WO2009115597A2 - Wärmetauscher, sowie eine modulare wärmetauscheranlage - Google Patents

Wärmetauscher, sowie eine modulare wärmetauscheranlage Download PDF

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Definitions

  • Heat exchangers as well as a modular heat exchanger system
  • the invention relates to a heat exchanger with flow channels through which a medium flows, which open into at least one collecting tube and a modular heat exchanger system.
  • EP 0 454 663 A1 discloses a heat exchanger which is equipped with a plurality of flow channels which are optionally interconnected by webs, wherein the flow channels are embedded in granules of rubber-like material interconnected by a binder.
  • the preparation of such a walkable heat exchanger is carried out by applying a plastic granules, which is for example a mixture of adhesive and a plastic, wherein in the pasty plastic matrix, the flow channels, and optionally the manifold are pressed and other layers pasty mixture of adhesive and plastic are applied.
  • This heat exchanger is particularly suitable for forming large-area heat exchanger systems.
  • the production of large-scale systems is cost-intensive and time-consuming, since these are only created on site.
  • glazed solar panels have the advantage of achieving high target temperatures (eg for hot water). This is usually not guaranteed with an absorber system.
  • glass-insulated collectors are usually not very stable mechanically, while the absorber has the advantage of flexibility and can be designed walkable.
  • the maximum temperatures for an absorber system below 100 0 C, so there is no risk of heat shock and the associated risk of damage. It is therefore an object of the invention to provide a heat exchanger, which eliminates the above-mentioned disadvantages of the prior art, and at the same time integrates the advantages of glazed collector technology.
  • a heat exchanger of the type mentioned in the present invention that the at least one collecting pipe via a flexible pipe connection with at least one collecting tube of an adjacent heat exchanger is connected.
  • this flexible connection of two or preferably a plurality of heat exchangers it is possible to provide a heat exchanger system that tolerates uneven floors and larger manufacturing tolerances in the manufacture of the heat exchanger.
  • the medium is passed through flow channels and collected in headers.
  • the absorber part of the heat exchanger consisting of flow channels and collecting tube is arranged in a dimensionally stable carrier trough and covered with a walkable cover layer. If the carrier tub is additionally insulated downwards (ie in the direction of the support surface), much higher temperatures than with normal absorber systems are achieved, without losing the advantage of flexibility and accessibility of absorber systems.
  • the flow channels are preferably insulated in the carrier trough down with an insulating layer (eg Styrosolverbin- compounds) to achieve higher temperatures in the heat exchanger. There are no pressure devices necessary because the heat exchanger can not reach more than 100 0 C due to design.
  • the cover layer is formed liquid-tight. It prevents penetration of, for example, rainwater into the heat exchanger and freezing of penetrated water. This increases the life of the heat accumulator increases.
  • the cover layer consists of the same material as the plastic matrix in which the flow channels are embedded.
  • the flow channels between the plastic matrix and cover layer are embedded.
  • the plastic matrix is preferably used in both variants additionally the impact sound insulation.
  • the At least one collecting tube can likewise be embedded in the plastic matrix.
  • the cover layer can also be made of stone, ceramic, clay or tar products, the design options of the top layer in terms of their appearance are no limits.
  • the cover layer has larger outer dimensions than the bottom of the carrier trough, so that it forms an edge region of the heat exchanger which projects at least beyond the base surface of the carrier trough.
  • the outstanding outer layers form a channel formed with the side walls of the respective support trays, in which the flexible pipe connection is arranged, which connects the two heat exchangers together.
  • the side walls of the carrier trough are designed at their upper edge in such a way that they engage underneath and additionally support these outstanding outer layers, thereby further improving the accessibility and stability of the heat exchanger.
  • the medium in the flow channels and in the collection tube is water or an antifreeze / water mixture.
  • the heat exchanger used for the heating of a swimming pool the pool water is passed through the heat exchanger and heated by the sunlight. If it is used for hot water applications, the solar circuit is separated from the hot water circuit by means of a heat exchanger, provided that not only the shower water standard but also the drinking water standard is met.
  • the heat exchanger according to the invention is used in particular in a modular heat exchanger system.
  • a flexible pipe connection is a flexible metal pipe, in particular a corrugated pipe.
  • the flexible pipe connection in this case connects the headers of the respective adjacent heat exchanger, so that the medium passing through the heat exchanger is heated as it passes through the heat exchanger.
