DE8122027U1 - "Wärmetauscher-Element mit selbstdichtend angebrachten Anschlußteilen" - Google Patents

Description

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Wärmetauscher-Element mit selbstdichtend angebrachten Anschlußteilen

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscher-Element aus Kunststoff auf Basis einer Stegdoppelplatte, an dem Anschlußteile sclbstdichtend angebracht sind.

Für Anlagen, die zur Einsparung von fossilen Brennstoffen entwickelt wurden, um alternative Energiequellen auszunutzen, werden in zunehmenden Maße neuartige Warmeaustausc^r-Elemente benötigt.

Ein wesentlicher Teil des Energieverbrauchs entsteht im Bereich Haushalte und Kleinverbraucher, wo etwa 45 % der Endenergiemenge benötigt werden - vor allem für die Heizung. Ansatzpunkte für Energieeinsparungen sind neben der besseren Wärmedämmung vor allem die zusätzliche Ausnutzung von Energie aus Sonne, Luft, Boden und Wasser, und zwar in einer Niedertemperaturheizung, die bei Zwischenschaltung einer Wärmepumpe besonders günstige Gesamtwirkungsgrade ergibt.

_e Wesentlich für diese Anlagen sind kostengünstige, betriebssichere Wärmetauscher, da Investition und Langzeitverhalten wesentlich davon beeinflußt werden.

Verschiedene Ausführungen von Wärmetauschern für diesen Zweck sind bekannt. Ein aufrollbares Element auf Basis von beschichteten Doppelgewebebahnen wird in der DE-OS 27 14 901 beschrieben. Als Handelsprodukt angeboten wird ein Element aus zwei Folienbahnen, die durch ein Gitterwerk aus Kunststoff auf Abstand gehalten werden.

Mehrere Entwicklungen beruhen auf einer extrudierten Stegdoppelplatte (DE-AS 27 19 273, DE-GM 78 24 684, DE-GM 79 27 236). Ein besonderes Problem stellt die Verbindung der Stegdoppelplatte an beiden Enden n;it den Verteilerkanälen für Zu- und Ablauf der Flüssigkeit oder des Gases dar. Hier

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werden verschiedene aufwendige Schweißkonstruktionen vorge-_ stellt, die die zunächst einfach herstellbare extrudierte Platte technisch aufwendig und damit teuer werden lassen. Diese Konstruktionen haben außerdem den entscheidenden Nachteil, daß häufig Undichtigkeiten auftreten. Das gleiche gilt auch für technisch anspruchsvollere Konstruktionen, mit denen bei den oben erwähnten aufrollbaren Elementen die Abdichtung nach außen erfolgt.

Aufgabe der Erfindung war es, ausgehend von der Stegdoppelplatte eine einfache und damit kostengünstige Wärmetauscher-Konstruktion zu entwickeln und damit zur breiten Anwendung derartiger Elemente für die Ausnutzung von Umweltenergie bzw. von Abwärme beizutragen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß alle Verbindungen zwischen Stegdoppelplatte und Verteilerprofilen selbstdichtend ausgeführt werden und das Wärmetauscher-Element im Wärmeträgerkreislauf so an die Saugseite der Umwälzpumpe angeschlossen wird, daß im Element stets ein Unterdruck herrscht. Auf diese Weise können die Verbindungen in besonders einfacher Weise ausgeführt werden, und es können auch Werkstoffe (z.B. PTFE) verwendet werden, die in dieser Form nur sehr schwierig verschweißt werden könnten.

Gefunden wurde ein Wärmetauscher aus thermoplastischem Material, bestehend aus einer Stegdoppelplatte und quer zur Stegrichtung angeordneten Verteilerprofilen mit Anschlußkanälen für Zu- und Ablauf gasförmiger und flüssiger Medien, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stegdoppelplatte lose mit den Verteilerprofilen verbunden ist, und daß der Anschlußkanal für den Ablauf mit der Saugseite einer Vorrichtung zur Erzeugung von Unterdruck verbunden ist.

