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Dokumentenidentifikation DE202005013474U1 15.12.2005
Titel Kunststoffwärmeaustauscher
Anmelder BUMA GmbH, 36433 Bad Salzungen, DE
DE-Aktenzeichen 202005013474
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 15.12.2005
Registration date 10.11.2005
Application date from patent application 25.08.2005
IPC-Hauptklasse F28F 21/06

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die technische Lösung erstreckt sich auf den Luft/Flüssigkeits-Wärmeaustauscher auf Kunststoffbasis, vorzugsweise für die Ausnutzung von Abfallwärme und niedrigpotentieller Wärme.

Stand der Technik

Für eine Wärmeübertragung vom Gasmedium in das Flüssigmedium und umgekehrt werden in der Regel Platten – und Röhrenwärmeaustauscher aus metallischen Werkstoffen, u.a. Kupfer, Messing, Stahl, verwendet.

Die im Bereich der Niedrigtemperaturen und kleineren Temperaturunterschiede arbeitenden Wärmeaustauscher beanspruchen eine große Wärmeaustauschfläche, die sich wiederum negativ auf die Abmessungen und das Gewicht der Anlagen und somit ungünstig auf die Kosten auswirkt.

Gleichzeitig bewirkt die geringe Wärmeleitfähigkeit der Luft eine weitere Vergrösserung der Wärmeaustauschfläche und Verkleinerung der Durchmesser der Austauscherröhren.

Die bisherige technische Umsetzung hat zu einer veränderten Gestaltung und Bauweise geführt, die sich neben den höheren Anschaffungskosten auch in höheren Kosten für die Betreibung, Wartung und Instandhaltung dieser Anlagen niederschlagen.

Die notwendigen Zwischenräume/Austauschflächen für die Wärmeübertragung werden durch Ablagerungen verkrustet, es kommt zur Wassersteinbildung, der wiederum zu einer permanenten Verschlechterung der Wärmeübertragung führt.

Technisch als auch aufwandseitig problematisch ist eine antikorrosive Oberflächenbehandlung.

Wesen der technischen Lösung

Die genannten Nachteiler der bisherigen technischen Lösungen werden zu einem gossen Anteil durch den Kunststoffwärmeaustauscher beseitigt. Der Schwerpunkt dieser technischen Lösung besteht im Einsatz von Kunststoffwärmeaustauschenöhren, die spiralförmig zu Bündeln/Registern gewickelt sind und somit zwischen den Windungen Luftkanäle – Zwischenräume – zur Wärmeübertragung entstehen.

Die Größe der Zwischenräume und damit der Abstand der Austauscherröhren voneinander wird durch Distanzkämme/Abstandshaltern erreicht.

Die Konfiguration der Rohrbündel ist beliebig und von der geforderten Leistung abhängig. Das heißt die Rohbündel können vergrößert oder mehrere Rohrbündel hintereinander oder parallel geschaltet werden.

Die technischen Lösung schafft die Voraussetzung für den Einsatz von kleinen Anlagen mit geringerem Gewicht und Herstellungskosten, mit einfacherer und problemloser Montage/Inbetriebnahme, kostengünstige Betreibung (ökonomische Anspruchslosigkeit) sowie universeller Einsatzmöglichkeit. Weitere Vorteile sind die Korrosionsbeständigkeit, die Standfestigkeit in aggressiver Umgebung und die Vermeidung von jeglichen Ablagerungen auf der inneren Oberfläche der Kunststoffwärmeaustauscherröhren.

Die technische Anwendung ermöglicht auch den Einsatz von Austauscherröhren mit einem sehr kleinem Durchmesser, wodurch ein sehr hoher Wirkungsgrad des Kunststoffaustauschers erreicht wird.

Das Kunststoffwärmeaustauscher-System benötigt keinen Rekuperator, zerstört bzw. verändert nicht die Aussenansicht der Gebäude und ist wesentlich preiswerter als vergleichbare Sonnenkollektoranlagen.

In der Gegenüberstellung mit klassischen Solarsystemen – projektierte Leistung von 3 KW – liegen die notwendigen Investitionskosten bei 20%.

