DE2945715A1

DE2945715A1 - Absorber-, waermetauscher- oder heizplatte

Info

Publication number: DE2945715A1
Application number: DE19792945715
Authority: DE
Inventors: Lothar 5901 Wilnsdorf Zapf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DE2945715C2

Description

Absorber-, Wärmetauscher- oder Heizplatte

Die Erfindung betrifft eine Absorberplatte zur Wärmegewinnung aus Sonnenenergie und/oder Uragebungstemperabur, die nich aber auch als Wärmetauscherplatte benutzen, z. B· in die Speicherbehälter der Sonnenenergieanlagen einbauen, oder als Heizplatte von Zentralheizungen einsetzen läßt. Eine solche Absorberplatte, Wärmetauscher- oder Heizplatte besteht aus zwei längs ihren Rändern dicht miteinander verbundenen, z. B. rollnahtverschweißten, Schichtkö'rpertafeln, insbesondere aus Metall, in die die Strömungskanäle für das Wärmeträgermedium eingeformt sind. Es ist bereits vielfach bekannt, Absorberplatten zur Wärmegewinnung aus Sonnenenergie und/oder Umgebungstemperatur als sogenannte Rollbond-Platinen auszuführen. Hierbei sind die Kräfte für das Wärmeträgermedium dadurch gebildet, daß beide miteinander verbundenen Schichtkörpertafeln Einprägungen haben, die dem halben Kanalquerschnitt entsprechen und in Deckungslage aufeinanderliegend die Kanäle ergeben. Dabei sind die Einprägungen entweder so vorgesehen, daß sich eine Vielzahl von parallel nebeneinanderliegenden Kanälen ergibt, die oben und unten durch Querkanäle in Verbindung stehen, oder aber sie haben eine solche Gestalt, daß ein spiralartig von der Mitte nach den Rändern hin verlaufender Kanal entseht. Bekannt ist aber auch bereits eine Absorberplatte, bei der zwei längs ihrer Ränder dicht miteinander verbundene Schichtkörpertafeln über ein gleichmäßiges Raster von PunktSchweißverbindungen so auf Abstand voneinander gehalten werden, daß zwischen ihnen das Wärmeträgermedium flächig uni in dünner Schicht zirkulieren kann.

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Nachteilig bei allen diesen bekannten Absorberplatten ist der Umstand, daß noch verhältnismäßig große Durchflußquerschnitte vorhanden sind und damit in ihnen eine relativ große Menge des Wärmeträgermediums pro Flächeneinheit vorgesehen werden muß. Immerhin liegt bei den bekannten Absorberplatten das Füllvolumen an Wärmeträgermedium zwischen 3000 cnr und 1000 cnr pro 1 m Absorberfläche. Damit ergibt sich aber eine verhältnismäßig geringe Ansprechgeschwindigkeit für diese Absorberplatten· Eine andere Unzulänglichkeit der bekannten Absorberplatten ist darin zu sehen, daß sie grundsätzlich in verglasten Einbaurahmen oder -gehäusen untergebracht sind und daher nicht selbst als Dachhaut benutzt, sondern zusätzlich zu dieser, nämlich auf dieser, eingebaut werden müssen. Erschwerend macht sich dabei das hohe Gewicht dieser Sonnenkollektoren bemerkbar, welches bis zu 50 kg/m betragen kann und zusätzlich zum Gewicht der Dachhaut von der Dachunterkonstruktion aufgenommen werden muß.

Durch die Erfindung wird nun eine Absorberplatte der anfangs erläuterten Art angegeben, welche die geschilderten Nachteile der bekannten Konstruktionen vermeidet. Sie zeichnet sich in der Hauptsache durch die Merkmale aus, die im Anspruch 1 angegeben sind.

Hierdruch ist es möglich, die Füllmenge des Wärmeträgermediums pro Flächeneinheit beträchtlich zu vermindern und dementsprechend die Ansprechgeschwinlgkeit der Absorberplatte wesentlich zu erhöhen. Trotzeines geringen Konstruktionsgewichtes haben diese Absorberplatten dabei eine solche Formstabilität, daß sie unmittelbar zur Bildung der Dachhaut benutzt werden können.

Mne wichtige Weiterbildung wird durch die Maßnahme des Anspruchs 2 erreicht, weil sich hierdurch eine weitere Erhöhung der Formstabilität für die Absorberplatten ergibt.

