NL1030399C2

NL1030399C2 - Werkwijze en inrichting voor het aan een oppervlak toevoeren van warmte of het vanaf een oppervlak afvoeren van warmte.

Info

Publication number: NL1030399C2
Application number: NL1030399A
Authority: NL
Inventors: Arie Dirk Cornelis Pronk; Johannes Cornelis Fran Klepper
Original assignee: Arie Dirk Cornelis Pronk; Johannes Cornelis Fran Klepper
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2007-05-14

Description

Werkwijze en inrichting voor het aan een oppervlak toevoeren van warmte of het vanaf een oppervlak afvoeren van warmte 5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aan tenminste één samenhangend oppervlak toevoeren van warmte of voor het vanaf tenminste één samenhangend oppervlak afvoeren van warmte. Voor deze op zich bekende werkwijze wordt doorgaans het tenminste één samenhangend 10 oppervlak bedekt met een buizenstelsel, waar een medium voor warmtetransport doorheen wordt gevoerd. De werkwijze wordt bijvoorbeeld toegepast bij zonnecollectoren, maar ook bij het realiseren van een kunstijsbaan. Het aanbrengen van een buizenstelsel is duur en omslachtig, vooral als het 15 oppervlak niet vlak is. De werkwijze volgens de uitvinding komt aan dit bezwaar tegemoet en heeft als kenmerk, dat men op of onder het tenminste één samenhangend oppervlak een warmtewisselaar aanbrengt, bestaande uit een sandwich van tenminste een eerste membraan, een laag vervaardigd uit een 20 materiaal met een open structuur en een tweede membraan, waarna men een medium voor warmtetransport door de warmtewisselaar voert. Daarbij dient de term open structuur zodanig te worden verstaan dat het medium voor warmtetransport dóór deze laag kan stromen. In plaats van 25 het aanbrengen van een buizenstelsel kan men dus volstaan met het neerleggen van de warmtewisselaar, waarna hij gereed is voor gebruik. Een belangrijk bijkomend voordeel is daarbij dat het hele oppervlak wordt gekoeld, omdat een buizenstructuur ontbreekt.

30

Met de warmtewisselaar kan men eenvoudig een kunstijsbaan of een skihelling realiseren door een gekoeld medium voor warmtetransport door de warmtewisselaar te voeren en vervolgens water over de warmtewisselaar te verspreiden.

35 Met de warmtewisselaar kan men ook eenvoudig een 1030399 2 zonnecollector realiseren, ook op een lastig gelegen plaats zoals een hellend en/of gekromd oppervlak, door een medium voor warmtetransport door de warmtewisselaar te voeren en vervolgens de zo verzamelde warmte met een additionele 5 warmtewisselaar aan het medium voor warmtetransport te onttrekken. Een bijkomend voordeel is daarbij het geringe gewicht van de warmtewisselaar.

Een gunstige realisatie heeft als kenmerk, dat het medium 10 voor warmtetransport aan een of meer hooggelegen punten van de warmtewisselaar wordt toegevoerd en vanaf een of meer laag gelegen punten van de warmtewisselaar wordt afgevoerd, zodat de zwaartekracht bijdraagt aan het transport en de verdeling van het medium voor warmtetransport in de 15 warmtewisselaar.

Een zeer gunstige realisatie heeft volgens een verder aspect van de uitvinding als kenmerk, dat een aanvoer en/of een afvoer van het medium voor warmtetransport zodanig 20 wordt geregeld dat tussen het eerste membraan en het tweede membraan een druk heerst die althans in een gebruiks-toestand lager is dan een heersende luchtdruk. Het voordeel is dat de onderdruk de sandwich bijeen houdt, waardoor een bevestiging van de laag met een open structuur aan het 25 eerste en tweede membraan overbodig is. Een belangrijk bijkomend voordeel is dat bij een eventueel lek in het eerste membraan of het tweede membraan geen medium voor warmtetransport uit de sandwich zal lekken, maar lucht in de sandwich zal worden gezogen. Het lekken van medium is 30 zeer ongewenst, omdat dit bijvoorbeeld de kwaliteit van het ijs aantast en bovendien kostenverhogend werkt, terwijl het doorgaans bovendien ongewenst is dat medium in het milieu belandt. Het is daarentegen zeer eenvoudig om lucht uit het koelmedium te verwijderen.