  • the flexible pipe connection is in this case able to compensate for uneven floors or movements of the ground. Due to the modular design of the heat exchanger system, it is no longer necessary to make elaborate preparations with respect to the ground flatness or soil condition. Also, the assembly of the system takes place much faster compared to the construction of large-scale systems directly on site. In the modular heat exchanger system according to the invention, only the individual heat exchanger using the flexible pipe joint are interconnected, whereby time and associated costs are saved. Another advantage of the invention is also that the heat exchanger system can be extended at any time to further heat exchanger units.
  • the flexible pipe connection is preferably arranged below two adjacent cover layers of two adjacent heat exchangers.
  • the flexible pipe connection is accommodated in the channel formed by two cover layers arranged side by side heat exchanger.
  • the abutting edge of the two cover layers is sealed with an elastic liquid-tight material.
  • an elastic liquid-tight material is obtained, which is able to compensate for bumps due to their elastic properties, and possibly occurring after installation of the heat exchanger system ground movements.
  • Such a heat exchanger system is preferably used as a solar absorber system, wherein the individual heat exchanger elements are heated by solar radiation or optionally by increased air temperature and this heat is delivered to the medium flowing through the flow channels.
  • Fig. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to the invention
  • FIG. 2 shows a top view of the heat exchanger from FIG. 1A without cover layer
  • Fig. 3A is another partially cutaway view from above;
  • Fig. 3B is a side view with enlarged detail X;
  • Fig. 3C is a bottom view; such as
  • FIG. 4 shows a heat exchanger system according to the invention, wherein a plurality of heat exchangers are connected to one another;
  • FIG. 5 shows another embodiment of the heat exchanger according to the invention in conjunction with a second heat exchanger.
  • the heat exchanger 1 shown in FIGS. 1 to 2C is housed in a support trough 2 made of metal or other deformation resistant material.
  • flow channels 3 are installed, which open into two manifolds 4, which are arranged on two opposite sides of the support trough 2.
  • the flow channels 3 are in this case made of flexible material such as EPDM (ethylene-propylene-diene rubber) or other rubber-like plastics, or else of rigid material such as polypropylene, polyethylene or metal.
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • the flow channels 3, as well as the manifolds 4, a circular cross-section. However, they may have any other cross-sectional shape suitable for the use according to the invention.
  • the plastic matrix 5 is in particular EPDM or EPDM PU.
  • the plastic matrix 5 preferably has flexible properties, and can withstand temperatures of -30 0 C to +90 0 C.
  • the heat exchanger 1 still has a cover layer 6, wherein the material of the cover layer 6 is preferably liquid-tight.
  • the material of the cover layer 6 is insensitive to mechanical and temperature-induced stresses, so that the surface of the heat exchanger 1 is accessible and thus usable, for example as a sports area, as a terrace or swimming pool border.
  • the cover layer 6 is also suitable for contributing to the optical design.
  • the plastic matrix 5 it can be made from EPDM or EPDM-PU, which can also be colored.
  • other materials such as stone, tiles, ceramic, clay or tar products may also be used as cover layer 6.
  • a footfall sound insulation is preferably additionally accommodated below the flow channels 3.
  • the collecting tubes 4 located in the outer region of the support trough 2 have connecting pieces 7 at their respective ends which are suitable for receiving connecting elements which connect the heat exchanger 1 to an adjacent heat exchanger.
  • Such fittings 7 may be, for example, quick couplings, wherein the flexible tube 11, the two heat exchanger 1, 1 'of FIG. 4 connects to each other, has a matching counterpart.
  • the flexible pipe connection 11 is attached via a provided with a rubber seal screw 7 to the headers 4, 4 'and additionally fixed with a clamped over the screw fuse clip 12 (detail X).
  • the flexible pipe connection 11, here a corrugated pipe is preferably made of a corrosion-resistant material, in particular when the heat exchangers 1, 1 'are used for heating water in swimming pools and therefore chlorinated water is passed through them.
  • the diameter of these corrugated pipes 11 is for example 20 mm, while the manifolds 4, 4 ', for example, 25 mm in diameter.
  • a heat exchanger system 10 according to the invention is shown, wherein individual heat exchangers 1, 1 'are connected to each other in a modular manner.
  • This medium for example water or a water / glycol mixture is pumped through the inlet 13 in the first heat exchanger 1 in the manifold 4, and flows through the collecting ducts 3.
  • the manifold 4 'of the adjacent heat exchanger 1' At the same time reaches a portion of the flowing medium through the flexible pipe connection 11 into the manifold 4 'of the adjacent heat exchanger 1' and also flows through the collecting channels 3 '.