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Dieses Merkmal in Verbindung mit den in den Ansprüchen 3 und 4 vorgeschlagenen Maßnahmen, macht es möglich, das Füllvolumen der Absorberplatten gegenüber denjenigen der bekannten Bauarten auf ein Verhältnis zu senken, das zwischen 1 : 5 und 1 : 10 liegt. Folglich ergibt sich eine Ansprechgeschwindigkeit der Absorberplatte, die von den bekannten Bauarten nicht erreicht wird.

Zu einer verbesserten Haltbarkeit und Erhöhung der Tragfähigkeit führen die Merkmale des Anspruchs 5· Ein guter Verteilungs- und Sammeleffekt für das Wärmeträgermedium über die gesamte Fläche der Absorberplatte ist erreichbar, wenn die Maßnahmen der Ansprüche 6 bis einzeln oder in Kombination zum Einsatz gelangen. Die Querkanäle werden hierdurch nämlich dem Strömungsverhalten des Wärmeträgermediums besonders gut angepaßt.

Wenn die Absorberplatten zur unmittelbaren Bildung der Dachhaut herangezogen werden, kann es sich empfehlen, die Ausgestaltung nach Anspruch 9 zu wählen, weil die Dacheindeckung sich dann nach Art der Dachpfannen ausführen läßt.

Andererseits ist es aber auch möglich, eine Bauart der Absorberplatten zu wählen, die den Merkmalen der Ansprüche 10 und 11 entspricht. Nach Anspruch 11 ist es - auch nachträglich noch - möglich, die Absorberplatten mit einer Glasabdeckung auszurüsten, wenn in manchen Fällen die Wärmerückstrahlung vermindert werden soll.

Für eine kostengünstige und haltbare Ausführung der Absorberplatte empfiehlt sich das Merkmal des Anspruchs Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn auch die Merkmale des Anspruchs 13 nutzbar gemacht werden.

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Eine wesentliche Erhöhung des Gebrauchswertes ist schließlich durch den Anspruch 14 vorgegeben, weil eine Mehrfachbenutzung erreicht werden kann.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfingung an Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 eine Draufsicht auf eine Absorberplatte, Abb. 2 die Absorberplatte von der Unterseite, Abb. 3 die Absorberplatte in Stirnansicht, Abb. 4- einen Schnitt entlang der Linie A-B

in den Abb. 1 und 2, in größerem Maßstab, Abb. 5 einen Schnitt entlang der Linie C-D

der Abb. 1 und 2 in größerem Maßstab, während die Abb. 6 bis 8 verschiedene Verbindungsarten zwischen benachbarten Absorberplatten wiedergeben.

Die in Abb. 1 bis 3 gezeigte Absorberplatte 1 ist aus einer oberen Schichtkörpertafel 2 und einer unteren Schichtkörpertafel 3 gebildert, wobei diese entlang ihren Längs- und Querrändern miteinander verschweißt werden.

In die obere Schichtkörpertafel 2 sind eine größere Anzahl dachförmiger Längsprofilierungen 4 eingeformt, welche in Abb. 4- etwa mit natürlicher Größe dargestellt werden. Dabei ist ersichtlich, daß die Längsprof ilierungen 4- bei verhältnismäßig großer Profilbreite b eine geringe Profilhöhe h aufweisen. Als zweckmäßig hat sich ein Verhältnis h t b von beispielsweise 1 : 4-0 erwiesen; d.h. bei einer Profilhöhe von z. B. 0,5 mm beträgt die Profilbreite etwa 20 mm.

Jeweils zwischen zwei benachbarten, dachförmigen Längsprof ilierungen 4·, der Planken 4-¹ und 4-¹ · miteinander einen stumpfen Winkel miteinander einschließen, der nur

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wenig kleiner als 180° ist und z.B. zwischen 155° und 175° liegt, ist die obere Schichtkörpertafel 2 mit schmalen» ebenen Streifen 5 ausgestattet. Diese Streifen 5 liegen auf der im wesentlichem eben ausgebildeten unteren Schichtkörpertafel 3 auf und können mit dieser in gewissen Abständen durch Punktschweißungen zusätzlich verbunden werden· Zwischen den beiden Schichtkörpertafeln 2 und 3 werden auf diese Art und Weise innerhalb der Absorberplatte 1 im Querschnitt flach dreieckförmige und zueinander parallele Längskanäle gebildet.

