NL8500582A

NL8500582A - HEAT COLLECTOR.

Info

Publication number: NL8500582A
Application number: NL8500582A
Authority: NL
Original assignee: Eupen Kabelwerk
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1985-03-01
Publication date: 1985-10-01
Also published as: BE890142A; DE3147124C2; FR2512182B1; DE3147124A1; FR2512182A1

Description

*· > ' f* ·> 'F

WarmtecollectorHeat collector

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op warmte-collectoren met buizenbundels, waardoor een warmtedrager stroomt, die horizontaal zijn opgesteld op kleine afstand boven de nok van een dak, in het bijzonder een dak van dakpannen, zoals beschreven 5 en onder bescherming gebracht door de Franse octrooiaanvrage 82,14,757, ingediend 30 augustus 1982,The present invention relates to heat collectors with tube bundles, through which a heat carrier flows, which are arranged horizontally at a small distance above the ridge of a roof, in particular a roof of tiles, as described 5 and protected by the French patent application 82,14,757, filed August 30, 1982,

De onderhavige uitvinding heeft ten doel, wijzigingen en verbeteringen aan te brengen aan deze warmtecollectoren wat betreft hun constructie en hun uiterlijk, alsmede wat betreft 10 de montage en het plaatsen.The present invention aims to make changes and improvements to these heat collectors in their construction and appearance, as well as in mounting and placement.

Tot dit doel zijn de vormgeving en de constructie van de warmtecollector zodanig uitgevoerd, dat deze is aangepast aan de vorm en/of aan de hellingshoek van het dak en zodanig, dat de warmtecollector als een zadèlwast rust op de nok van het dak, 15 Een ander doel is het mogelijk maken van het gebruik van buisvormige elementen, waarmee de constructie van het geheel kam worden vereenvoudigd en daardoor de prijs verlaagd, alsmede het verbeteren van het rendement met betrekking tot de warmteoverdracht, 20 Tot dit doel zijn de buizen vein de buizenbundel gevormd door gegolfde buizen.For this purpose, the design and construction of the heat collector are designed in such a way that it is adapted to the shape and / or the angle of inclination of the roof and such that the heat collector rests on the ridge of the roof like a saddle wash, 15 A another object is to allow the use of tubular elements, which simplify the construction of the whole comb and thereby lower the price, as well as improve the efficiency with regard to the heat transfer. For this purpose, the tubes are in the tube bundle formed by corrugated tubes.

Anderen kenmerken zullen blijken uit een meer gedetailleerde beschrijving, die hierna zal worden gegeven aan de hemd van een uitvoeringsvoorbeeld, dat in de bijgaande tekening is 25 weergegeven, 8500582 f - 2 -Other features will become apparent from a more detailed description which will be given hereafter to the shirt of an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing, 8500582 f - 2 -

De figuren la, b en c tonen de nieuwe vorm en positie van de volgens de uitvinding verbeterde warmtecollector, Doordat hij wat betreft zijn vorm aan de dakhelling is aangepast en in de vorm van een zadel vormsluitend op de daknok zit, vormt hij met 5 het dak optisch een eenheid, die noch door een spleet, noch door onder een hoek ten opzichte van de dak- en gevelvlakken staande collectorvlakken, zoals bij de bekende uitvoeringsvorm wordt verstoord. Daarbij komt, dat de collector volgens de uitvinding dankzij zijn zadelvorm bij gelijk warmteuitwisselvlak aanzienlijk 10 lager dan de bekende uitvoeringsvorm (nog slechts ongeveer 50% van de oude bouwhoogte) is. Omdat de zadelvormige collector vormsluitend op het zadeldak zit, waardoor het zwaartepunt dieper ligt, is verder aanzienlijk minderbevestigingsarbeid nodig, om de warmtecollector stormvast op het dak te houden, 15 De buizen van de warmtewisselaar volgens de uitvinding worden bij voorkeur door geperforeerde kunststof platen heen gevoerd, die met behulp van horizontale trekstangen 2 (in het algemeen zijn drie trekstangen voldoende) en daarover geschoven kunststof buizen 3 met een overeenkomstige lengte als afstands-20 hulzen tot een stijve eenheid ten opzichte van elkaar zijn gespannen,Figures 1a, b and c show the new shape and position of the heat collector improved according to the invention. Because it is adapted to the roof pitch in terms of its shape and sits positively on the roof ridge in the form of a saddle, it forms the roof optically a unit which is disturbed neither by a gap nor by collector surfaces at an angle to the roof and facade surfaces, as in the known embodiment. In addition, the collector according to the invention is considerably lower than the known embodiment (still only about 50% of the old construction height) thanks to its saddle shape with the same heat-exchanging surface. Because the saddle-shaped collector is form-fitting on the gable roof, which makes the center of gravity deeper, further less fixing work is required, in order to keep the heat collector storm-resistant on the roof. The pipes of the heat exchanger according to the invention are preferably passed through perforated plastic plates , which are stretched together with the aid of horizontal tie rods 2 (generally three tie rods are sufficient) and plastic tubes 3 of a corresponding length pushed over them with a corresponding length as spacer sleeves relative to each other,

