DE3030743A1 - Plate-type solar heat exchanger - comprises medium-heating pipes embedded in roofing tiles - Google Patents

Plate-type solar heat exchanger - comprises medium-heating pipes embedded in roofing tiles

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Wolfgang Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 5120 Herzogenrath Thiele
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Abstract

The heat exchanger consists of a plate and a piping system through which a medium is directed. The pipes (2) heating the medium are embedded in roofing tiles (1). The latter can be laid on rafters (10) each containing a feed (6) and discharge (7) pipe for the medium flowing through them. The design allows easy installation on an existing house without affecting the appearance, in addition to which the total capacity of the heat exchanger is easily increased subsequently if desired.

Description

Wärme austaus cherHeat exchanger

Die Erfindung betrifft einen neuen wärmeaustauscher.The invention relates to a new heat exchanger.

Es ist bereits bekannt, ein Fluid mit Hilfe von Sonnenstrahlen oder Lufternergie aufzuwärmen und ihm die aufgenommene Wärme wieder zu entziehen, um diese wirtschaftlich zu nutzen, z. B. zur Warmwasserbereitung mit Hilfe einer Wärmepumpe. Hierzu sind bereits Wärmeaustauschtafeln bekannt, die auf Dächern montiert werden (vgl. DE-OS 2.817.921). Das Fluid wird durch Röhren geführt, die in diesen Tafeln angebracht sind, und anschließend über Sammelrohre in ein Sammelgefäß geleitet, wo die Wärme entzogen und nutzbar gemacht wird. Danach wird das Fluid erneut in die Röhren geleitet.It is already known to use a fluid with the help of sun rays or To warm up air energy and to withdraw the absorbed heat in order to to use these economically, e.g. B. for hot water preparation with the help of a heat pump. For this purpose, heat exchange panels are already known that are mounted on roofs (see DE-OS 2.817.921). The fluid is passed through tubes that are in these panels are attached, and then passed through collecting pipes into a collecting vessel, where the heat is extracted and made usable. Then the fluid is again in passed the tubes.

Dieses bekannte System hat insofern Nachteile, als es nur schwierig individuellen Dachformen und Dachgrößen angepaßt werden kann. Außerdem werden optische Veränderungen der Dächer häufig von Verwaltungsbehörden abgelehnt.This known system has drawbacks in that it is difficult can be adapted to individual roof shapes and sizes. In addition, optical Changes to the roofs are often rejected by administrative authorities.

Es wurde nun ein Weg gefunden, Sonnen- und Luftenergie auf sehr einfache und unauffällige Weise nutzbar zu machen.A way has now been found to use solar and air energy in a very simple way and to make them usable in an inconspicuous way.

Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmeaustauscher bestehend aus einer Platte mit einem Röhrensystem, durch das das Fluid hindurchgeleitet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Röhren (2), die das Fluid erwärmen, in Dachziegel (1) eingearbeitet sind.The invention relates to a heat exchanger consisting of a Plate with a system of tubes through which the fluid is passed, which characterized in that the tubes (2) which heat the fluid are in roof tiles (1) are incorporated.

Die Dachziegeln(1) können aus den üblichen Materialien hergestellt sein, wie Beton, Ton, Keramik, Kunststoff oder Verbundwerkstoffen dieser Materialien mit Metall. Die in den Dachziegeln liegenden Röhren (2) bestehen aus Metall oder vorzugsweise Kunststoff. Die Röhren (2) brauchen nicht vollständig in den Dachziegeln (1) zu liegen, sondern können auch in Rillen auf der Unterseite der Dachziegel (1) liegen oder an dem Teil der Unterseite, der nach dem Aufbringen der Dachziegel (1) auf das Dach freibleibt, befestigt sein.The roof tiles (1) can be made from the usual materials be like concrete, clay, ceramic, plastic or composites of these materials with metal. The tubes (2) in the roof tiles are made of metal or preferably plastic. The tubes (2) do not need to be completely in the roof tiles (1) to lie, but can also be in grooves on the underside of the roof tiles (1) lie or on the part of the underside that is after application the roof tile (1) remains free on the roof.