  • the medium is heated by the incident on the heat exchanger 1, 1 'solar radiation and finally reaches the outlet 14, via which the heated medium, for example, a heat pump or directly to a swimming pool (not shown) is supplied.
  • the flexible pipe connection 11 is arranged in a channel (not shown) which is formed by the side walls of the two heat exchangers 1, 1 'with the cover layers 6, 6'.
  • the gap between the two cover layers 6, 6 ' is filled with an elastic joint material 15 in order to obtain a uniform surface of the heat exchanger system 10.
  • the flexible joint compound compensates 15 caused by temperature fluctuations distance changes between the heat exchangers 1, 1 'from.
  • the heat exchanger system 10 is alternatively or additionally covered with an optionally prefabricated cover layer, which covers all heat exchangers in one piece and can be configured as desired.
  • FIG. 5 a further embodiment of the invention is shown, wherein two heat exchangers 1, 1 'in turn preferably via a corrugated tube 11 are in communication.
  • the heat exchanger 1, 1 ' is preferably arranged in a carrier trough 2 of metal, which is required on the one hand in the production of the heat exchanger 1, 1' and on the other hand the heat exchanger 1, 1 'isolated and protects against mechanical damage during the laying process and also thereafter.
  • an insulating layer 16 for example of Styrodur or other insulating material, is arranged in the carrier trough 2.
  • This insulating layer 16 may either be arranged only in the bottom region of the support trough 2 or else completely cover the inner surfaces of the support trough 2.
  • the absorber matrix 5 preferably ethylene-propylene-diene rubber
  • the headers of the individual heat exchanger modules 1, 1' are connected to one another via a corrugated pipe 11, wherein the corrugated pipe 11 outside the support tray 2 below the projections of the two cover layers 6, 6 'of adjacent heat exchanger modules 1, 1' is arranged and thus protected against mechanical damage. Finally, the cover layers 6, 6 'of adjacent heat exchangers 1, 1' are sealed at their abutting edges with a flexible sealing material 15.
  • the invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other embodiments in which individual for themselves rigid heat exchanger elements are modularly assembled via flexible connecting elements to a heat exchanger system, which is able to compensate for uneven floors or movements of the subsoil.
  • the heat exchanger according to the invention can also be used for cooling, for example, for the establishment of a skating rink in winter, when a cooled medium is passed through it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (1, 1') mit von einem Medium durchströmten Strömungskanälen (3, 3'), die in zumindest ein Sammelrohr (4, 4') münden, wobei das zumindest eine Sammelrohr (4, 4') über eine flexible Rohrverbindung (11) mit zumindest einem Sammelrohr (4, 4') eines benachbart angeordneten Wärmetauschers (1, 1') verbindbar ist, sowie eine aus Wärmetauscher-Einheiten modular aufgebaute Wärmetauscheranlage (10) und deren Verwendung als Solarabsorberanlage.

Description

Wärmetauscher, sowie eine modulare Wärmetauscheranlage
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit von einem Medium durchströmten Strömungskanälen, die in zumindest ein Sammelrohr münden sowie eine modulare Wärmetauscheranlage.
In der EP 0 454 663 Al ist ein Wärmetauscher offenbart, der mit mehreren, gegebenenfalls durch Stege miteinander verbundenen Strömungskanälen ausgestattet ist, wobei die Strömungskanäle in durch ein Bindemittel miteinander verbundenen Körnchen aus gummiartigem Material eingebettet sind. Die Herstellung eines derartig begehbaren Wärmetauschers erfolgt durch Aufbringung eines Kunststoffgranulates, das beispielsweise ein Gemisch aus Kleber und einem Kunststoff ist, wobei in die pastöse Kunststoffmatrix die Strömungskanäle, sowie gegebenenfalls das Sammelrohr eingedrückt werden und weitere Schichten pastösen Gemisches aus Kleber und Kunststoff aufgebracht werden.
Dieser Wärmetauscher ist insbesondere dafür geeignet, großflächige Wärmetauscheranlagen auszubilden. Allerdings ist die Herstellung von großflächigen Anlagen kostenintensiv und zeitaufwändig, da diese erst vor Ort angelegt werden.
