NO812986L - Varmeutvekslerelement og fremgangsmaate til dets fremstilling - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et varmeutvekslerelement bestående av en med avstandsholdefilamenter utstyrt dobbeltvevnad som er fullstendig avtettet ovenfor fluide varmebærermedier og av til- og bortføringer for de fluide varmebærermedier.

Med hensyn til en rasjonell energiutnyttelse og

nye fremgangsmåter til nyttiggjøring av regnerative energi-kilder stilles iøkende grad den oppgave å stille varmeutvekslere til disposisjon som mest mulig tapfritt overfører varme og som kan fremstilles i store flater av korrosjonsfaste materialer. Ved vanlige platevarmeutvekslere føres varmebærermediet gjennom rør eller kanaler, idet i for-skjellige varianter er rørene eller kanalene forbundet med ribber eller integrert i flatene.

Utslagsgivende for den varmetekniske verdi av

en platevarmeutveksler er derved varmeovergangen mellom ribbe og rør og varmegjennomgangen som i det vesentlige avhenger av røravstanden, rør- og ribbetykkelsen samt av materialets varmeledningsevne. Spesielt gunstige forhold oppnås når de med varmebærermediet fuktede flater tilnærmet stemmer overens med størrelsen av de ytre varmeoverførings-flater, dvs. når det kan dannes et helflatet gjennomstrømmet hullegeme uten ribber, rør eller kanaler.

I DE-OS 27 14 901 er det omtalt et slikt system

i form av en fleksibel varmeutveksler som består av en på begge sider belagt dobbeltvevnadsbane som er utstyrt med til- og bortføringer for varmebærermedium. Ved denne oppbygning av varmeutveksleren er materialets varmeledningsevne av underordnet betydning, og det kan også anvendes fordelktig korrosjonsfaste kunststoffer. På tross av den sammenlignet med metaller vesentlig mindre varmeledningsevne av kunststoffer fremkommer en gunstig varmegjennom-

gang, da varmen bare må transporteres over en meget kort strekning tilsvarende varmeutvekslerelementets veggtykkelse.

Åpent forblir imidlertid det ønske å gi de fordelaktige varmeutveksleregenskaper,. spesielt den helflatede gjennomstrømning av varmeutvekslerelementene ifølge

DE-OS 27 14 901 også egenformstabile varmeutvekslere, hvorfor dette hittil enda ikke var mulig samt etter plane og bølgede takdekninger med integrert varmeutvekslerelement

Oppfinnelsens oppgave er derfor å tilgjengeliggjøre det fordelaktige prinsipp med fullflatet gjennornstrømmede varmeutvekslere for flest mulig anvendelsesområder samt å gjennomføre deres fremstilling økonomisk. Ifølge oppfinnelsen løses denne oppgave ved at et varmeutvekslerelement av den innledningsvis omtalte type er egenformstabil. Fortrinnsvis er den fullstendige avtetning av dobbeltvevnaden mot fluide varmeoverføringsmedier og egenformstabiliteten bevirket ved hjelp av materialer som i første rekke er formbare, deretter er blitt egenformstabile ved herdning. Fortrinnsvis er minst overflate av varmeutvekslerelementet strukturert. Etter en ytterligere foretrukken utførelsesform er varme-utveklserelementets dobbeltvevnad forbundet formsluttet med en på forhånd formet flåtestruktur.

For fremstilling av varmeutveksleren ifølge oppfinnelsen tjener en fremgangsmåte hvor dobbeltvevnaden på over- og undersiden utstyres med hver gang et sjikt av et tetningsmaterial, hvorav minst et bevirker varmeutvekslerelementets egenformstabilitet og hvor over- og undersjiktet ved kantene av dobbeltvevnaden blir forbundet tett med hverandre mot det fluide varmeutvekslermediet og hvor det anbringes til- og bortføringer. Som tetningsmaterial anvendes på en side utherdbare materialer som herdnes på i og for seg kjent måte. Fortrinnsvis påføres på minst en side av dobbeltvevnaden et herdbart materiale, deretter bringes den således behandlede dobbeltvevnad i den ønskede form og deretter herdnes i denne form. Ifølge en annen variant av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bevirkes egenformstabiliteten ved at dobbeltvevnaden på minst en side er forbundet med et forformet legeme.