35 1 030399 3

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het koelen of verwarmen van een uit tenminste één samenhangend oppervlak bestaand object. De inventieve inrichting heeft als kenmerk, dat ze tenminste één 5 sandwichvormig opgebouwde warmtewisselaar omvat, bestaande uit tenminste een eerste membraan, een laag materiaal met een open structuur en een tweede membraan, alsmede koelmiddelen en/of verwarmingsmiddelen voor het koelen en/of verwarmen van een medium voor warmtetransport en 10 pompmiddelen voor het door de warmtewisselaar pompen van het medium voor warmtetransport.

Een gunstige uitvoeringsvorm waarbij de kans op het lek raken van het sandwichvormig opgebouwde warmtewisselaar tot 15 een minimum wordt beperkt heeft als kenmerk, dat het eerste membraan en het tweede membraan elk zijn vervaardigd uit een kunststof met een hoge treksterkte.

i !

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm heeft als kenmerk, dat 20 de laag is vervaardigd uit een flexibel materiaal met een open structuur, zoals bijvoorbeeld non-woven matten met een open structuur, vervaardigd uit bijvoorbeeld kunststof of steenwol of glaswol. Een warmtewisselaar kan dan voor gebruik eenvoudig worden uitgerold, terwijl hij ook beter 25 zal aansluiten aan een eventueel niet-vlakke ondergrond.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm waarbij de zwaartekracht bij draagt aan het transport door en de distributie van het koelmedium in en door de 30 sandwichvormige warmtewisselaar heeft als kenmerk, dat nabij een of meer hooggelegen posities de warmtewisselaar is voorzien van een eerste groep aansluitingen via welke medium voor warmtetransport wordt aangevoerd en dat nabij een of meer laaggelegen posities de warmtewisselaar is 1030399 4 voorzien van een tweede groep aansluitingen via welke medium voor warmtetransport wordt afgevoerd.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm heeft als kenmerk, dat 5 de pompmiddelen tenminste een perspomp omvatten voor het toevoeren van een medium voor warmtetransport aan de eerste groep aansluitingen. Bij voorkeur omvatten de pompmiddelen tevens een zuigpomp voor het afvoeren van warmtetranspor-terend medium van de tweede groep aansluitingen, alsmede 10 een regelorgaan voor het in combinatie regelen van de perspomp en de zuigpomp, zodanig dat althans in een gebruikstoestand in de warmtewisselaar een druk heerst die lager is dan een heersende luchtdruk. Het voordeel is dat de onderdruk de sandwich bijeenhoudt, waardoor een 15 bevestiging van de laag met een open structuur aan het eerste en tweede membraan overbodig is. Een belangrijk bijkomend voordeel is dat bij een eventueel lek in het eerste membraan of het tweede membraan geen medium voor warmtetransport uit de sandwich zal lekken, maar lucht in 20 de sandwich zal worden gezogen. Het lekken van medium voor warmtetransport is zeer ongewenst, omdat dit de kwaliteit van bijvoorbeeld het ijs aantast en bovendien kostenverhogend werkt, terwijl het bovendien ongewenst is dat medium voor warmtetransport in het milieu belandt. Voor 25 het verwijderen van lucht uit het medium voor warmtetransport is de inrichting dan bij voorkeur tevens voorzien van een op zich bekende separator.

De uitvinding heeft tevens betrekking op objecten, zoals 30 een sculptuur, ijsgrot, helling en dergelijke, vervaardigd met de werkwijze of inrichting zoals die in de voorgaande paragrafen is omschreven.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand 35 van de volgende figuren, waarbij: 1 030399 j r

J

Fig. IA schematisch in zijaanzicht een mogelijke uitvoeringsvorm van een ijsbaan volgens de uitvinding weergeeft;

Fig. 1B schematisch in doorsnede een warmtewisselaar 5 volgens de uitvinding weergeeft;

Fig. 2 schematisch een zonnecollector volgens de uitvinding weergeeft;

Fig. 3 schematisch in zijaanzicht een mogelijke uitvoeringsvorm van een skihelling volgens de 10 uitvinding weergeeft;

Fig. 4 schematisch in zijaanzicht een mogelijke uitvoeringsvorm van een ijsgrot volgens de uitvinding weergeeft.