Die Längskanäle 6 münden sämtlich in einen unteren Verteilkanal 7 und einen oberen Sammelkanal 8. Jeder derselben wird dabei durch eine Querrinne 9 gebildet, die ausschließlich in die untere Schichtkörpertafel 3 eingeformt ist. Diese Querrinnen 9 haben nach Abb. 2 parallel zur Ebene der Schichtkörpertafel 3 etwa dreieckförmige Umrißlinien und weisen auch quer zur Ebene der Schichtkörpertafel gemäß Abb. 3 flache Dreieckform auf. Nach Abb. 5 haben die Querrinnen 9 einen Trapezquerschnitt, der sich von der Mitte der Absorberplatte 1 nach deren Längskanten hin verjüngt. Im Bereich des größten Querschnitts der Querrinnen 9 münden in den Verteilkanal 7 und den Sammelkanal 8 Anschlußstutzen oder -nippel 10, 11 für die Zu- und Ableitung des Wärmeträgermediums, wie sich aus den Abb. 2, 3 und 5 ergibt.

Abb. 2 zeigt noch, daß zweickmäßigerweise die in der Schichtkörperebene liegende Basislinie derjenigen Querrinne 9» welche den Verteilkanal 7 bildet, der ihr benachbarten Querkante der Absorberplatte 1 zugewendet ist, während andererseits dien den Sammelkanal 8 bildende Querrinne 9 mit der betreffenden Basislinie von der ihr benachbarten Basislinie abgewendet ist.

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Der besondere Vorteil einer Absorberplatte 1 der beschriebenen Art liegt darin, daß sie nur mit einer sehr geringen Menge des Wärmeträgermediums auskommt und demzufolge mit hoher Ansprechgeschwindigkeit arbeiten kann· Werden die dachförmigen Längsprofilierungen 4- stärker ausgeformt, ergeben sich auch im Querschnitt größere Längskanäle 6. In diesem Fall lassen sich dann die Bauteile auch als Wärmetauscher- oder Heizplatten benutzen·

Wenn die Absorberplatte 1 zugleich auch zur Bildung der Dachhaut eines Gebäudedaches benutzt werden sollen, sind hierzu besondere Vorkehrungen zweckmäßig.

So ist es gemäß Abb. 6 möglich, jede Absorberplatte 1 an ihrer einen Längskante mit einer nach oben gerichteten Abkantung 12 zu versehen und sie an ihrer anderen Längskante mit einem nach unten offenen Klauenprofil 13 auszustatten. Die Anordnung wird dabei gemäß Abb. 6 so getroffen, daß jeweils das Klauenprofil 13 einer Absorberplatte 1 die Abkantung 12 einer benachbarten Absorberplatte 1 übergreift.

Aus Abb. 7 und 8 ist ersichtlich, daß auch beide Längskanten jeder Absorberplatte nur eine Abkantung 12 erhalten können. Die nebeneinander liegenden Abkantungen 12 zweier benachbarter Absorberplatten 1 werden dann von einer nach unten offenen Profilschiene 14- übergriffen, die sich an der Dachkonstruktion verankern läßt.

Nach Abb. 8 ist es auch möglich, die Profilschiene 14 mit einem aufwärts gerichteten T-förmigen Profilansatz 15 auszustatten, so daß Nuten 16 entstehen. In die einander zu

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gewendeten Nuten 16 zweier benachbarter Profilschienen lassen sich dann im Bedarfsfalle Glasabdeckungen für die Absorberplatten einschieben.

Abschließend sei noch bemerkt, daß die obere Schichtkörpertafel 2 eine Walzprofilierung erhalten kann während die untere Schichtkörpertafel 3 eine Prägeprofilierung erhält. Die beiden Schichtkörpertafeln 2 und 3 bestehen vorzugsweise aus dünnem Stahl- bzw. Edelstahlblech·

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Leerseite

Claims

Lothar Zapf, Halmbergstrasse 11, 5901 Wilnsdorf-Gernsdorf

ANSPRÜCHE

1./Absorberplatte zur Wärmegewinnung aus Sonnenenergie und/oder Umgebungstemperatur, bestehend aus zwei längs ihren Rändern dicht miteinander verbundenen, z. B. RoIlnaht-verschweißten Schichtkörpertafeln, insbesondere aus Metall, in die die Strömungskanäle für das Wärmeträgermedium eingeformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich die die Oberseite bildende Schichtkörpertafeln (2) eine größere Anzahl dachförmiger Längsprofilierungen (4·) von relativ geringer Profilhöhe (h) und verhältnismäßig großer Profilbreite (b) aufweist, während die die Unterseite bildende Schichtkörpertafel (3) im wesentlichen eben ausgebildet, aber Jeweils nahe ihren beiden Querkanten mit einer ausgeformten Querrinne (9) versehen ist, wobei durch die Längsprofilierungen (4) der oberen Schichtkörpertafel (2) und den ebenen Bereich der unteren Schichtkörpertafel (3) im Querschnitt flach dreieckförmige und zueinander parallele Längskanäle (6) gebildet sind, die sämtlich in die beiden als Verteil- und/oder Sammelkanäle (7 bzw. 8) dienenden Querrinnen (9) der unteren Schichtkörpertafel (3) einmünden.