Die Dachziegeln(1) können auch röhrenförmige Hohlkörper enthalten, die an der Oberfläche versiegelt oder beschichtet sind, um sie für das Fluid undurchlässige zu machen.The roof tiles (1) can also contain tubular hollow bodies, which are sealed or coated on the surface to make them impervious to the fluid close.

Die Röhren (2) sind so in die Dachziegel integriert, daß sie von außen nicht sichtbar sind. Lediglich die Röhrenenden bzw. die Anschlußstücke (45) zu den Röhren ragen an der Oberkante oder einer anderen von der Dachinnenseite zugänglichen Stelle aus den Dachziegeln (1) heraus.The tubes (2) are integrated into the roof tiles in such a way that they can be seen from the outside are not visible. Only the tube ends or the connecting pieces (45) to the Tubes protrude from the top edge or another accessible from the inside of the roof Stand out of the roof tiles (1).

Die Dachziegeln (1) können in den bekannten Formen vorliegen, z. B. als Römer-Pfanne, Doppel-S-Pfanne, Tegalit-Pfanne, Biber-Dachstein. Bevorzugt ist die Form der am meisten verwendeten "Frankfurter Pfanne.The roof tiles (1) can be in the known forms, e.g. B. as Roman pan, double S pan, Tegalit pan, Biber-Dachstein. Is preferred the shape of the most widely used "Frankfurter Pan".

Die Röhren (2) lassen sich beispielsweise so in den Dachziegeln anbringen, daß man die Dachziegel (1) aus zwei Schichten herstellt, an deren Oberfläche die Röhren (2) jeweils zur Hälfte vorgeformt sind. Vor dem Zusammenpressen der Schichten kann ein Schlauch in die Röhren (2) gelegt werden.The tubes (2) can be attached to the roof tiles, for example, that the roof tile (1) is made of two layers, on the surface of which the Tubes (2) are each half preformed. Before pressing the layers together a hose can be placed in the tubes (2).

Die in die Dachziegel (1) eingelassenen Röhren (2) werden mit den Zu- (4) und Ablaufrohren (5) verbunden, durch die das Fluid in die Dachziegel (1) geführt und von diesen wieder abgeleitet wird. Man kann aber auch zumindest teilweise die in die Dachziegel (1) eingelassenen Röhren (2) an ihren Enden mit den Zu- und Ablaufröhren (4,5,12) der jeweils nebenan oder darüber liegenden Dachziegel (1) verbinden und so einen Teil der Zu- (4) und Ablaufrohre (5) einsparen bzw. durch das strömungstechnische Hintereinanderschalten mehrerer Dachziegeln eine stärkere Aufheizung des Fluids erreichen.The tubes (2) embedded in the roof tiles (1) are connected to the Inlet (4) and outlet pipes (5) connected through which the fluid enters the roof tiles (1) and is derived from these again. But you can at least partially the tubes (2) embedded in the roof tiles (1) at their ends with the inlet and outlet Drainage pipes (4,5,12) of the roof tiles (1) next to or above connect and thus save part of the inlet (4) and outlet pipes (5) or through the fluidic connection of several roof tiles one behind the other creates a stronger one Achieve heating of the fluid.

In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung werden die Dachziegel (1) auf Dachlatten (10) befestigt, die ein Zu- (6) und Ablaufsammelrohr (7) für das durch die Dachzieyel (1) fließende Fluid enthalten. Zu-(6)und Ablaufsammelrohr (7) müssen selbstverständlich besonders gegeneinander wärmeisoliert sein.In a special embodiment of the invention, the roof tiles (1) attached to roof battens (10) that a Inlet (6) and outlet manifold (7) for the fluid flowing through the roof tiles (1). Inlet (6) and outlet manifold (7) must of course be specially thermally insulated from one another.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauscher besitzt folgende Vorteile: 1. Er kann in ein Dach eingebaut werden, ohne daß es von außen erkennbar ist, da die Dachziegeln, die die Röhren enthalten, in Form und Farbe vollständig den normalen bzw. vorhandenen Dachziegeln angepaßt werden können.The heat exchanger according to the invention has the following advantages: 1. It can be built into a roof without it being visible from the outside, as the The roof tiles, which contain the tubes, are completely the normal ones in shape and color or existing roof tiles can be adapted.