In der EP 1 526 344 Al wird daher ein modulares System vorgeschlagen, bei welchem einzelne Wärmetauschermodule miteinander verbunden werden. Die Verbindung der einzelnen Module erfolgt hierbei über starre Schnappverbindungen. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass die Module aufgrund dieser starren Verbindung keinerlei Anpassungsmöglichkeiten an einen unebenen Untergrund haben. Es muss daher vor Aufbringen der Module der Untergrund entsprechend aufwendig bearbeitet werden. Des weiteren ist eine hohe Fertigungsgenauigkeit der einzelnen Wärmetauschermodule erforderlich, um eine wasserdichte Verbindung der einzelnen Module zu gewährleisten. Eine ähnliche Vorrichtung ist auch der DE 44 14 111 Al zu entnehmen, worin ein Solarheizsystem offenbart ist, das als Beckenumrandung eines Schwimmbeckens ausgebildet ist.
Verglaste Sonnenkollektoren haben aufgrund ihrer Isolation den Vorteil, hohe Zieltemperaturen zu erreichen (z.B. für Warmwasser). Dies ist mit einem Absorbersystem üblicherweise nicht gewährleistbar. Allerdings sind glasisolierte Kollektoren üblicherweise mechanisch nicht sehr stabil, während der Absorber den Vorteil der Flexibilität hat und begehbar konzipiert werden kann. Des Weiteren liegen die Maximaltemperaturen bei einem Absorbersystem unter 1000C, sodass keine Gefahr von Hitzeschlägen und der damit verbundenen Gefahr der Beschädigung gegeben ist. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Wärmetauscher bereitzustellen, der die oben genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, und gleichzeitig die Vorteile der verglasten Kollektortechnik integriert.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zumindest eine Sammelrohr über eine flexible Rohrverbindung mit zumindest einem Sammelrohr eines benachbart angeordneten Wärmetauschers verbindbar ist. Durch diese flexible Verbindung zweier oder vorzugsweise einer Vielzahl von Wärmetauschern ist es möglich, eine Wärmetauscheranlage bereitzustellen, die Bodenunebenheiten sowie größere Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Wärmetauscher toleriert. Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen mit Plattenwärmtauschern, bei welchen das Medium mithilfe von Umlenkblechen und dergleichen durch den Wärmetauscher hindurchgeleitet wird, wird bei der vorliegenden Erfindung das Medium durch Strömungskanäle hindurchgeleitet und in Sammelrohren gesammelt. Damit wird eine bessere Durchströmung der Wärmetauschereinheiten bei geringerem Strömungswiderstand erzielt, wodurch eine größere Anzahl von Wärmetauscherelementen zusammengesetzt und damit größere Gesamtflächen im Vergleich zum bekannten Stand der Technik errichtet werden können.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der aus Strömungskanälen und Sammelrohr bestehende Absorberteil des Wärmetauschers in einer formstabilen Trägerwanne angeordnet und mit einer begehbaren Deckschicht abgedeckt. Ist die Trägerwanne zusätzlich nach unten (also in Richtung Auflagefläche) gedämmt, werden dadurch weitaus höhere Temperaturen als bei normalen Absorberanlagen erreicht, ohne hierbei den Vorteil der Flexibilität und Begehbarkeit von Absorberanlagen zu verlieren. Die Strömungskanäle sind bevorzugterweise in der Trägerwanne nach unten mit einer Isolationsschicht (z.B. Styrosolverbin- dungen) gedämmt, um höhere Temperaturen im Wärmetauscher zu erzielen. Es sind keine Überdruckeinrichtungen notwendig, weil der Wärmetauscher bauartbedingt nicht über 1000C erreichen kann.
Bevorzugterweise ist die Deckschicht flüssigkeitsdicht ausgebildet. Sie verhindert ein Eindringen von beispielsweise Regenwasser in den Wärmetauscher und ein Auffrieren von eingedrungenem Wassers. Damit erhöht sich erhöht die Lebensdauer des Wärmespeichers.
In einer ersten Variante der Erfindung besteht die Deckschicht aus demselben Material wie die Kunststoffmatrix, in die die Strömungskanäle einbettet sind. In einer anderen Ausführung der Erfindung sind die Strömungskanäle zwischen Kunststoffmatrix und Deckschicht eingebettet. Die Kunststoffmatrix dient vorzugsweise bei beiden Varianten zusätzlich der Trittschalldämmung. Das zumin- dest eine Sammelrohr kann hierbei ebenfalls in der Kunststoffmatrix eingebettet sein.
Die Deckschicht kann ebenso auch aus Stein, Keramik, Ton oder Teerprodukten hergestellt sein, wobei den Gestaltungsmöglichkeiten der Deckschicht hinsichtlich ihres Aussehens keinerlei Grenzen gesetzt sind.