2. Absorberplatte nach Anspruch 1,dadurch g β kennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei dachförmigen Längsprofilierungen (4·) ein schmaler, ebener Streifen (5) in der die Oberseite bildende Schichtkörpertafel (2) vorgesehen ist, wobei diese ebenen Streifen (5) auf der die Unterseite bildende, im wesentlichen ebenen Schicht-

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körpertafeln (3) aufliegen.

3. Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 und 2, d a durch gekennzeichnet, daß die Planken (4· und 4·¹¹) der dachförmigen Längsprofi lierungen jeweils stumpfe Winkel miteinander einschließen, die nur wenig kleiner als 180° sind, z. B. zwischen 175° und 155° betragen.

4. Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Höhe (h) und Breite (b) der im Querschnitt flach dreieckförmigen Längskanäle (6) ein Abmessungsverhältnie zueinander haben, das zwischen 1 ι 10 und 1 t 80 liegt und vorzugsweise etwa 1 : 40 beträgt·

5. Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 bis ^dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schichtkörpertafel (2) mit der unteren Schichtkörpertafel (3) im Bereich der zwischen den dachförmigen Längsprofilierungen liegenden, ebenen Streifen (5) durch einige Schweißpunkte zusätzlich verbunden ist·

6· Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrinnen (9) in der unteren Schichtkörpertafel (3) sowohl in der zur Schichtkörperebene normalen Richtung als auch in Richtung der Schichtkörperebene eine dreieckförmige Umrißlinie haben und einen Trapezquerschnitt aufweisen, der sich in der Mitte der Absorberplatten (1) aue nach deren Längekanten hin verjüngt.

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7. Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils im Bereich des größten Querschnitts der Querrinnen (9) Anschlußstutzen oder -nippel (10, 11) für die Zu- und Ableitungen des Wärmeträgermediums vorgesehen sind.

8· Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schichtkörperebene liegende Basislinie der einen dreieckförmigen Querrinne (9) der ihr benachbarten Querkante der Absorberplatte (1) zugewendet ist, während die entsprechende Basislinie der anderen dreieckförmigen Querrinne (9) von der ihr benachbarten Querkante der Absorberplatte (1) abgewendet ist.

9· Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 7» daduroh g ekennzeichnet, daß ihr eine Längskante eine nach oben gerichtete Abkantung (12) hat, während ihre andere Längskante ein nach unten offenes Klauen profil (13) hat, wobei jeweils das Klauenprofil (13) einer Absorberplatte (1) die Abkantung (12) einer benachbarten Absorberplatte (1) übergreift.

10· Absorberplatte nach einem oder mehreren der Ansprüohe 1 bis 8, dadurch gekennzeichne t, daß beide Längskanten eine nach oben gerichtete Abkantung (12) haben und dabei die Abkantungen zweier benachbarter Absorberplatten (1) von einer nach unten offenen Profilschiene (14) übergriffen sind, die an der Dachkonstruktion verankerbar ist·

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11. Absorberplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilsohle (14) einen nach aufwärts gerichteten Profilansatz (15) von T-förmigem Querschnitt hat, wobei jeweils in die einander zugewendeten Nuten(16) der Profilansätze (15) zweier benachbarter Profilschienen (14) eine Glaeabdeckung für die Absorberplatten (1) einschiebbar ist.

12. Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtkörpertafeln ( 2 u. 3) aus Stahl- oder Edelstahlblech bestehen.

13· Absorberplatte nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch g ekennzeichnet, daß die obere Schichtkörpertafel (2) eine Walzprofilierung aufweist, während die untere Schichtkörpertafel (3) mit einer Prägeprofilierung versehen ist.

14. Absorberplatte nach einem oder mehreren der Asprüche bis 8, sowie 12 und 13«dadurch gekennzeichnet, daß sie als Wärmetauscherplatte in die Speicherbehälter der Sonnenenergieanlage einbaubar ist oder die Heizplatten von Zentralheizungen bildet.

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