Dadurch ergeben sich bei teilweiser oder auch vollständiger Dacheindeckung mit den neuen Dachziegeln keine architektonischen Einschränkungen bezüglich Dachgestaltung oder Dachaußenansicht gegenüber der herkömmlichen Bauweise von Dächern. This results in partial or complete roofing With the new roof tiles there are no architectural restrictions in terms of roof design or external roof view compared to the conventional construction of roofs.

2. In schon erstellten Bauten ist ein teilweiser oder vollständiger Austausch von vorhandenen herkömmlichen gegen die neuen Dachziegeln zu jeder Zeit auf einfache Weise möglich. Falls normale Zu- und Ablaufsammelrohre verlegt werden, kann die vorhandene Dachlattenkonstruktion beibehalten werden 3. Der Anschluß der neuen Dachzieyeln an die Zu- und Ablaufsammelrohre kann zu jedem Zeitpunkt nach der teilweisen oder vollständigen Dacheindeckung mit den neuen Dachziegeln erfolgen.2. In buildings that have already been built, there is a partial or complete Existing conventional roof tiles can be exchanged for new roof tiles at any time possible in a simple way. If normal inlet and outlet manifolds are laid, the existing roof battens construction can be retained 3. The connection of the new roof tiles on the inlet and outlet manifolds can be added at any time partial or complete roofing with the new roof tiles.

4. Falls die Kapazität des Wärmeaustauschers vergrößert werden soll, so ist das jederzeit ohne größeren Aufwand möglich, sofern noch herkömmliche Dachziegeln oder nicht genutzte neue Dachziegeln bereits auf dem Dach verlegt worcen sind.4. If the capacity of the heat exchanger is to be increased, this is possible at any time without great effort, provided that conventional roof tiles are still used or unused new roof tiles have already been laid on the roof.

Die Fig. 1 - 8 sollen die Erfindung näher erläutern.FIGS. 1-8 are intended to explain the invention in more detail.

Fig. 1 und 2 zeigen Dachziegeln (1) mit Röhren (2), durch die das Fluid fließen kann. Die Röhren (2) können beliebig durch die Dachziegel (1) führen, z. B. so wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Sie dürfen aber nicht so dicht nebeneinander liegen, daß die Stabilität der Dachziegel (1) darunter leidet. Legt man Wert darauf, die Röhren (2) sehr eng zu verlegen, muß die Dachziegel (1) durch ein eingelassenes Netz aus Kunststoff oder Draht verstärkt werden. In diesem Netz sind dann die Röhren eingebettet.Fig. 1 and 2 show roof tiles (1) with tubes (2) through which the Fluid can flow. The tubes (2) can run through the roof tiles (1) as desired, z. B. as shown in Figs. But they must not be so close together lie that the stability of the roof tiles (1) suffers. Is it important to To lay the tubes (2) very tightly, the roof tiles (1) must be embedded in a Reinforced plastic or wire mesh. The tubes are then in this network embedded.

Fig. 3 und 4 zeigen, daß die Röhren (2) beliebig unter der Oberfläche angebracht sein können, z. B. in der Mitte oder am unteren Rand der Dachziegel (1).Fig. 3 and 4 show that the tubes (2) arbitrarily below the surface may be attached, e.g. B. in the middle or at the bottom of the roof tile (1).

Gemäß Fig. 5 können die Röhren (2) auch in oder an einer gut wärmeleitenden Schicht (3),z. B. aus Metall'angebracht sein. Diese Schicht (3) muß ihrerseits engen Kontakt mit der Dachziegel (1),z. B. durch Verwendung eines Klebers, haben.According to FIG. 5, the tubes (2) can also be in or on a highly thermally conductive Layer (3), e.g. B. made of metal. This layer (3) must for its part narrow Contact with the roof tile (1), e.g. B. by using an adhesive.

Der Querschnitt der Röhren (2) ist beliebig. Allerdings sind Dachziegeln (1) mit Röhren (2), die einen runden (vgl. Fig. 1 + 2), ovalen, rechteckigen (Fig. 3) oder quadratischen (Fig. 4) besitzen, am leichtesten herzustellen.The cross-section of the tubes (2) is arbitrary. However, roof tiles are (1) with tubes (2), which have a round (see Fig. 1 + 2), oval, rectangular (Fig. 3) or square (Fig. 4) are easiest to manufacture.