Gefunden wurde ferner ein Verfahren zum Betreiben von Wärmetauschern aus thermoplastischem Material, bestehend aus

einer Stegdoppelplatte und quer zur Stegrichtung angeordneten Verteilerprofilen mit Anschlußkanälen für gasförmige und flüssige Medien, bei Unterdruck, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Verbindungen zwischen Stegdoppelplatte und Verteilerprofilen durch den Unterdruck selbstdichtend macht.

Die Stegdoppelplatte ist mit den Verteilerprofilen nur lose verbunden, das heißt, nicht verschweißt oder fest verklebt, wie es die aufwendigen Konstruktionen gemäß Stand der Technik vorsehen.

Das thermoplastische Material, aus dem die Stegdoppelplatte des erfindungsgemäßen Wärmetauschers besteht, ist vorzugsweise ein Kunststoff, insbesondere ein solcher aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen .

Werkstoffe auf Basis von halogenierten Polymeren kommen infrage bei besonderer chemischer Beanspruchung durch den Wärmeträger.

Die Verteilerprofile können aus den gleichen Werkstoffen wie die Stegdoppelplatte gefertigt werden, es können aber auch metallische Werkstoffe verwendet werden, z.B. Aluminium.

Der beim Betreiben des erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit einem Gas, beispielsweise Luft oder Stickstoff, erforderliehe Unterdruck beträgt zweckmäßigerweise etwa 0,1 - etwa 0,2 bar. Beim Betreiben mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, das gegebenenfalls mit einem Frostschutzmittel versehen ist, oder wäßrigen Salzlösungen, beträgt der erforderliche Unterdruck zweckmäßigerweise etwa 0,1 - etwa 0,2 bar zusätzlich zu der Flüssigkeitssäule, die der Höhendifferenz zwischen dem obersten und untersten Punkt im Wärmeträgerkreislauf, das heißt in dem den erfindungsgemäßen Wärmetauscher enthaltenden System, entspricht.

Die Erfindung soll anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert werden.

Es stellen dar:

Figur 1: die Draufsicht eines erfindungsgemäßen Wärme-

\ tauschers,

Figur 2: den Querschnitt des Wärmetauschers entlang der

Linie II-II von Figur 1,

Figur 3: den Längsschnitt eines Übergangs Wärmetauscher/ Verteilerprofil entlang der Linie III-III von Figur 1,
Figur 4: den Längsschnitt eines Übergangs Wärmetauscher/ Rundrohr-Verteilerprofil, Figur 5: die Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

Figur 6: den Längsschnitt eines Übergangs Wärmetauscher/ Verteilerprofil mit taschenförmiger Ausbildung entlang der Linie VI-VI von Figur 5. 20

In den Figuren bedeuten:

1 Stegdoppelplatte

2 a,b,c Verteilerprofil

3 a,b Anschlag an Stegdoppelplatte (1) für Verteilerprofil (2a, b, c)

4 Deckschichten der Stegdoppelplatte (1)

5 Stege der Stegdoppelplatte (1)

6a Anschlußstutzen für Zuleitung am Verteilerprofil

(2a, b, c)

6b Anschlußstutzen für Ableitung am Verteilerprofil (2a, b, c)

7 Dichtungsband

8 Dichtungsmasse.
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Figuren 1 und 2 zeigen eine zweckmäßige Ausführungsform fur Wärmetauscher und Verteilerprofil. Die linke Seite von

Figur 1 zeigt den Zustand vor dem Zusammenbau, die rechte Seite den Betriebszustand.

Auf die Stegdoppelplatte (1) mit den Stegen (5) und den Deckschichten (4) sind Verteilerprofile (2a) mit je einem Anschlußstutzen (6a, 6b) für Zu- und Ableitung des Wärmeträgers in enger Anpassung gegen einen Anschlag (3a) aufgeschoben. Das Verteilerprofil kann auch als geschlitztes Rohr (2b) ausgeführt werden, wie es Figur 4 zeigt. Der verbleibende Spalt wird mit einem Dichtungsband (7) überklebt, der einen Dickschichtkleber enthält, z.B. mit Acrylaten oder Polyisobutylen modifizierte Bitumenmassen. Wird nun beim Betrieb im Innenraum des Elementes ein Unterdruck angelegt, so entsteht am Spalt eine resultierende Kraft von außen nach innen, die in einfacher Weise eine Selbstdichtung bewirkt. Eine Kontrolle der Dichtigkeit ist jederzeit leicht möglich, da dann im System keinerlei Luftblasen auftreten dürfen.

Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform für Wärmetauscher und Verteilerprofil·.

Wiederum ist auf die Stegdoppelplatte ein Verteilerprofil (2c) mit Anschlußstutzen (6a, 6b) aufgeschoben. Vor dem Dichtungsspalt ist hier das Verteilerprofil taschenförmig ausgebildet und gestattet das Einspritzen einer geeigneten Dichtungsmasse (8), z.B. Polysulfidkautschuk- oder Silikon-Dichtungsmasse. Bei Unterdruck im System wirkt wiederum eine Kraft von außen nach innen, die auch hier in einfacher Weise zur Selbstabdichtung führt.

Dichtungsband (7) bzw. .Dichtungsmasse (8) sind nicht zwingend zur Abdichtung erforderlich. Jedoch ist es zweckmäßig, Wärmetauscher und Verteilerprofil vor Anlegen des Unterdrucks mittels eines Klebstreifens (Klebebandes) zusammenzuhalten .„ Außerdem wird auch bei späteren Abschaltungen ein Auseinanderfallen der genannten Teile vermieden.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Elementes, kann in vielfältiger Waise zur Ausnutzung von Umweltenergie und.Abwärme erfolgen. Bei Anordnung der Elemente auf einem Dach (als Solarabsorber z.B. für Energiedach) oder dem Erdboden (als Wärmeabsorber z.B. in der Landwirtschaft) wird der Umwelt Energie aus der Sonnenstrahlung sowie über eine Wärmepumpe aus Luft, Regen, Wind etc. entzogen.

Aber nicht nur bei der Energieaufnahme, sondern auch bei der Wärmeverteilung in Form einer großflächigen Fußbodenheizung bietet das beschriebene System Vorteile. Diese Heizelemente können direkt unter dem Fußbodenbelag verlegt werden. Damit wird die Regelungs-Trägheit der konventionellen Fußbodenheizung, die unter dem Estrich verlegt wird, vermieden und es wird durch wesentlich niedrigere Vorlauftemperaturen ein besserer Wirkungsgrad der Heizanlage erreicht.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß bei der Betriebsweise mit geringem Unterdruck das Austreten des Wärmeträgers, bei eventuellen Undichtheiten, verhindert wird. Dies ist gerade bei Fußbodenheizungen von großer Bedeutung.

Für die Abdeckung von Gewächshäusern in ariden Gebieten werden transparente, hoch UV-beständige Stegdoppelplatten gesucht, mit deren Hilfe ein gleichmäßigeres Klima für die Pflanzen erreicht werden soll. Es bieten sich hier Werkstoffe auf Basis von halogenierten Polymeren (PVC, PTFE) an. Die hierfür problematischen Verschweißungen können entfallen, da aufgrund der beschriebenen Erfindung bei geeigneter Betriebsweise einfache Klebestreifen oder Dichtungsmassen zur einwandfreien Abdichtung genügen.

Claims (4)

- 7 -* '·· , HOE 81/F 187 G Schutzansprüche:

1. Wärmetauscher aus thermoplastischem Material, bestehend aus einer Stegdoppelplatte und quer zur Stegrichtung angeordneten Verteilerprofilen mit Anschlußkanälen für Zu- und Ablauf gasförmiger und flüssiger Medien, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegdoppelplatte lose mit den Verteilerprofilen verbunden ist, -

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2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material, aus dem die Stegdop-' pelplatte besteht, ein Kunststoff aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material, aus dem die .Verteilerprofile bestehen, ein Kunststoff aus der Gruppe Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen oder ein metallischer Werkstoff ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Werkstoff Aluminium ist.