DE4417269A1 - Heat exchangers for vacuum systems - Google Patents

Heat exchangers for vacuum systems

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Abstract

A heat exchanger (1) for vacuum systems, especially for use as a flat solar absorber or a wall or roof panel, with an envelope (2) for the heat exchange medium sealed as far as an intake and outlet aperture (6) and a core (3) supporting the envelope, in which the core (3) has narrow flutes, grooves or channels on the heat-exchange surface for the heat exchange medium which open into an intake and outlet channel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für den Einsatz in einem Unterdrucksy­ stem oder im Unterdruckbereich eines Wärmetauschersystems. Ein Unterdrucksystem liegt z. B. dann vor, wenn das Wärmetauschermedium durch eine Saugpumpe in Umlauf gehalten wird und dadurch der gesamte Systemkreislauf einen Druck auf­ weist, der niedriger ist als der umgebende Druck, z. B. der Luftdruck. Unterdruckbe­ reiche in einem Wärmetauschersystem treten z. B. bei Einsatz einer Druckpumpe dann auf, wenn der Wärmetauscher im Verhältnis zum Wärmespeicher hoch gelagert ist und bei einer angemessen dosierten Pumpenleistung durch das im Fallrohr hän­ gende Wärmetauschermedium im oberen Bereich des Systems ein Sog erzeugt wird. Der letztere Sachverhalt ist in der Regel bei solaren Wärmetauschern gegeben, wenn diese z. B. auf einem Dach oder an einer anderen erhöhten Stelle montiert sind und der zugehörige Wärmespeicher (mit Druckpumpe) tiefer gelagert ist.The invention relates to a heat exchanger for use in a vacuum system stem or in the negative pressure area of a heat exchanger system. A vacuum system lies z. B. before when the heat exchange medium by a suction pump in Circulation is kept and thereby the entire system cycle a pressure on points that is lower than the surrounding pressure, e.g. B. the air pressure. Vacuum pressure rich occur in a heat exchanger system z. B. when using a pressure pump then when the heat exchanger is stored high in relation to the heat accumulator is and with an appropriately metered pump output by the hang in the downpipe a heat is generated in the upper area of the system. The latter fact is usually the case with solar heat exchangers, though this z. B. are mounted on a roof or at another elevated location and the associated heat accumulator (with pressure pump) is stored lower.

Der Effekt, daß sich bei Unterdruck im Wärmetauscher nicht nur die Zu- und Abflüsse einfacher, z. B. statt durch Verschraubung durch Stöpselung, anschließen lassen und insbesondere, daß als Trennschicht zwischen Wärmetauschermedium und Außenbereich eine flexible Hülle verwendet werden kann, wenn diese an ihrer durch den Unterdruck bedingten Volumenverringerung gehindert wird, wurde bisher für die Konzipierung von Wärmetauschern nicht oder nur unzureichend genutzt.The effect that not only the inlet and Outflows easier, e.g. B. instead of by screwing by plugging and in particular that as a separating layer between the heat exchange medium and Outside, a flexible shell can be used when attached to it the vacuum-related volume reduction is prevented, has been for the Design of heat exchangers not or only insufficiently used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Einsatz eines die Kontraktion der flexiblen Hülle in dem erwünschten Ausmaß Widerstand leistenden ganz innerhalb der Hülle liegenden Kerns einen besonders einfachen und kostengünstigen Wärmetau­ scher vorzugsweise für die solare Brauchwasser-Erwärmung bzw. Brauchwasser- Vorwärmung zur Verfügung zu haben. The invention is based, by using a contraction of the task flexible sheath to the extent desired resisting entirely within the core lying a particularly simple and inexpensive heat accumulation shear preferably for solar hot water heating or hot water To have preheating available.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher einerseits aus einer bis auf je eine Zu- und Abflußöffnung dichten flexiblen Hülle, vorzugsweise aus Metall und/oder Kunststoff, und andererseits aus einem die Hülle gegen den Unterdruck auseinanderhaltenden Kern besteht, wobei ein Teil des Kerns für den Durchfluß des Wärmetauschermediums zweckmäßig ausgespart ist.This object is achieved in that the heat exchanger on the one hand, from a flexible shell that is sealed except for one inflow and one outflow opening, preferably made of metal and / or plastic, and on the other hand from a shell against the negative pressure separating core, part of the core is expediently recessed for the flow of the heat exchange medium.