15 Fig. IA geeft schematisch in zijaanzicht een mogelijke uitvoeringsvorm van een ijsbaan 1 volgens de uitvinding weer. Ijsbaan 1 omvat een warmtewisselaar 2 bestaande uit een sandwich van een eerste membraan, een laag vervaardigd uit een materiaal met een open structuur en een tweede 20 membraan dat op een vlakke ondergrond 3 rust. Via een pomp 4 wordt een medium voor warmtetransport, bijvoorbeeld een water/glycolmengsel rondgepompt door warmtewisselaar 2 via een centrale aansluiting 5 en een aantal perifere aansluitingen 6a,6b,.. Vervolgens stroomt het medium voor 25 warmtetransport naar een voorraadvat 7 en via een koelaggregaat 8 terug naar pomp 4. Voorraadvat 7 is voorzien van een luchtpomp 9, die een onderdruk in het hele circuit, dus ook in warmtewisselaar 2 handhaaft, waardoor de sandwich bijeen wordt gehouden. Een bijkomend voordeel 30 is dat als er een lek in het eerste membraan of het tweede membraan van warmtewisselaar 2 ontstaat, er lucht wordt aangezogen die vervolgens door luchtpomp 9 wordt weggepompt. In die zin vormen voorraadvat 7 en luchtpomp 9 een separator. Uit de hoeveelheid lucht die door luchtpomp 35 9 wordt weggepompt kan ook eenvoudig worden afgeleid of er 1 030399 6 sprake is van een lek. Pomp 4 is voorzien van een regelkring 10 die op een op zich bekende wijze de perskracht van pomp 4 zodanig regelt dat in warmtewisselaar 2 steeds een onderdruk wordt gehandhaafd. Als eenmaal het medium voor 5 warmtetransport door warmtewisselaar 2 stroomt, kan men water op de bovenzijde van warmtewisselaar 2 laten stromen, waardoor spoedig een beschaatsbare ijsbaan zal worden gevormd. Wil men de ijsbaan opruimen, dan is het voldoende koelaggregaat 8 en pomp 4 uit te schakelen en als het ijs 10 eenmaal gesmolten is het medium voor warmtetransport in reservoir 7 te pompen met behulp van pomp 4.

Warmtewisselaar 2 kan vervolgens worden afgekoppeld en meegenomen.

15 Fig. 1B geeft schematisch in doorsnede een warmtewisselaar 2 volgens de uitvinding weer. Warmtewisselaar 2 bestaat uit een eerste membraan 11, een laag 12 vervaardigd uit een materiaal met een open structuur en een tweede membraan 13.

Membranen 11,13 zijn vervaardigd uit een kunststof met een 20 grote treksterkte, zoals bijvoorbeeld polyvinylchloride met een polyesterbewapening. Laag 12 bestaat bijvoorbeeld uit non-woven platen of matten uit bijvoorbeeld kunststof of steenwol of glaswol. Als men er voor zorgt dat in warmtewisselaar 2 voortdurend een onderdruk heerst, dan kan 25 laag 12 in feite los in de omhulling gevormd door membranen 11,13 liggen, wat de fabricage van warmtewisselaar 2 belangrijk kan vereenvoudigen en de kosten laag kan houden.

Verder kan laag 12 flexibel worden uitgevoerd, waardoor het mogelijk wordt de warmtewisselaar bijvoorbeeld tijdens ! 30 transport op te rollen.

Fig. 2 geeft schematisch een zonnecollector 14 volgens de uitvinding weer. Zonnecollector 14 omvat een warmtewisselaar 2 bestaande uit een sandwich van een eerste 35 membraan, een laag vervaardigd uit een materiaal met een 1030399 7 open structuur en een tweede membraan dat op een vlakke ondergrond 3 rust. Via een zuigpomp 15 wordt een medium voor warmtetransport, bijvoorbeeld een water/glycolmengsel rondgepompt door een voorraadvat 7, een warmteopslag 16, 5 warmtewisselaar 2 via een centrale aansluiting 5 en een aantal perifere aansluitingen 6a,6b,. . terug naar perspomp 15. Warmteopslag 16 is bijvoorbeeld van het type waarbij de aggregatietoestand van een stof verandert. Voorraadvat 7 is voorzien van een luchtpomp 9, die een onderdruk in het hele 10 circuit, dus ook in warmtewisselaar 2 handhaaft, waardoor de sandwich bijeen wordt gehouden. Een bijkomend voordeel is dat als er een lek in het eerste membraan of het tweede membraan van warmtewisselaar 2 ontstaat, er lucht wordt aangezogen die vervolgens door luchtpomp 9 wordt 15 weggepompt. Warmtewisselaar 2 kan op een vlakke ondergrond worden gelegd, maar ook op een dak of op een helling worden geplaatst, waardoor de hoeveelheid opgevangen zonnewarmte kan worden vergroot.