Bevorzugterweise verfügt die Deckschicht über größere Außenabmessungen als der Boden der Trägerwanne, so dass sie einen zumindest über die Grundfläche der Trägerwanne hinausragenden Randbereich des Wärmetauschers bildet. Werden nun zwei Wärmetauscher nebeneinander angeordnet, so bilden die herausragenden Deckschichten einen mit den Seitenwänden der jeweiligen Trägerwannen gebildeten Kanal, in dem die flexible Rohrverbindung angeordnet ist, die die beiden Wärmetauscher miteinander verbindet. In einer bevorzugten Ausführung sind dabei die Seitenwände der Trägerwanne an ihrer Oberkante derart ausgebildet, so dass sie diese herausragenden Deckschichten untergreifen und zusätzlich unterstützen und damit die Begehbarkeit und Stabilität des Wärmetauschers weiter verbessern.
Bevorzugterweise ist das in den Strömungskanälen und in dem Sammelrohr befindliche Medium Wasser oder ein Gefrierschutzmittel/Wasser-Gemisch. Wird der Wärmetauscher für die Beheizung eines Schwimmbades eingesetzt, so wird das Beckenwasser durch den Wärmetauscher hindurchgeleitet und durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. Wird er für Warmwasseranwendungen eingesetzt, dann wird der Solarkreis mittels Wärmtauscher vom Warmwasserkreis getrennt, sofern nicht nur die Duschwassernorm, sondern auch die Trinkwassernorm zu erfüllen ist.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher wird insbesondere in einer modularen Wärmetauscheranlage eingesetzt. Dabei werden zumindest zwei Wärmetauscher über eine flexible Rohrverbindung miteinander verbunden. Bevorzugterweise ist diese flexible Rohrverbindung ein flexibles Metallrohr, insbesondere ein Wellrohr. Die flexible Rohrverbindung verbindet hierbei die Sammelrohre der jeweiligen benachbarten Wärmetauscher, so dass das die Wärmetauscher durchlaufende Medium beim Durchtritt durch die Wärmetauscher erwärmt wird. Die flexible Rohrverbindung ist hierbei in der Lage, Bodenunebenheiten oder Bewegungen des Untergrundes auszugleichen. Aufgrund der modularen Bauweise der Wärmetauscheranlage ist es nun nicht mehr notwendig, aufwändige Vorbereitungen bezüglich der Bodenebenheit oder Bodenbeschaffenheit vorzunehmen. Auch erfolgt der Zusammenbau der Anlage wesentlich rascher im Vergleich zu dem Aufbau großflächiger Anlagen direkt vor Ort. Bei der erfindungsgemäßen modularen Wärmetauscheranlage müssen lediglich die einzelnen Wärmetauscher mithilfe der flexiblen Rohrverbindung miteinander verbunden werden, wodurch Zeit und damit verbunden Kosten eingespart werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass die Wärmetauscheranlage jederzeit um weitere Wärmetauschereinheiten erweitert werden kann.
Um eine einheitliche Oberfläche der Wärmetauscheranlage zu erhalten, ist bevorzugterweise die flexible Rohrverbindung unterhalb zweier nebeneinander angeordneter Deckschichten zweier benachbarter Wärmetauscher angeordnet. Dabei ist die flexible Rohrverbindung in dem von zwei Deckschichten nebeneinander angeordneter Wärmetauscher gebildeten Kanal untergebracht.
Vorteilhafterweise ist dabei die Stoßkante der beiden Deckschichten mit einem elastischen flüssigkeitsdichten Material abgedichtet. Auf diese Weise wird eine einheitliche Oberfläche erhalten, die aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften in der Lage ist, Bodenunebenheiten auszugleichen, sowie gegebenenfalls nach Montage der Wärmetauscheranlage auftretende Bodenbewegungen.
Eine derartige Wärmetauscheranlage wird bevorzugt als Solarabsorberanlage eingesetzt, wobei die einzelnen Wärmetauscherelemente durch Sonneneinstrahlung bzw. gegebenenfalls durch erhöhte Lufttemperatur erwärmt werden und diese Wärme an das durch die Strömungskanäle strömende Medium abgegeben wird.