Darstellung Abbildung/Zeichnung – Beispiel Ausführung der technischen Lösung

Auf dem Zeichnungsblatt ist im Längsschnitt ein Beispiel/Zeichnung des Kunststoffwärmeaustauscher anhand der technischen Lösung dargestellt

Die Kunststoffaustauscherröhren 2 sind spiralförmig zu einem Bündel gewickelt und mit einem Gehäuse 1 umschlossen.

Die Zuführungsrohrleitung 3 des Flüssigmediums ist mit dem Anfang – innen liegende Öffnung der Austauscherröhre – und die Ausgangsrohrleitung 4 mit dem Ausgang – aussen liegende Öffnung der Austauscherröhre – verbunden.

Die Abstände zwischen den Windungen der Kunststoffaustauscherröhren 2 werden mit Distanzkämmen/Abstandshaltern 5 gesichert. Das Gasmedium strömt durch die Kanäle/Räume zwischen den Kunststoffwärmeaustauschenöhren 2 mittels Ventilator 6 von Außen in die Mitte des Bündels und wird dann in Richtung 7 aus dem Bündel gedrückt.

Industrielle Verwendung

Der Kunststoffwärmeaustauscher anhand der technischen Lösung hat den Vorteil, daß bei alle Luft/Flüssigkeits-Wärmeaustauschern, bei denen in den Kunststoffaustauscherröhren ein flüssiges Medium fließt und diese Kunststoffaustauscherröhren umfangseitig von Kühlluft oder Warmluft umströmt werden, wobei der Wärmeaustausch schon bei geringen Terperaturdifferenzen erfolgt. Je nach Temperatur- und Druckbereich ist ein entsprechender wärme- und druckbeständiger Kunststoff zu verwenden.

Die Anwendung des Kunststoffwärmeaustauscher nach der technischen Lösung kann in verschiedenen Bereichen erfolgen, so z.B.:

  • – Ausnutzung der Sonnenenergie – Dachböden, Gewächshäuser, Wintergärten,
  • – Ausnutzung von Abfallwärme in der Industrie – Prozesswärme, freigesetzte Wärme,
  • – im Umkehrbetrieb kann der Kunststoffwärmeaustauscher auch zur energetisch sparsamen Klimatisierung von Wohnräumen eingesetzt werden. Bei dieser Nutzung fließt durch die Wärmeaustauscherröhren z.B. Kaltwasser (Brunnenwasser/Grundwasser) und durch die Zwischenkanäle z.B. Warmluft, die an der Oberfläche der Austauscherröhren abgekühlt wird,
  • – eine effektive Ausnutzung nach der technischen Lösung stellt auch die Trocknung (z.B. Holz) dar.

Zur Nutzung werden zwei Kunststoffwärmeaustauscher hintereinander geschaltet. Eine Möglichkeit ist eine Zweierkombination – zwei Kunststoffwärmeaustauscher übereinander angeordnet – in den Austauscherröhren des unteren Kunststoffwärmeaustauschers fließt Kaltwasser, wobei auf ihrer Oberfläche die warme feuchte Luft der Trockenkammer kondensiert. Das dadurch erwärmte Wasser vom unteren Kunststoffwärmeaustauscher wird in die Wärmeaustauscherröhren des oberen Kunststoffwärmeaustauscher und gleichzeitig die nunmehr abgekühlte Luft vom unteren Kunststoffwärmeaustauscher in die Zwischenkanäle des oberen Kunststoffwärmeaustauscher befördert. Die kühlere Luft führt im oberen Kunststoffwärmeaustauscher zur Rückabkühlung des Wassers.

Mit dieser technischen Lösung lassen sich die Leistungen der Trocknungsanlagen effektiv verbessern bzw. energetisch erhöhen. Eine Senkung der Luftfeuchtigkeit/Trocknung der Luft der unterschiedlichsten Nassräume (z.B. Schwimmbäder, Wäschereien) stellt eine weite Option dar.


Anspruch[de]
  1. Der Kunststoffwärmeaustauscher bestehend aus Kunststoffwärmeaustauscherröhren 2, die zu einem Bündel zusammengerollt sind, so dass sich zwischen den einzelnen Windungen der Kunststoffwärme austauschrerröhren 2, je nach Höhe der Abstandshalter, ein Zwischenraum – Kanal – für die durchströmende Luft, umfangseitig über den Austauscherröhren, bildet.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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