De geperforeerde kunststof platen 1, die gewoonlijk uit PVC bestaan, kunnen daarom zeer dun worden gehouden, In het algemeen is een dikte van 3 - 5 mm· voldoende, 25 De horizontale trekstangen 2 zijn bij voorkeur verbonden, met vertikale, zadelvormig gebogen draaggestellen 4 uit metalen buizen, De draaggestellen 4 bestaan bij voorkeur uit in het vuur verzinkte buis en worden op onderlinge afstanden van ongeveer 2 - 3 m aangebracht, De metalen buizen zijn waterdicht door van 30 gaten voorziene dakpannen geleidt en aan de daksparren bevestigd,The perforated plastic plates 1, which usually consist of PVC, can therefore be kept very thin. In general, a thickness of 3 - 5 mm is sufficient. The horizontal tie rods 2 are preferably connected, with vertical saddle-shaped bent frames 4 of metal pipes, The frames 4 preferably consist of galvanized pipe and are placed at a distance of about 2 - 3 m from each other, The metal pipes are guided watertight through 30-hole tiles and attached to the rafters,

De draaggestellen brengen op deze wijze het gehele gewicht van v de warmtecollector inclusief de windbelasting over op de daksparren, De doorvoeringen door de van gaten voorziene dakpannen 8500582 -3- (antennepan) worden in het algemeen met behulp van rubber manchetten afgedicht. Het aanbrengen van de draaggestellen op de daksparren heeft in het algemeen plaats op soortgelijke wijze als in het BE-PS 890 142 (DE-OS 31 47 124) is beschreven.In this way, the supporting frames transfer the entire weight of the heat collector, including the wind load, to the rafters. The penetrations through the perforated roof tiles 8500582 -3- (antenna tile) are generally sealed with rubber sleeves. The mounting of the supporting frames on the rafters generally takes place in a manner similar to that described in BE-PS 890 142 (DE-OS 31 47 124).

5 Zoals in fig. ld is weergegeven/ steken de vertikale buizen, die deel uitmaken van het draaggestel 4, uit door vein gaten voorziene dakpannen 7 en steunen op telescopische horizontale buizen 8, die aan hun uiteinden zijn voorzien van een rand of flens 6 voor de bevestiging op de houten daksparren. Deze buizen 10 zijn tussen de houten daksparren gespannen evenwijdig aam de nok van het dak,As shown in Fig. 1d, the vertical pipes, which form part of the supporting frame 4, protrude from roof tiles 7 provided with fin holes and bear on telescopic horizontal pipes 8, which are provided at their ends with an edge or flange 6 for the attachment to the wooden rafters. These pipes 10 are stretched between the wooden rafters parallel to the ridge of the roof,

StromingsT en daarmee ook warmtetechnisch ontstaat uit de volgens de uitvinding uitgevoerde vorm en constructie van de warmtecollector geen nadeel, omdat, zoals stromingsproeven 15 hebben laten zien, aan het bovenste gedeelte van het dak aan de van de wind afgekeerde zijde van de warmtecollector sterke luchtturbulenties als gevolg van stromingsafscheidingen aan de dak-respectievelijk collectornokkant heersen, die ook aan de zich hier bevindende buizen van de warmtecollector voor een voldoende 20 grote inwendige warmteoverdracht zorgen.Flow T and thus also heat-technically does not result from the disadvantage of the shape and construction of the heat collector according to the invention, because, as flow tests have shown, on the upper part of the roof on the side of the heat collector facing away from the wind, strong air turbulences such as as a result of flow separations on the roof or collector cam side, which also ensure sufficient internal heat transfer on the tubes of the heat collector located here.