Die Aussparung erfolgt gemaß Anspruch 2 dadurch, daß diese aus parallelen Rillen an der Oberfläche des Kerns besteht, wobei die Rillen so schmal sind, daß sich die Hülle durch den Unterdruck nicht oder nur unwesentlich in die Rillen einwölbt. Sie erfolgt gemäß Anspruch 3 dadurch, daß der Kern aus zwei parallel aufeinander liegenden flächigen Körpern besteht, wobei der eine Körper zur Aufnahme des Wärmetauschermediums aus feinen parallel nebeneinander verlaufenden Kanälen besteht und der andere Körper zur Ausformung, Isolierung und Stabilisierung des Wärmetauschers sowie zur Aufnahme der Zu- und Ableitungen genutzt wird. Die Aussparung kann auch auf andere Weise, z. B. durch Noppenbildung mit entsprechen­ den Vertiefungen an der Kernoberfläche, erfolgen. Durch diese Ausgestaltung des Kerns ist dafür gesorgt, daß das Wärmetauschermedium ausschließlich an dem für den Wärmetausch vorgesehenen Innenflächen der Hülle vorbeifließt und so den Wärmetausch optimal bewirkt.The recess is made according to claim 2 in that they consist of parallel grooves on the surface of the core, the grooves being so narrow that the Does not or only slightly bulges the casing into the grooves due to the negative pressure. she takes place according to claim 3 in that the core of two parallel to each other lying flat bodies, one body for receiving the Heat exchange medium from fine channels running parallel and side by side exists and the other body for shaping, isolating and stabilizing the Heat exchanger as well as for the intake and discharge lines is used. The Recess can also be done in other ways, e.g. B. correspond with pimples the depressions on the core surface. Through this configuration of the Kerns ensures that the heat exchange medium is used exclusively for the the heat exchange provided inside surfaces of the envelope flows past and so the Optimal heat exchange.

Eine durch Sogkontraktion ungehinderte Verteilung des ein- und ausströmenden Wärmetauschermediums ist gemäß Anspruch 4 dadurch gewährleistet, daß sich an den Zu- und Abflußseiten des Kerns je ein Kanal, z. B. ein perforiertes Rohr oder eine Aussparung im Kern, befindet, durch den das Wärmetauschermedium vom Zuflußstutzen aus in die parallelen Aussparungen oder Kanäle fließt bzw. aus dem das Wärmetauschermedium zum Abflußstutzen hin gesammelt wird.An unhindered distribution of the inflowing and outflowing through suction contraction Heat exchanger medium is ensured according to claim 4 in that the inlet and outlet sides of the core each have a channel, for. B. a perforated tube or a recess in the core, through which the heat exchange medium from Inflow nozzle flows into or out of the parallel recesses or channels the heat exchange medium is collected towards the drain connection.

Speziell für den Einsatz des erfindungsgemäßen Wärmetauschers als solarer Warm­ wasserbereiter ist die Hülle gemäß Anspruch 5 farblich, vorzugsweise schwarz, sowie weitgehend korrosions- und uv-beständig ausgerüstet.Especially for the use of the heat exchanger according to the invention as solar warm the casing is more water-resistant, preferably black, as well as largely corrosion and UV resistant.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich eine Ausprägung darstellen­ den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenIn the following, the invention will be based on only one variant  the drawings explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher, dessen Kern in eine Kunst­ stoffolie allseitig luftdicht eingeschweißt, ist in perspektivischer Darstel­ lung, Fig. 1 is welded to a heat exchanger according to the invention, the core stoffolie in an art airtight on all sides, is lung in perspective depicting,

Fig. 2 den gleichen Wärmetauscher in der Querschnittslinie A-A von Fig. 1 mit Darstellung der den Durchfluß des Wärmetauschermediums optimal erzwingenden Rillen, Fig. 2 shows the same heat exchanger in the cross-section line AA of FIG. 1 showing the flow of the heat exchange medium optimal forcing grooves,

Fig. 3 den in Fig. 1 dargestellten Wärmetauscher in der Schnittlinie B-B mit Darstellung der Zu- und Abflußkanäle zu den in Fig. 2 dargestellten Rillen sowie mit Darstellung eines eingeschweißten bzw. eingeklebten Zu- bzw. Abflußstutzens für das Leitungssystem. Fig. 3 shows the heat exchanger shown in Fig. 1 in the section line BB with representation of the inflow and outflow channels to the grooves shown in Fig. 2 and with the representation of a welded or glued inflow or outflow connection for the pipe system.

In den Figuren sind der Wärmetauscher mit dem Bezugszeichen 1, die Hülle mit 2, der Kern mit 3, die Rillen mit 4, die Zu- und Abführungskanäle mit 5, die einge­ schweißten bzw. eingeklebten Zu- bzw. Abflußstutzen für den Anschluß an das Leitungssystem mit 6 und die Schweißnähte bzw. Klebeflächen der Hülle mit 7 bezeichnet.In the figures, the heat exchanger with the reference number 1 , the shell with 2 , the core with 3 , the grooves with 4 , the inlet and outlet channels with 5 , the welded or glued inlet or outlet connection for connection to the Line system with 6 and the welds or adhesive surfaces of the shell designated 7 .