Im Folgenden wird anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen :
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers;
Fig. 2 eine Draufsicht des Wärmetauschers aus Fig. IA ohne Deckschicht;
Fig. 3A eine weitere teilweise geschnittene Ansicht von oben;
Fig. 3B eine Seitenansicht mit vergrößertem Detail X;
Fig. 3C eine Ansicht von unten; sowie
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Wärmetauscheranlage, wobei mehrere Wärmetauscher miteinander verbunden sind; und
Fig. 5 eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers in Verbindung mit einem zweiten Wärmetauscher. Der in Fig. 1 bis Fig. 2C gezeigte Wärmetauscher 1 ist in einer Trägerwanne 2 untergebracht, die aus Metall oder einem anderen verformungsresistenten Material hergestellt ist. In der Trägerwanne 2 sind Strömungskanäle 3 eingebaut, die in zwei Sammelrohre 4 münden, die an zwei gegenüberliegenden Seiten der Trägerwanne 2 angeordnet sind.
Die Strömungskanäle 3 sind hierbei aus flexiblem Material wie beispielsweise EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) oder anderen gummiartigen Kunststoffen gefertigt, oder aber auch aus starrem Material wie Polypropylen, PoIy- ethylen oder Metall. Für gewöhnlich haben die Strömungskanäle 3, wie auch die Sammelrohre 4, einen kreisrunden Querschnitt. Sie können jedoch jede andere, für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignete Querschnittsform aufweisen.
Als Füllmaterial 5 zwischen den Sammelrohren 4 wird beispielsweise ein Gemisch, das unter anderem Kleber enthält, eingesetzt. Hierbei handelt es sich bei der Kunststoffmatrix 5 insbesondere um EPDM bzw. EPDM-PU. Die Kunststoffmatrix 5 hat bevorzugt flexible Eigenschaften und widersteht Temperaturen von -300C bis +900C.
Schließlich weist der Wärmetauscher 1 noch eine Deckschicht 6 auf, wobei das Material der Deckschicht 6 vorzugsweise flüssigkeitsdicht ist. Zusätzlich ist das Material der Deckschicht 6 gegen mechanische und temperaturbedingte Beanspruchungen unempfindlich, so dass die Oberfläche des Wärmetauschers 1 begehbar und damit nutzbar wird, beispielsweise als Sportfläche, als Terrasse oder Schwimmbeckenumrandung. Die Deckschicht 6 ist zudem auch geeignet, zur optischen Gestaltung beizutragen. So kann sie beispielsweise wie die Kunststoffmatrix 5 aus EPDM bzw. EPDM-PU, das auch eingefärbt sein kann, gefertigt sein. Es können aber auch andere Materialien wie Stein, Fliesen, Keramik-, Ton- oder Teerprodukte als Deckschicht 6 zum Einsatz kommen. Um die Trittdämpfung des Wärmetauschers 1 positiv zu beeinflussen, ist bevorzugterweise zusätzlich unterhalb der Strömungskanäle 3 eine Trittschalldämmung untergebracht.
Die im Außenbereich der Trägerwanne 2 befindlichen Sammelrohre 4 weisen an ihren jeweiligen Enden Anschlussstücke 7 auf, die dazu geeignet sind, Verbindungselemente aufzunehmen, die den Wärmetauscher 1 mit einem benachbarten Wärmetauscher verbinden. Derartige Anschlussstücke 7 können beispielsweise Schnellkupplungen sein, wobei das flexible Rohr 11, das zwei Wärmertauscher 1, 1' gemäß Fig. 4 miteinander verbindet, über ein passendes Gegenstück verfügt. In einer bevorzugten Ausführung wird die flexible Rohrverbindung 11 über eine mit einer Gummidichtung versehene Schraubverbindung 7 an den Sammelrohren 4, 4' befestigt und zusätzlich mit einem über die Schraubverbindung gespannten Sicherungsclip 12 fixiert (Detail X). Ebenso sind Rohrklemmen oder ähnliche Vorrichtungen für die Verbindung des flexiblen Rohres 11 mit dem Sammelrohr 4 geeignet.
Die flexible Rohrverbindung 11, hier ein Wellrohr, ist bevorzugt aus einem korrosionsbeständigen Material gefertigt, insbesondere dann, wenn die Wärmetauscher 1, 1' zur Erwärmung von Wasser in Schwimmbecken eingesetzt werden und daher chloriertes Wasser durch sie hindurchgeleitet wird. Der Durchmesser dieser Wellrohre 11 beträgt beispielsweise 20 mm, während die Sammelrohre 4, 4' beispielsweise 25 mm Durchmesser aufweisen.