Het tweede aspekt van de onderhavige uitvinding betreft de toepassing van gegolfde buizen in plaats van de tot nu toe toegepaste gladde stangvormige buizen, met een relatief korte lengte. Zoals bij de bekende uitvoeringsvorm bestaat het materiaal 25 van volgens de uitvinding toegepaste gegolfde buizen uit polyetheen met een hoge dichtheid (PEHD). De volgens de uitvinding toegepaste gegolfde buis is in fig, 2 weergegeven. Dankzij de gegolfde vorm en de geringe wanddikte is deze in grote lengten in de vorm van een gewikkelde ring (lengten van ongeveer 100 meter) vervaardigde 30 buis zeer buigzaam. Zij laat zonder meer toe, ook buisbogen van 180° bij een buigingsstraal van ongeveer 2 x d (d = buitenmiddel- d d lijn van de buis) te buigen, zonder dat daarbij te hoge, de levensduur beïnvloedende spanningen worden geïnduceerd. Om deze 8500582 - 4 - reden is het mogelijk, elke lus van de warmtecollector uit een doorgaand stuk gegolfde buis met de vereiste lengte te vervaardigen, zoals in fig, 3 is weergegeven» Hierbij kunnen de tot nu toe toegepaste omslachtige, dure en staringgevoe1ige toegevoegde elementen 5 (omkeerslang, klemmen, spiraalveren) voor het verbinden van de gladde buiseinden volgens de. stand van de techniek worden weggenlaten ,The second aspect of the present invention concerns the use of corrugated tubes instead of the previously used smooth rod-shaped tubes of relatively short length. As in the known embodiment, the material of corrugated tubes used according to the invention consists of high-density polyethylene (PEHD). The corrugated tube used according to the invention is shown in Fig. 2. Owing to its corrugated shape and small wall thickness, this tube produced in great lengths in the form of a wound ring (lengths of about 100 meters) is very flexible. It readily permits bending of 180 ° pipe bends at a bending radius of approximately 2 x d (d = outer diameter d line of the pipe), without inducing too high stresses affecting the life span. For this reason, it is possible to manufacture each loop of the heat collector from a continuous piece of corrugated pipe with the required length, as shown in fig. 3. The cumbersome, expensive and staring-prone added hitherto elements 5 (reversing hose, clamps, coil springs) for connecting the smooth pipe ends according to the. state of the art are omitted,

Omdat de dunwandige, buigzame gegolfde buis natuurlijk niet de stijfheid van een gladde stangvormige buis heeft, neigt 10 zij als gevolg van de bij verwarming optredende uitzetting eerder tot doorhangen, Met de uit de temperatuursschommelingen voort— vloeiende axiale bewegingen van de gegolfde buis wordt bij voorkeur rekening gehouden, doordat men deze enerzijds mogelijk maakt en anderzijds ter vermijding van het doorhangen van de 15 buis door middel van een elastische spaninrichting opneemt.Since the thin-walled, flexible corrugated tube does not, of course, have the rigidity of a smooth rod-shaped tube, it tends to sag rather as a result of the expansion occurring during heating. With the axial movements of the corrugated tube resulting from the temperature fluctuations, it is preferred taken into account in that it is made possible on the one hand and on the other hand is included to avoid sagging of the tube by means of an elastic tensioning device.

Zoals uit fig, 4 blijkt, zijn de einden van de gegolfde buis van de buizenbundel U-vormig door een op de trekstangen 2 beweegbare kunststofplaat 1* geleidt, welke door op de trekstangen zittend^, voorgespannen drukveren 5 naar buiten worden gedrukt, In het alge-20 meen worden drie spanstangen 2 toegepast, waarop drie voorgespannen drukveren 5 zitten, die op doelmatige wijze uit niet roestend materiaal bestaan,As can be seen from Fig. 4, the ends of the corrugated tube of the tube bundle are U-shaped through a plastic plate 1 * movable on the tie rods 2, which are pressed outwards by prestressed compression springs 5 sitting on the tie rods. Generally, three tension rods 2 are used, on which are three prestressed compression springs 5, which effectively consist of non-rusting material,