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß das Wärmetauschermedium nur durch eine dünne Hülle, z. B. aus Metall und/oder Kunststoff, vom Wärme abgebenden (bzw. Wärme aufnehmenden) Bereich getrennt ist und daß der Wärmetauscher dadurch eine hohe Effizienz erhält. Die das Wärme­ tauschermedium aufnehmenden Rillen bzw. Kanäle sind so ausgestaltet, daß sie infolge des Sogs weder durch die Hülle noch auf eine andere Weise eingeengt werden.The advantages achieved by the invention are essentially that the Heat exchange medium only through a thin shell, e.g. B. of metal and / or Plastic, separated from the heat-emitting (or heat-absorbing) area is and that the heat exchanger thereby receives high efficiency. That the warmth Exchange medium receiving grooves or channels are designed so that they as a result of the suction, neither restricted by the shell nor in any other way become.

Die Verwendung einer vorteilhaft gefärbten Hülle, z. B. einer schwarzen, möglichst hochwertig uv-stabilisierten Folie, macht den Wärmetauscher ebenso wie die Ver­ wendung eines Kerns z. B. aus wärmedämmenden Polystyrolplatten nicht nur äußerst preisgünstig, sondern auch auf einfache Weise recyclingfähig. Die Kosten-Nutzen- Relation ist besonders vorteilhaft. Die Montage der überaus leichten Absorber ist, z. B. durch Kleben auf das flach geneigte Dach, ebenso schnell und kostengünstig durchzuführen wie das Auswechseln bei Beschädigung.The use of an advantageously colored shell, e.g. B. a black, if possible high-quality uv-stabilized film, makes the heat exchanger as well as the ver application of a core z. B. not only extremely insulating polystyrene plates  inexpensive, but also easily recyclable. The cost-benefit Relation is particularly advantageous. The assembly of the extremely light absorbers is e.g. B. by gluing to the flat sloping roof, just as quickly and inexpensively to be carried out like replacement in case of damage.

Alles in allem ist daher der erfindungsgemäße Wärmetauscher - insbesondere zur Nutzung von Solarenergie für die Niedrigtemperaturwassererwärmung bzw. Brauch­ wasservorwärmung sowie zur Flachdachkühlung - eine gegenüber den bisher bekann­ ten Wärmetauschern technisch und wirtschaftlich überaus interessante neuartige Alternative.All in all, the heat exchanger according to the invention is therefore - in particular for Use of solar energy for low temperature water heating or custom water preheating and flat roof cooling - one compared to the previously known heat exchangers technically and economically extremely interesting new types Alternative.

Claims (5)

1. Wärmetauscher für Unterdrucksysteme dadurch gekennzeichnet, daß dieser einerseits aus einer bis auf je eine Zu- und Abflußöffnung dichten flexiblen Hülle, vorzugsweise aus Metall und/oder Kunststoff, und andererseits aus einem die Hülle gegen den Unterdruck auseinanderhaltenden Kern besteht, wobei ein Teil des Kerns für den Durchfluß des Wärmetauschermediums zweckmäßig ausgespart ist.1. Heat exchanger for vacuum systems, characterized in that it consists of a flexible shell, preferably made of metal and / or plastic, on the one hand, with the exception of one inflow and outflow opening, and, on the other hand, of a core which keeps the vacuum apart from the negative pressure, part of the Core is expediently recessed for the flow of the heat exchange medium. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung des Kerns aus parallelen Rillen an dessen Oberfläche besteht, wobei die Rillen so schmal sind, daß sich die Hülle durch den Unterdruck nicht oder nur unwesentlich in die Rillen einwölbt.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the recess of the core consists of parallel grooves on its surface, the Grooves are so narrow that the envelope is not or only insignificantly due to the negative pressure bulges into the grooves. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus zwei parallel aufeinander liegenden flächigen Körpern besteht, wobei der eine Körper zur Aufnahme des Wärmetauschermediums aus parallel nebeneinander verlau­ fenden Kanälen besteht und der andere Körper zur Ausformung, Isolierung und Stabilisie­ rung des Wärmetauschers sowie zur Aufnahme der Zu- und Ableitungen genutzt wird.3. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the core consists of two parallel planar bodies, the a body for receiving the heat exchange medium from parallel side by side channels and the other body for shaping, isolation and stabilization tion of the heat exchanger and for the intake and discharge lines is used. 4. Wärmetauscher nach den vorangehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Zu- und Abflußseiten des Kerns je ein Kanal, z. B. ein perforiertes Rohr oder eine Aussparung, befindet, durch den das Wärmetauschermedium vom Zuflußstutzen aus gleichmäßig auf die Rillen oder Kanäle verteilt bzw. aus ihnen zum Abflußstutzen hin gesammelt wird.4. Heat exchanger according to the preceding claims, characterized in that there is a channel, for. B. a perforated tube or a recess, through which the heat exchange medium from the inflow nozzle from evenly distributed on the grooves or channels or from them to the drain connection is collected. 5. Wärmetauscher nach den vorangehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle zum Zwecke der Absorbierung von Solarenergie farblich, vorzugsweise schwarz, sowie weitgehend korrosions- und uv-beständig ausgerüstet ist.5. Heat exchanger according to the preceding claims, characterized in that the shell for the purpose of absorbing solar energy in color, preferably black, as well as largely corrosion and uv-resistant.
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