In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Wärmetauscheranlage 10 dargestellt, wobei einzelne Wärmetauscher 1, 1' modulartig miteinander verbunden sind. Die Verbindung der einzelnen Wärmetauscher 1, 1' erfolgt hierbei über eine flexible Rohrverbindung 11, die jeweils ein Sammelrohr 4 eines Wärmetauschers 1 mit dem Sammelrohr 4' eines benachbarten Wärmetauschers 1' verbindet. Die Sammelrohre 4, 4' sind mit einem Zulauf 13 verbunden und münden schließlich in einen Ablauf 14, der ein Medium, das die Sammelrohre 4, 4' und die Sammelkanäle 3 durchläuft, abführt. Dieses Medium, beispielsweise Wasser oder ein Wasser/Glykol-Gemisch, wird über den Zulauf 13 in den ersten Wärmetauscher 1 in dessen Sammelrohr 4 eingepumpt, und durchströmt die Sammelkanäle 3. Gleichzeitig gelangt ein Teil des strömenden Mediums über die flexible Rohrverbindung 11 in das Sammelrohr 4' des benachbarten Wärmetauschers 1' und durchströmt ebenfalls dessen Sammelkanäle 3'. Dabei wird das Medium durch die auf die Wärmetauscher 1, 1' einfallende Sonnenstrahlung erwärmt und gelangt schließlich zu dem Ablauf 14, über den das erwärmte Medium beispielsweise einer Wärmepumpe oder auch direkt einem Schwimmbad (nicht dargestellt) zugeführt wird.
Durch die Verbindung der einzelnen Wärmetauscher 1, 1' mittels flexibler Verbindungsrohre 11 können etwaige Unebenheiten oder Bewegungen des Untergrunds ausgeglichen werden. Zudem ist eine rasche und einfache Montage der Wärmetauscheranlage 10 möglich, weil die einzelnen Wärmetauscher 1, 1' ähnlich Fliesen aufgelegt, über die flexiblen Rohrverbindungen 11 miteinander verbunden und abschließend an Zulauf 13 und Ablauf 14 angeschlossen werden.
Die flexible Rohrverbindung 11 ist dabei in einem Kanal (nicht gezeigt) angeordnet, der durch die Seitenwände der beiden Wärmetauscher 1, 1' mit den Deckschichten 6, 6' gebildet wird. Die zwischen den beiden Deckschichten 6, 6' bestehende Fuge ist mit einem elastischen Fugenmaterial 15 ausgefüllt, um eine einheitliche Oberfläche der Wärmetauscheranlage 10 zu erhalten. Zusätzlich gleicht die flexible Fugenmasse 15 durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Abstandsänderungen zwischen den Wärmetauschern 1, 1' aus. Ebenso kann vor- gesehen sein, dass die Wärmetauscheranlage 10 alternativ oder zusätzlich mit einer gegebenenfalls vorgefertigten Deckschicht abgedeckt ist, die sämtliche Wärmetauscher einstückig abdeckt und nach Belieben ausgestaltet sein kann.
In der Fig. 5 ist eine weitere Ausführung der Erfindung dargestellt, wobei zwei Wärmetauscher 1, 1' wiederum bevorzugterweise über ein Wellrohr 11 miteinander in Verbindung stehen. Der Wärmetauscher 1, 1' ist in einer Trägerwanne 2 vorzugsweise aus Metall angeordnet, die einerseits in der Herstellung des Wärmetauschers 1, 1' benötigt wird und andererseits den Wärmetauscher 1, 1' isoliert und vor mechanischen Beschädigungen während des Verlegevorgangs und auch danach schützt. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 1, 1' wird bei dieser Ausführung zunächst eine Isolierschicht 16, beispielsweise aus Styrodur oder anderem Dämmmaterial, in der Trägerwanne 2 angeordnet. Diese Isolierschicht 16 kann entweder lediglich im Bodenbereich der Trägerwanne 2 angeordnet sein oder aber die Innenflächen der Trägerwanne 2 zur Gänze auskleiden.
Anschließend wird eine erste Schicht der Absorbermatrix 5, bevorzugterweise Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, in die Trägerwanne 2 eingegossen, anschließend die Strömungskanäle 3 in der Trägerwanne 2 angeordnet und eine weitere Kunststoffmatrix 5 eingegossen, so dass die Strömungskanäle 3 von einer homogenen Absorbermatrix 5 umgeben sind. Abschließend wird eine trittfeste Deckschicht 6, 6' aufgebracht, die die Trägerwanne 2 überragt.