De volgens de uitvinding toegepaste gegolfde buis biedt in warmtetechnisch opzicht een beslissend voordeel. Enerzijds 25 is dankzij de geringe wanddikte <S van de buis de warmtegeleidings-weerstand X (λ - warmtegeleidingsvermogen van de kunststof) van Λ/ de buswand zeer gering, waardoor de warmtegeleiding wordt verbeterd, Anderzijds heeft de gegolfde buis een aanzienlijk groter specifieke oppervlak (betrokken op de inhoud van de warmteuitwissel-30 vloeistof) dan een gladde buis (ongeveer 70° groter), zodat de door de buizen stromende warmteuitwisselvloeistof overeenkomstig sneller en hoger wordt verwarmd. Op deze wijze wordt de rendement-verhouding tussen opgenomen en aangeboden warmte-energie van X3 *. ciX' 8500582 Λ V' <Λ - 5 - de warmtecollector aanzienlijk vergroot.The corrugated tube used according to the invention offers a decisive advantage in terms of heat technology. On the one hand, thanks to the small wall thickness <S of the pipe, the thermal conductivity X (λ - thermal conductivity of the plastic) of Λ / the bus wall is very small, thereby improving the thermal conductivity, On the other hand, the corrugated pipe has a considerably larger specific surface ( based on the content of the heat exchange fluid) than a smooth tube (about 70 ° larger), so that the heat exchange fluid flowing through the tubes is heated correspondingly faster and higher. In this way, the efficiency ratio between absorbed and offered heat energy of X3 *. ciX '8500582 Λ V' <Λ - 5 - significantly increases the heat collector.

Inrichting voor het ontrekken van warmte uit stromende lucht respectievelijk uit neerslag, waarbij als warmtecollector i op de nok van het dak een door een gekoelde vloeisto^doorstroomde 5 buizenbundelwarmtewisselaar wordt aangebracht, De warmtecollector wordt zodanig opgesteld, dat de wind gedurende het grootste gedeelte van de verwarmingsperiode^met de hoogste windsnelheid zoveel moge-lijk in dwarsrichting naar de warmtecollector stroomt, De verbeter· ring bestaat enerzijds hierin, dat de warmtecollector zadelvormig 10 is uitgevoerd, zodat hij vormsluitend op het zadeldak zit, en anderzijds daarin, dat voor de buizen van de buizenbendel gegolfde buizen worden toegepast, 8500582Device for extracting heat from flowing air or from precipitation, whereby as heat collector i is mounted on the ridge of the roof a tube bundle heat exchanger which flows through a cooled liquid. heating period with the highest wind speed flows as far as possible in the transverse direction to the heat collector. the corrugated tube bundle is used, 8500582

Claims

1, Tubular heat collector, intended for extracting the heat asm flowing air and / or from precipitation and mounted on the highest point of a building and in particular on the ridge of a tiled roof, which heat exchanger tubes are longitudinally parallel to the the ridge of the roof and are provided with a fixing device, which is formed by elements protruding through the roof, in order to fix them to the roof beams, characterized in that the design and construction of the collector are designed that it is adapted to the shape and / or the angle of inclination of the roof and that the collector rests like a saddle on the ridge of the roof,

2. Heat collector according to claim: 1, characterized in that the tubes of the tube bundle are formed by corrugated tubes,

Heat collector according to claim 1, characterized in that the pipes of the collector protrude through plates (1), which are pushed onto these latter by means of horizontal tie rods (2) and tubular spacers or sleeves (3). , form a unit or a rigid assembly, 20

Heat collector according to claim 3, characterized in that the plates (1) are made of plastic and have a thickness of 3 - 5 mm.

Heat collector according to claim 3, characterized in that the tie rods (2) are connected by vertical support frames 25 (4) of tubular metal elements, which are bent in the form of a saddle, protruding watertight through perforated roof tiles. and are attached to the rafters.

Heat collector according to claim 5, characterized in that the ends of the corrugated tubes are U-shaped and protrude through plates (1) which can move or shift on the tie rods and which are subject to the action of compression springs (5), which are mounted on the tie rods. 85 0 0 5 82