Fig. 6 zeigt einen Dachausschnitt. (1) ist eine Dachziegel, in der Röhren angebracht sind. Die Röhren sind über ein Zulaufrohr (4) mit dem Zulaufsammelrohr (6) für das Fluid verbunden. Nach dem Erwärmen fließt das Fluid über ein Ablaufrohr (5) in das Ablaufsammelrohr (7), welches das Fluid zu einem Wärmeaustauscher führt, von dem es nach der Wärmeabgabe durch (6) zurückgeführt wird. Die Dachziegeln (1) liegen auf üblichen Dachlatten (8), welche ihrerseits an Dachbalken (9) befestigt sind. Zu- (6) und Ablaufsammelrohr (7) für das Fluid verlaufen vorzugsweise parallel zu den Dachlatten (8), so wie es Fig. 6 zeigt. Ste können jedoch auch parallel zu den Dachbalken (9) laufen.Fig. 6 shows a roof cutout. (1) is a roof tile in which Tubes are attached. The tubes are connected to the inlet manifold via an inlet pipe (4) (6) connected to the fluid. After heating, the fluid flows through a drain pipe (5) into the discharge manifold (7), which leads the fluid to a heat exchanger, from which it is returned after heat dissipation through (6). The roof tiles (1) lie on the usual roof battens (8), which in turn are attached to roof beams (9) are. Inlet (6) and outlet manifold (7) for the fluid preferably run parallel to the roof battens (8), as shown in FIG. 6. Ste can, however even run parallel to the roof beams (9).

Die Zu- (6) und Ablaufsammelrohre (7) bestehen vorzugsweise aus Kunststoff. Sie können aber auch aus Metall hergestellt sein. Die Rohre (6,7) werden über Dichtungskupplungen mit den in die Dachziegeln eingelassenen Röhren (2) über die Zu- (4) und Ablaufrohre (5) verbunden.The inlet (6) and outlet manifolds (7) are preferably made of plastic. But they can also be made of metal. The pipes (6,7) are sealed couplings with the pipes (2) embedded in the roof tiles via the inlet (4) and outlet pipes (5) connected.

Fig. 7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.Fig. 7 shows a preferred embodiment of the invention.

Die Dachziegel (1) mit den Röhren (2) liegt auf einer Dachlatte (10), in die das Zu- (6) und Ablaufsammelrohr (7) eingelassen ist. Die Dachlatte (10) ist an Dachbalken (9) mit Schrauben oder Nägeln (11) befestigt.The roof tile (1) with the tubes (2) lies on a roof batten (10), in which the inlet (6) and outlet manifold (7) is embedded. The batten (10) is attached to the roof beam (9) with screws or nails (11).

In Fig. 8 sind die Röhren in den Dachziegeln, bevorzugt als Frankfurter Pfannen (1) ausgeführt, direkt über Schlauchkupplungen (12) der Zu- und Ablaufrohre (4,5) so verbunden, daß das Fluid nacheinander durch einige Dachziegeln fließt.In Fig. 8 the tubes are in the roof tiles, preferably as Frankfurter Pans (1) carried out directly via hose couplings (12) of the inlet and outlet pipes (4,5) connected in such a way that the fluid flows through some roof tiles one after the other.

Claims (2)

Patent ansprüche Wärmeaustauscher bestehend aus einer Platte mit einem Röhrensystem, durch das das Fluid hindurch geleitet wird, dadurch gekennzeichent, daß die Röhren (2), die das Fluid erwärmen, in Dachziegel (1) eingebettet sind.Patent claims heat exchanger consisting of a plate with a Pipe system through which the fluid is passed, characterized by that the tubes (2), which heat the fluid, are embedded in roof tiles (1). 2. Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachziegel (1) auf Dachlatten (10) liegen, die ein Zu- (6) und Ablaufrohr (7) für das durch die Dachziegel (1) fließende Fluid enthalten. 2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the roof tiles (1) lie on roof battens (10) that have an inlet (6) and outlet pipe (7) for the fluid flowing through the roof tiles (1).
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