20 Fig. 3 geeft schematisch in zijaanzicht een mogelijke uitvoeringsvorm van een skihelling 17 volgens de uitvinding weer. Skihelling 17 omvat een warmtewisselaar 2 bestaande uit een sandwich van een eerste membraan, een laag vervaardigd uit een flexibel materiaal met een open structuur en 25 een tweede membraan dat op een hellende ondergrond 18 rust. Via een pomp 4 wordt een medium voor warmtetransport, bijvoorbeeld een water/glycolmengsel toegevoerd aan een of meer hoog geplaatste aansluitingen 5 op warmtewisselaar 2, waarna het medium voor warmtetransport via warmtewisselaar 30 2 naar beneden stroomt naar een of meer laag geplaatste aansluitingen 6 en via een zuigpomp 15 naar een voorraadvat 7 en via een koelaggregaat 8 terug naar pomp 4. Voorraadvat 7 is voorzien van een luchtpomp 9, die een onderdruk in het hele circuit, dus ook in warmtewisselaar 2 handhaaft, 35 waardoor de sandwich bijeen wordt gehouden. Een bijkomend 1030399 8 voordeel is dat als er een lek in het eerste membraan of het tweede membraan van warmtewisselaar 2 ontstaat, er lucht wordt aangezogen die vervolgens door luchtpomp '9 wordt weggepompt. Pomp 4 is voorzien van een regelkring 10 5 die op een op zich bekende wijze de perskracht van pomp 4 zodanig regelt dat in warmtewisselaar 2 steeds een onderdruk wordt gehandhaafd. Als eenmaal medium voor warmtetransport door warmtewisselaar 2 stroomt, kan men water op de bovenzijde van warmtewisselaar 2 laten stromen, 10 waardoor spoedig een ijslaag zal worden gevormd die vervolgens op een op zich bekende wijze met kunstsneeuw kan worden bedekt. Het is natuurlijk ook mogelijk de kunstsneeuw direct op warmtewisselaar 2 aan te brengen. Wil men skihelling 16 opruimen, dan is het voldoende 15 koelaggregaat 8 en pomp 4 uit te schakelen en als het ijs en of de sneeuw eenmaal gesmolten is het medium voor warmtetransport in voorraadvat 7 te pompen met behulp van zuigpomp 15. Warmtewisselaar 2 kan vervolgens worden afgekoppeld, opgerold en meegenomen.

20

Fig. 4 geeft schematisch in zijaanzicht een mogelijke uitvoeringsvorm van een ijsgrot 19 volgens de uitvinding weer. Ijsgrot 19 omvat een warmtewisselaar 2 bestaande uit een sandwich van twee halfbolvormige membranen, waar een 25 laag vervaardigd uit een materiaal met een open structuur tussen is geplaatst. Warmtewisselaar 2 is aan een bodem 20 bevestigd, zodanig dat de ruimte begrensd door warmtewisselaar 2 en bodem 20 kan worden opgeblazen, net zo lang tot warmtewisselaar 2 de in de figuur aangegeven vorm 30 heeft. Via een pomp 4 wordt een medium voor warmtetransport, bijvoorbeeld een water/glycolmengsel toegevoerd aan een aantal hoog gelegen aansluitingen 5a,5b,.. op warmtewisselaar 2 en afgevoerd via een aantal perifere aansluitingen 6a,6b,.. Vervolgens stroomt het medium voor 35 warmtetransport via een zuigpomp 15 naar een voorraadvat 7 1030399 9 en via een koelaggregaat 8 terug naar pomp 4. Voorraadvat 7 is voorzien van een luchtpomp 9, die een onderdruk in het hele circuit, dus ook in warmtewisselaar 2 handhaaft, waardoor de sandwich van de halfbolvormige membranen en de 5 daartussen geplaatste laag vervaardigd uit materiaal met een open structuur bijeen wordt gehouden. Een bijkomend voordeel is dat als er een lek in het eerste membraan of het tweede membraan van warmtewisselaar 2 ontstaat, er lucht wordt aangezogen die vervolgens door luchtpomp 9 10 wordt weggepompt. Pomp 4 is voorzien van een regelkring 10 die op een op zich bekende wijze de perskracht van pomp 4 zodanig regelt dat in warmtewisselaar 2 steeds een onderdruk wordt gehandhaafd. Als eenmaal medium voor warmtetransport door warmtewisselaar 2 stroomt, kan men 15 water op de bovenzijde van warmtewisselaar 2 laten stromen, waarop spoedig een ijslaag zal worden gevormd. Is de ijslaag voldoende dik, dan kan men de luchtdruk in de ruimte begrensd door warmtewisselaar 2 en bodem 20 verminderen tot de atmosferische druk en kan de zo 20 verkregen ijsgrot in gebruik worden genomen. Wil men de ijsgrot opruimen, dan is het voldoende koelaggregaat 8 en pomp 4 uit te schakelen en als het ijs eenmaal gesmolten is het medium voor warmtetransport in reservoir 9 te pompen met behulp van zuigpomp 15. Warmtewisselaar 2 kan 25 vervolgens worden afgekoppeld, waarbij bij voorkeur een onderdruk in warmtewisselaar 2 dient te worden gehandhaafd. Vervolgens kan hij worden opgevouwen en meegenomen.

