DE2702938A1

DE2702938A1 - Waermeaustauschvorrichtung fuer gebaeude

Info

Publication number: DE2702938A1
Application number: DE19772702938
Authority: DE
Inventors: Hans J Lex
Original assignee: PANTHERM GmbH
Current assignee: PANTHERM GmbH
Priority date: 1977-01-25
Filing date: 1977-01-25
Publication date: 1978-07-27
Also published as: CH626438A5

Description

Wärmeaustauschvorrichtung für Gebäude Die Erfindung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung für Gebäude, bestehend aus geformten Blechstreifen oder Blechtafeln.
Es sind Wärmeaustauschvorrichtungen bekannt, die von einem Wärmeaustauschniedium durchströmt werden und die im Grundwasser, im FlulSwasser, in Seen oder im Erdboden angeordnet werden, wobei mittels einer Wärmepumpe die zur Raumheizung, zur Aufheizung des Gebrauchswassers oder von Schwimmbeckenwasser erforderliche Wärme gewonnen wird. Wärmeaustauschvorrichtungen, die im Wasser angeordnet sind, vereisen leicht; außerdem besteht die Gefahr einer Verschnlutzung des Grundwassers odcr ciiwr Verschmutzung oder Beschädigung der Wärmeaustauscheinrichtung, z. 13. durch das strömende Flu(Swasser und angeschwemmte Gegenstände. Der Wärmeentzug aus Seewasser ist ebenfalls problematish, da die Wärmeaustauschvorrichtung in erheblichen Tiefen angeordnet werden muß und ebenfalls leicht von Schiffen oder dgl beschädigt wird. Beim Wärmeentzug aus dem Erdboden tritt der Nachteil auf, dalS das Erdreich schlecht wärmeleitend ist und daß denientsprechend die Wärme mehrere Monate braucht, uni beispielsweise aus Entfernungen von einigen Metern nachzuströmen.
Bei der Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der Erfindung soll die Sonnenenergie bzw. die Wärme der strömenden Luft ausgenützt werden.
Die Wärmeaustauschvorrichtung soll dementsprechend in Form einer sehr großen Blechfläche gehalten sein, die von einem Wärmeaustauschmediuni durchströmt wird und die gleichzeitig als Dachabdeckung, als Fassade oder dgl. dienen kann.
Aus der DT-OS 25 46 619 ist ein Plattensammler zum Absorbieren von Sonnenwärme bekannt, der aus zwei Blechwandungen besteht, zwisclien denen Wasser oder ein anderes diathermisches Strölnungsmittel so hindurchleitbar ist, daß die der Sonneiistrahlung ausgesetzte obere Platte im wesentlichen über ihre gesamte Innenfläche mit dem Strömungsmittel in wärmeübertragender Berührung ist. Derartige Plattensammler eignen sich jedoch nicht dazu, grol3e Flächen, z B von 2 2 über 100 ni oder über 1000 m oder mehr, aufzubauen. Derartige Konstruktionen würden einerseits zu teuer werden, andererseits sind die nie chanische n Stabilitätsprobleme nicht zu lösen. Die beiden Blechwandungen müssen in einem Abstand von einigen Millinietern voneinander gehalten werden. Sic müßten andererseits so stabil sein, daß sie selbsttragend sind, dalS sie die auf das Gebäude fallende Schneelast aufnehmen können und dal! in Ausbildung einer Dachabdeckung sie mindestens von einer Person betreten werden könnten.
Aus der DT-OS 26 00 973 ist weiterhin eine Empfängervorrichtung einer Sonnenenergieanlage bekannt, die im wesentlichen aus einer Metallplatte besteht, an deren Unterseite mittels Rohrschellen ein Rohr befestigt ist, das von einem Wärmeaustauschmedium durchströmt wird Die Praxis zeigt nun, daß der Abstand der Rohräste voneinander etwa in der Größenordnung von 15 cm liegen muß, damit eine entsprechende Wärmeübertragung von der Blechplatte auf das das Rohr durchströmende Medium gewährleistet ist. Es ist verständlich, daß keine Dachabdeckungen oder Fassaden unter tragbaren Preisvorstellungen zu realisieren sind, bei denen über Flächen von hunderten oder tausenden von Quadratmetern Rohre im Abstand von 15 cm mit Rohrschellen an Blechplatten befestigt werden müssen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeaustauschvorrichtung für Gebäude der in Rede stehenden Art so auszubilden, dal) die das Wärmeaustauschmedium führenden Rohre gleichzeitig die Trag- oder Spannelemente für die die Wärnieaustauschvorrichtung bildenden Blechstreifen oder Blechtafeln bilden. Diese neuartige Aufgabe wurde durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die beiliegende Zeichnung dient der weiteren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung.