De for fremstilling av varmeutvekslerelementet anvendte dobbeltvevnader er kjent. De fremstilles f.eks. etter fremgangsmåten omtalt i DE-OS 1 535 736 eller ifølge Melliand Textilberichte 7/1970, side 766. Avstandsholder filamentene er fortrinnsvis monofilamentene og gir således dobbeltvevnaden den nødvendige fasthet mot sammentrykning. Dobbeltvevnaden innbefattende avstandsholderfilamentene består alt etter kravet til dets egenskaper av polyestere, polyamider, polytetrafluoretylen, glass og andre råmaterialer.

Til- og bortføringer for det fluide varmebærermediet som skal gjennomstrømme varmeutvekslerelementet, anbringes som kjent f .eks. beskrevet ifølge det allerede nevnte DE-OS 27 14 901 eller som i DE-OS 29 23 913.

Varmeutvekslerelementet må til alle sider være tett for det benyttede fluide varmeoverføringsmedium. Som tetningsmaterial kommer det på tale såvel plater av metaller som f.eks. kobber eller aluminium som også plane legemer av de vanlig termoplastiske kunststoffer som f.eks. poly-etylen, polypropylen, polyvinylklorid eller polystyren,

derved kan deretter varmeutvekslerelementets sidedeler lukkes ved sveising eller sammenklebning.

Som meget hensiktsmessig har det vist seg at tet-ningen på minst en side består av material som i første rekke er formbart, deretter forstivbart ved herdning.

Disse utherdbare materialer er fortrinnsvis duromere kunstharpikser som umettede polyesterharpikser, epoksyd-harpikser, metacrylatharpikser, fenolformaldehydharpikser, melaminharpikser eller furanharpikser. Det kan imidlertid også komme til anvendelse hydraulisk avbindende materialer som f.eks. sement eller gips. Alle disse materiåler kan være armert med glassfibre eller med vevnad. Etter på-

føring av det enda formbare tetningsmaterial foregår herd-ningen etter kjente metoder.

For å oppnå spesielt optiske effekter struktur-

eres minst en av de to overflater av varmeutvekslerelementet. Derved får varmeutvekslerelementet den ytre struktur av andre vanlige materialer som f.eks. taksten eller skiferplater.

Ved formsluttet forbindelse av den i første rekke enda formbare dobbeltvevnad med en forformet flåtestruktur som f.eks. en bølget asbestsementplate eller på en bølget kunststoffplate som skal tjene som taktekning, får man et varmeutvekslerelement som forener de gunstig mekaniske egenskaper av disse på forhånd gitte bølgede plater med de gunstige varmeutveksleregenskaper av en fullflatet gjennomstrømmet dobbeltvevnad. Likeledes er det også for mange formål til—i strekkelig å bringe den i det enda i første rekke formbare material belagte dobbeltvevnad selv til den ønskede form og deretter å foreta utherdningen.

I det følgende skal det beskrives nærmere fremstill-ingen av formstabile helflatet gjennornstrømte(.varmeutvekslerelementer. En dobbeltvevnad av ønskede dimensjoner, f.eks. 5 x 1 m på en avstand på 2 mm mellom over- og undervevnad, innlegges mellom to meddherdbar kunstharpiks impregnert og på sin bakside med en skillefolie utstyrt fibermatter og be-legges ved lett presning med en rakel på begge sider. For å unngå sveise- og fugearbeider til tetning av de åpne kanter av dobbeltvevnaden er det fordelaktig at kunstharpikslaminatet har en større dimensjon enn dobbeltvevnadbanen for at begge kunstharpikslaminatene forbindes med hverandre utenfor kanten av dobbeltvevnaden.

En trykkfast tetning av den innlagte dobbeltvevnad kan også oppnås ved at den med kunstharpikslaminatet utstyrte dobbeltvevnad etter herdning av kunstharpiksen i kantområdene utstyres med en rundtgående innfresning inntil nedre sjikt og at det således dannede spor utstøpes med en kunstharpiks, fortrinnsvis sjiktbundet. Derved er kunstharpiksens visko-sitet innstilt således at det unngås en løpning av kunstharpiksen inn i dobbeltvevnaden. Etter avtrekning av skille-folien får man på denne måte et flatt, trykkfast og dimen-sjonsstabilt hullegemeelement med brilliant overflate som utstyrt med tilførsler og bortføringer kan anvendes i vide områder av teknikken som platevarmeutveksler eller varmeab-sorberer.