1030399 ---—----------— _

Claims

1. Werkwijze voor het aan tenminste één samenhangend oppervlak toevoeren van warmte of voor het vanaf tenminste 5 één samenhangend oppervlak afvoeren van warmte, met het kenmerk, dat men op of onder het tenminste één samenhangend oppervlak een warmtewisselaar aanbrengt, bestaande uit een sandwich van tenminste een eerste membraan, een laag vervaardigd uit een materiaal met een open structuur en een 10 tweede membraan, waarna men een medium voor warmtetransport door de warmtewisselaar voert.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het medium voor warmtetransport aan een of meer hooggelegen 15 punten van de warmtewisselaar wordt toegevoerd en vanaf een | of meer laag gelegen punten van de warmtewisselaar wordt j afgevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, 20 dat een aanvoer en/of een afvoer van het medium voor warmtetransport zodanig wordt geregeld dat tussen het eerste membraan en het tweede membraan een druk heerst die althans in een gebruikstoestand lager is dan een heersende luchtdruk. 25

4. Inrichting voor het koelen of verwarmen van een uit tenminste één samenhangend oppervlak bestaand object, met het kenmerk, dat de inrichting tenminste één sandwichvormig opgebouwde warmtewisselaar omvat, bestaande uit tenminste 30 een eerste membraan, een laag vervaardigd uit een materiaal met een open structuur en een tweede membraan, alsmede koelmiddelen en/of verwarmingsmiddelen voor het koelen en/of verwarmen van een medium voor warmtetransport en pompmiddelen voor het door de warmtewisselaar pompen van 35 het medium voor warmtetransport. 1 0303 9 9

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het eerste membraan en het tweede membraan elk zijn vervaardigd uit een kunststof met een hoge treksterkte. 11 i

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de laag is vervaardigd uit een flexibel materiaal met een open structuur.

7. Inrichting volgens een der conclusies 4 t/m 6, met 10 het kenmerk, dat nabij een of meer hooggelegen posities de warmtewisselaar is voorzien van een eerste groep aansluitingen via welke medium voor warmtetransport wordt aangevoerd en dat nabij een of meer laaggelegen posities de warmtewisselaar is voorzien van een tweede groep 15 aansluitingen via welke medium voor warmtetransport wordt afgevoerd.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de pompmiddelen tenminste een perspomp omvatten voor het 20 toevoeren van medium voor warmtetransport aan de eerste groep aansluitingen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de pompmiddelen tevens een zuigpomp omvatten voor het 25 afvoeren van medium voor warmtetransport van de tweede groep aansluitingen, alsmede een regelorgaan voor het in combinatie regelen van de perspomp en de zuigpomp, zodanig dat althans in een gebruikstoestand in de warmtewisselaar een druk heerst die lager is dan een heersende luchtdruk. 30

10. Objecten, zoals een sculptuur, ijsgrot of helling, vervaardigd met de werkwijze volgens een der conclusies 1 t/m 3. 1 030399