, z.B. von gewellten Dachziegeln oder Dach-Wellplatten.

Durch formschlüssiges Verbinden des zunächst noch verformbaren Doppelgewebes mit einem vorgeformten wellenförmigen Flächengebilde, wie z.B. einer gewellten Asbestzementplatte, oder an eine gewellte Kunststoffplatte, die als Dachdeckung dienen soll, erhält man eine Dachplatte mit integriertem Wärmeaustauscherelement, welche die günstigen mechanischen Eigenschaften dieser vorgegebenen gewellten Platte mit den günstigen Wärmeaustauschereigenschaften des vollflächig durchströmten Doppelgewebes vereint. Ebenso reicht es aber für viele Zwecke auch aus, das mit dem noch zunächst verformbaren Material bestrichene Doppelgewebe selbst in die gewünschte Wellenform zu bringen und danach das Aushärten

vorzunehmen.
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Im folgenden soll die Herstellung der formstabilen, wellenförmigen vollflächig durchströmten Wärmeaus-

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tauscherelemente noch näher beschrieben werden. Ein Doppelgewebe der gewünschten Abmessungen, z.B. 5 χ 1 m und von einem Abstand von 2 mm zwischen Ober- und Untergewebe, wird zwischen zwei mit härtbarem Kunstharz getränkten und auf ihren Rückseiten mit einer Trennfolie versehenen Fasermatten eingelegt und wird durch leichte Pressung mit einem Rakel beidseitig beschichtet und danach in die gewünschte Wellenform gebracht. Zur Vermeidung von Schweiß- und Fügearbeiten zur Abdichtung der offenen Ränder des Doppelgewebes ist es vorteilhaft, daß das Kunstharzlaminat eine größere Abmessung hat als die Doppelgewebebahn, damit beide Kunstharzlaminate außerhalb des Randes des Doppelgewebes miteinander verbunden werden.

Eine druckfeste Abdichtung des eingelegten Doppelgewebes kann auch dadurch erreicht werden, daß das mit dem Kunstharzlaminat versehene Doppelgewebe nach der Aushärtung des Kunstharzes in den Randbereichen mit einer umlaufenden Einfräsung bis zur unteren Schicht versehen wird, und daß die so erhaltene Nut mit einem Kunstharz vorzugsweise deckschichtbündig ausgegossen wird. Dabei ist die Viskosität des Kunstharzes so eingestellt, daß ein Verlaufen des Kunstharzes in das Doppelgewebe hinein vermieden wird. Nach dem Abziehen der Trennfolie erhält man auf diese Weise ein flächiges, druckfestes und dimensionsstabiles wellenförmiges Hohlkörperelement mit brillanter Oberfläche, welches, mit Zu- und Ableitungen versehen, in der Energiedach/Wärmepumpentechnik als Wärmeabsorber eingesetzt werden kann.

Üblicherweise sind die Zu- und Ableitungen für das fluide Medium diagonal versetzt angeordnet. Sie können sich aber auch auf derselben Seite der Dachplatte befinden. Um dabei eine vollflächige Durchströmung der Dachplatte mit Wärmeaustauscherelement sicherzustellen, wird in der Mitte der Dachplatte mit Wärmeaustauscherelement zwischen Zu- und Ableitung eine Zone mit einem höheren Strömungs-

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widerstand gebildet, wobei diese Zone d ie Dachplatte nur zum Teil in zwei getrennte Strömungskammern unterteilt. Man erreicht dies beispielsweise dadurch, daß senkrecht zur Verbindungslinie der Anschlüsse eine Nut gefräst wird, die sich nur über einen Teil der Länge bzw. der Breite der Dachplatte erstreckt, und die mit einem Kunstharz ausgegossen wird. Diese Anordnung der Anschlüsse auf der einen Seite der Dachplatte mit integriertem Wärmeaustauscherelement erspart in manchen Anwendungsfällen Montagekosten und erleichtert die Integration in bestehende Dach-Systeme. Ohne die risikoreiche Durchführung der Rohrleitungen durch die Dachhaut und ohne Sichtbarwerden von Rohrleitungen auf dem Dach können bei einseitiger Anordnung die Zu- und Ableitungsrohre beispielsweise unter der Firstabdeckung verlegt werden.

Die beigefügte Figur zeigt die Neuerung. Darin bedeuten 1 eine handelsübliche Dachwellplatte, 2 eine Klebeschicht, 3 das Doppelgewebe mit Abstandhalterfäden, 4 Dichtungsschicht, 5 und 6 Zu- und Ableitungen.

Die neuerungsgemäße Dachplatte kann mit Vorteil auch an Fassadenaußenseiten zur Verkleidung und Abdichtung verwendet werden.

Claims (4)

I f · · Il ι · Jl ill mil . ι ι ι ι ■ · ■ · · j lit ι , . ■· ·■ IJi >l I I ■ · · I I JlII III It ···!· 11 I · G 80 23 519.4 HOE 80/F 189 G Anlage 1 zum Schreiben vom 14.10.80 Schutzansprüche;

1. Eigenformstabile, gewellte Dachplatte mit integriertem Wärmeaustauscherelement, bestehend aus einem mit Abstandhalterfilamenten versehenen Doppeigewege (3), auf dessen beiden Oberflächen sich je eine Schicht (2) (4) eines Dichtungsmaterials befindet, wobei das mit Dichtungsmaterial versehene Dopppelgewebe Zu- und Ableitungen (5,6) für fluide Wärmeträgermedien aufweist.

2. Gewellte, eigenformstabile Dachplatte mit integriertem Wärmeaustauscherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial (2,4) zunächst verformbar war, dann aber durch Aushärten eigenformstabil ist.

3. Gewellte, eigenformstabile Dachplatte mit integriertem Wärmeaustauscherelement nach Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht (2) oder (4) des Dichtungsmaterials strukturiert ist.

4. Gewellte, eigenformstabile Dachplatte mit integriertem Wärmeaustauscherelement nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelgewebe (3) formschlüssig mit einem vorgeformten Flächengebilde als Dichtungsmaterial verbunden ist.