Es zeigen: Fig 1 eine Draufsicht auf eine noch nicht fertiggestellte Wärmeaustaus chvorriclitung gellläíS der Erfindung; Fig. 2 eine Schnitt einer als Dachabdeckung dienenden Ausführungsforlll .
Die Wärmeaustauschvorrichtung besteht aus zwei Serien von Blechtafeln 1 und 2 und aus parallel zueinander verlaufenden Rohren 3.
Die Blechtafeln 1 besitzen parallel zu ihren Seitenkanten verlaufende ilochwölbungen 4 und 5. Diese entstehen dadurch, daß ini Herstellerwerk ein entsprechender Blechstreifen ini Durchlauf durch Werkzeuge geführt wird, in denen der Blechstreifen an zwei im Abstand voneinander liegenden Stellen rinnenförmig hochgebogen wird. Anschließend wird die Rinne oder Sicke zusammengepreßt und halbrundförmig umgebogen. Der Biegeradius der Hochwölbungen 4 und 5 entspricht etwa dem Außendurchmesser der Rohre 3. Die Krümniung der Hochwölbungen 4 und 5 sind gegeneinander gerichtet. Der außerhalb der Hochwölbungen 4 und 5 liegende Randbereich der Blechtafeln 1 ist jP bei 6 umgebördelt oder eingeschlagen.
Die Blechtafeln 2 der zweiten Serie sind im wesentlich eben. Sie sind lediglich in ihren Randbereichen 7 gegensinning nach unten umgebogen Wenn die Wärmeaustauschvorrichtung gleichzeitig als Dachabdeckung dienen soll, wird diese wie folgt aufgebaut: Auf Grundbalken 8, die vorzugsweise horizontal verlaufen, werden Streben 9 befestigt, die schräg verlaufen können, also eiiie eiitsprechende Neigung besitzen. Auf die Querstrebe 9 kann eine Schalung oder eine Isolationsmatte 10 aufgebracht werden. Nuiiiiiehr werden zwei Bleche 1 im Abstand voneinander angeordnet. In die Hochwölbung 4 der einen Blechplatte, d h im Sinne der Figuren der rechten Blechplatte, und in die Hochwölbung 4 der anderen Blechplatte 1, d.h. im Sinne der Figuren der linken Blechpplatte 1 wird je ein Rohr 3 eingelegt Der korrekte Abstand der Blechstreifen 1 wird durch hakenförmige Elemente 11 definiert, die in den Unischlag 6 der Blechtafeln 1 eingreifen Die hakenförmigen Elenlente werden beispielsweise durch Nägel an den Quersparren 9 befestigt. Nunmehr wird eine Blechtafel 2 auf die Rohre 3 so aufgelegt, daß dercn Itandkrüm1llungen 7 die Itollre uniscliließen. Nunmehr werden die Blechtafeln 1 auseinandergezogen bis die liakenförmigen Elemente 11 voll in den Umschlag 6 eingedrungen sind und gleichzeitig die gekrümmten Randbereiche 7 der Blechtafel 2 sich satt an die Rohre 3 angelegt haben. Die entsprechende Lage wird durch weitere in die im Sinne der Zeichnung außen liegende Umschläge 6 eingreifende hakenförmige Elemente 11 gesichert Zur besseren Wärmeisolation kann auf die Unterseite der Blechtafeln 2 je eine Kunstharzschicht, insbesondere eine Schaumstoffs chicht 12, aufgeschäumt sein. Durch abwechselnd kettenförmiges Aneinanderreihen von Blechtafeln 1 und 2 und Verspannen der Blechtafeln in der angegebenen Weise können dementsprechend Dachabdeckungen oder Fassadenabdeckungen beliebiger Breite hergestellt werden. Die Blechtafeln 1 und 2 können eine relativ große Länge, z. 13. bis zu 30 m haben, die Breite der Blechstreifen 2 beträgt vorzugsweise 15 cm.
Die Bleciistreifen 1 sind etwas breiter, der Abstand zwischen den llociiwölbungen 4 und 5 beträgt jedoch wiederuni 15 cm, Während sich für Fabrikgebäude, hallen oder dgl relativ lange Blechstreifen 1 und 2 besser eignen, kann z 13. für Wohngebäude eine schindelartige Anordnung gewählt werden. Dabei haben dann die Blechstreifen 1 und 2 beispielsweise eine Länge von 1 m. Der Aufbau erfolgt dann so, daß die Blechstreifen 1 und 2 der Länge nach versetzt angeordnet werden Ein in der angegebenen Art und Weise hergestellte I)actlalvdeckung ist absolut wasserdicht, da der Bereich der Bleclllafeln 1 zwischen den Hochwölbungen 4 und 5 als Regenrinne wirkt und das Blechtafeln 2 auftreffende Regenwasser entweder auf denselben nach unten abläuft oder in den als Regenrinnen wirkenden Bereich der Blechtafeln 1 einläuft.