Vanligvis er til- og bortføringene for det fluide medium anordnet forskjøvet diagonalt. De kan imidlertid befinne seg på samme side av varmeutvekslerelementet. For derved å sikre en fullstendig gjennomstrømning av varmeut vekslerelementet dannes i midten av varmeutvekslerelementet mellom til- og bortføringer i en sone med en høyere strømnings-motstand, idet denne sone oppdeler varmeutvekslerelementet bare delvis i to adskilte strømningskammere. Man oppnår dette eksempelvis ved at loddrett til forbindelseslinjen av tilslut-ningene freses et spor som strekker seg bare over en del av lengden resp. av bredden av varmeutvekslerelementet og som utstøpes med en kunstharpiks. Denne anordning av tilslutninger på den ene side av varmeutvekslerelementet sparer i mange anvendelsestilfeller montasjeomkostninger og letter integrer-ingen i bestående systemer. Dette er eksempelvis tilfellet ved anvendelsen av varmeutvekslerelementet som varmeabsorber i energitak/varmepumpesystemer til utnyttelse av omgivelses-varmen. Uten den risikorike gjennomføring av rørledninger gjennom takhuden og uten synliggjøring av rørledninger på taket, kan det ved ensidig anordning tilførsel- og bortførings-rør eksempelvis legges under takdekket.

Varmeutvekslerelementene ifølge oppfinnelsen finner en foretrukken anvendelse i form av plane eller bølgede takplater med integrert varmeutvekslerelement.

Tegningsfigurene 1 og 2 viser utførelsesformen ifølge oppfinnelsen. Her betyr 1 tetningssjikt, 2 dobbeltvevnad med avstandsholdertråder, 3 tetningssjikt, 4 utstøpte spor, 5 og 6 til- og bortføringer.

Fig. 1 viser en plan takplate, fig. 2 en bølget takplate.

Claims (8)

1. Varmeutvekslerelement bestående av en med avstands-holderfilamenter utstyrt dobbeltvevnad som er fullstendig avtettet mot fluide varmeoverfø ringsmedier og av til- og bort-føringer for i fluide varmeoverfø ringsmedier, karakterisert ved at den er egenformstabil.

2. Varmeutvekslerelement ifølge krav 1, karakterisert ved at den fullstendige avtetning av dobbeltvevnaden mot fluide varmeoverføringsmedier på egenformstabiliteten er blitt bevirket ved materialer som i første rekke ikke er formbare og deretter imidlertid ved ut-herdning er blitt egenformstabile.

3. Varmeutvekslerelement ifølge krav 1-2, karakterisert ved at minst en av dens overflater er strukturert.

4. Varmeutvekslerelement ifølge krav 1-3, karakterisert ved at dobbeltvevnaden er forbundet formsluttet med en forformet flåtestruktur.

5. Fremgangsmåte til fremstilling av et varmeutvekslerelement som består av en dobbeltvevnad med avstandsholder-filament og som er avtettet ovenfor fluide varmemedier og som har til- og bortføringer for de fluide varmebærermedier, karakterisert ved at dobbeltvevnaden på over- og undersiden utstyres med et sjikt av et tetningsmaterial, hvorav minst et bevirker varmeutvekslerelementets egenformstabilitet og at over- og undersjikt ved dobbelt-vevnadens kanter er forbundet tettende med hverandre mot det fluide varmeutvekslermediet og at til- og bortføringer anbringes.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det som tetningsmaterial for minst en side anvendes herbare materialer og at det utherdes på i og for seg kjent måte.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at på minst en side av dobbeltvevnaden påføres et utherdbart material, at den således behandlede dobbeltvevnad bringes til den ønskede form og at deretter denne form herdes.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at egenformstabiliteten bevirkes ved at dobbeltvevnaden på minst en side er forbundet med et på forhånd formet legeme.