Beim Verlegen der Wärmetauschermodule 1, 1' werden die Sammelrohre der einzelnen Wärmetauschermodule 1, 1' miteinander über ein Wellrohr 11 miteinander verbunden, wobei das Wellrohr 11 außerhalb der Trägerwanne 2 unterhalb der Vorsprünge der beiden Deckschichten 6, 6' benachbarter Wärmetauschermodule 1, 1' angeordnet ist und so vor mechanischer Beschädigung geschützt ist. Abschließend werden die Deckschichten 6, 6' benachbarter Wärmetauscher 1, 1' an ihren Stoßkanten mit einem flexiblen Dichtmaterial 15 abgedichtet.
Die hier dargestellte Ausführung der Erfindung hat aufgrund ihrer zusätzlichen Isolierung 16, die insbesondere vor Wärmeverlusten in Richtung Untergrund, auf dem die Wärmetauschermodule 1, 1' verlegt sind, schützt, einen hervorragenden Wirkungsgrad, wobei die Erwärmung des in den Strömungskanälen zirkulierenden Wärmeträgers durch Sonneneinstrahlung wesentlich höher ist als bei dem Wärmetauscher des Standes der Technik. So wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Wärmetauschermodule 1, 1' eine Wärmetauscheranlage 10 erhalten, die auf einfache Weise am Boden verlegbar ist, wobei diese Anlage begangen werden kann und einen ausreichenden Wirkungsgrad aufweist, um als Warmwasserkollektor eingesetzt zu werden, der die üblichen Sonnenkollektoren beispielsweise auf dem Dach eines Einfamilienhauses zu ersetzen.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Vielmehr sind auch andere Ausführungen, bei welchen einzelne für sich gesehen starre Wärmetauscherelemente über flexible Verbindungselemente modular zu einer Wärmetauscheranlage zusammengefügt werden, die in der Lage ist Bodenunebenheiten oder Bewegungen des Unterbodens auszugleichen. Ebenso kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher auch zur Kühlung, beispielsweise für die Errichtung eines Eislaufplatzes im Winter, genutzt werden, wenn ein gekühltes Medium durch ihn hindurchgeleitet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Wärmetauscher (1, 1') mit von einem Medium durchströmten Strömungskanälen (3, 3'), die in zumindest ein Sammelrohr (4, 4') münden, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sammelrohr (4, 4') über eine flexible Rohrverbindung (11) mit zumindest einem Sammelrohr (4, 4') eines benachbart angeordneten Wärmetauschers (1, 1') verbindbar ist.
2. Wärmetauscher (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er in einer formstabilen Trägerwanne (2) angeordnet ist und mit einer begehbaren Deckschicht (6, 6') abgedeckt ist.
3. Wärmetauscher (1, 1') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6, 6') flüssigkeitsdicht ist.
4. Wärmetauscher (1, 1') nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6, 6') aus Kunststoff, Stein, Keramik, Ton- oder Teerprodukten hergestellt ist.
5. Wärmetauscher (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (4, 4') in einer Absorbermatrix (5), insbesondere aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), eingebettet sind.
6. Wärmetauscher (1, 1') nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Absorbermatrix (5) und Trägerwanne (2) zumindest im Bodenbereich der Trägerwanne (2) eine Isolierschicht (16) angeordnet ist.
7. Wärmetauscher (1, 1') nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6, 6') über größere Außenabmessungen als der Boden der Trägerwanne (2) verfügt, so dass sie einen zumindest teilweise über die Grundfläche der Trägerwanne (2) hinausragenden Randbereich des Wärmetauschers (1, 1') bildet.
8. Wärmetauscher (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Strömungskanälen (3, 3') und in dem Sammelrohr (4, 4') befindliche Medium Wasser oder ein Gefrierschutzmittel/Wasser-Gemisch ist.
9. Modulare Wärmetauscheranlage (10) mit zumindest zwei miteinander über eine flexible Rohrverbindung (11) verbundenen Wärmetauscher (1, 1') nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Modulare Wärmetauscheranlage (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Rohrverbindung (11) ein flexibles Metallrohr, insbesondere ein Wellrohr ist.
11. Modulare Wärmetauscheranlage (10) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Rohrverbindung (11) unterhalb nebeneinander angeordneter Deckschichten (6, 6') zweier benachbarter Wärmetauscher (1, 1') angeordnet ist.
12. Modulare Wärmetauscheranlage (10) nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßkante der Deckschichten (6, 6') benachbarter Wärmetauscher (1, 1') mit einem elastischen, flüssigkeitsdichten Material (15) abgedichtet ist.
13. Verwendung einer Wärmetauschanlage (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 12 als Solarabsorberanlage, insbesondere zur Erwärmung von Brauchwasser.
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