Die Rohre 3 wirken dementsprechend als konstruktive Verspann- oder Verbindungselemente zwischen den Blechtafeln 1 und 2. Die Dachabdeckung kann nun entweder unmittelbar oder zu einem späteren Zeitpunkt als Wärmeaustauschvorrichtung ftlr beliebige Zwecke benutzt werden. Wird lediglich eine Kühlung des Wohngebäudes oder beispielsweise der Fabrikhalle gewünscht, dann läßt man im Umwälzverfahren beispielsweise das Wasser eines Schwimmbeckens durch die Rohre 3 strömen, Damit ist sichergestellt, daß z. B. auch bei starker Sonneneinstrahlung in tropischen Gegenden der abgedeckte Raum ständig gekühlt bleibt. In unseren Breiten, in denen eine Wärmegewinnung erwünscht ist, ergibt sich nun die Möglichkeit, daß mittels einer WOrmepumpenanlage aus einer Dachabdeckung oder einer Fassade, die gemäß der Erfindung hergestellt wurde, eine sehr große Wärmemenge entnommen werden kann. Die gesamte Dachabdeckung bleibt auch bei starker Wärmeentnahme im wesentlichen auf der Umgebungstemperatur, da bereits leichte Windströmungen für eine sofortige 'tNachheizung" sorgen. Da die Rohre 3 von den Blechstreifen odet Blechtafeln 1 und 2 satt umschlassen werden, ergibt sich ein sehr guter Wärmeübergang.
Da die Wärmeaustauschvorrichtung nicht teurer ist als übliche Blechdachabdeckungent können großflächige Lösungen in Betracht gezogen werden. Auch Ühne eine Wärmepumpenanlage kann beispielsweise Im Sommer die auf das Blechdach einfallende Sonnenstrahlung ausgenützt werden um beispielsweise ein Schwimmbad aufzuheizen. Es ist in diesem Fall empfehlenswert, die Oberflächen der Blechtafeln 1 und 2 möglichst refie-ktionsfrei zu gestalten.
Im allgemeinen werden Rohre 3 mit rundem Querschnitt verwendet, es ist jedoch ebenfalls möglich, Rohre mit polygonalem, quadratischem oder rechteckigem oder dreieckförmigem Querschnitt zu verwenden Die Hochwölbungen 4 und 5 der Blechtafeln 1 sowie die Randbereiche 7 der Blechtafeln 2 werden dann dem entsprechenden Querschnitt des Rohres angepaßt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche Qlj;J Wärmeaustauschvorrichtung für Gebäude, bestehend aus Blechstreifen oder Blechtafeln, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Se rien von Blechtafeln (1, 2) und parallel zueinander verlaufende Rohre (3) vorgesehen sind und daß die Blechtafeln (1) der einen Serie zwei im Abstand voneinander angeordnete und parallel zu den Seitenkanten der Blechtafeln (1) verlaufende, nach oben abstehende und gegensinnig aufeinanderzugerichtete Hochwölbungen (4, 5) besitzen, die dem Querschnitt der Rohre (3) entsprechen und einen Teil des Umfangs derselben umgreifen, während die Blechtafeln (2) der anderen Serie mit ihren Randbereichen (7) nach unten abgebogen sind und mit diesen ebenfalls in die Rohre (3) und gegebenenfalls in die Hochwölbungen(4, 5) der Blechtafeln (1) der anderen Serie eingreifen, ferner daß eine abwechselnd aus einer Blechtafel (1) der einen Serie und einer Blechtafel (2) der anderen Serie gebildete Kette in Abstützung an den Rohren (3) verspannt und an einer Halteeinrichtung wie einem Dachstuhl, einer Schalung oder einer Fassade befestigt ist.
2. Wärnleaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g 2-k e n n z e i c h n e t , daß die Ränder (6) der Blechtafeln (1) der ersten Serie umgeschlagen sind und daß hakenförmige Befestigungs- und Verspannelemente (11) in den Umschlag (6) eingreifen.
3. Wärnseaustauschvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere die Blechtafeln (1) der ersten Serie an ihrer Unterseite eine Isolierschicht (12) besitzen
4. Wärmeausctauschvorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t , daß die isollerschieht (12) aus auf geschäumtem Kullstharzlllater ial besteht