HEAT EXCHANGER FOR EXPLOITING HEAT FROM THE AMBIENT AIR

Abstract: 1. Heat exchanger for exploiting heat from the ambient air which is designed freely mountable and comprising a plurality of superposed spaced apart plate-like heat exchange elements (4; 7) arranged on a support (2) and provided with an inlet and an outlet duct for the circulation of a heat support medium, the surface of said elements being exposed to a flow of air, characterized in that heat exchange elements (4; 7) are designed conically in the form of a pyramid or in the form of a circular disk and comprising at their center an aperture (5) for the passage of centrally mounting air and for receiving support (2).

Description: Wärmetauscher zum Gewinnen von Wärme aus Umluft Die Erfindung betrifft einen für die Gewinnung von Wärme aus Umluft bestimmten Wärmetauscher. Zum Gewinnen von Nutzwärme aus Sonnenenergie ist es bekannt, auf Gebäuden sogenannte Sonnenkollektoren anzubringen, die im allgemeinen aus auf dem Dach zu befestigenden grossflächigen plattenförmigen Elementen bestehen. Weiterhin ist es zum Gewinnen von Nutzwärme aus Aussenluft bekannt, einen sogenannten "Energie Stapel" als Wärmetauscher zu verwenden, d.h. einen Wärmetauscher für eine Wärmepumpenheizung, der aus einer Mehrzahl von übereinander angeordneten plattenförmigen Wärmetauschelementen besteht, zwischen denen Wind hindurchstreichen soll. Ein derartiger Wärmetauscher ist verhältnismässig sperrig und hat ein unschönes Aussehen. Gleichwohl ist der Durchstrom von windbewegter Aussenluft zwischen den einzelnen plattenförmigen Wärmetauschelementen nur unvollkommen gewährleistet, weil diese Elemente verhältnismässig dicht aneinander liegen und keine Verkehrungen getroffen sind, um den Luftstrom in einer den zweckmässigsten Wärmeübergang gewährleistenden Weise zu leiten. Ausserdem dürfen sowohl die bekannten Sonnenkollektoren als auch die als "Energie-Stapel" bezeichneten Wärmetauscher für Wärmepumpenheizungen aufgrund baubehördlicher Bestimmungen nicht überall auf Gebäuden und auch nicht auf allen Gebäudeh angebracht werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zum Gewinnen von Wärme aus Umluft zu schaffen, der unabhängig von einem Gebäude aufzustellen ist, ein ansprechendes Äusseres aufweist und mit besserem Wirkungsgrad arbeitet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher frei aufstellbar ausgebildet ist und an einem Ständer übereinander eine Mehrzahl von im gegenseitigen Abstand voneinander angeordnete, in Serie geschaltet untereinander verbundene Wärmetauschelemente für den Durchstrom eines Wärmeträgermediums aufweist, deren Oberflächen einem zentral hochsteigenden Luftstrom ausgesetzt sind. Beim erfindungsgemässen Wärmetauscher werden die einzelnen Wärmetauschelemente also von aussen zum Zentrum von der die Wärme abgebenden Luft überstrichen, so dass sich im Inneren kein Luftstau bilden und die abgekühlte Luft dem Wärmetauscher keine Wärme mehr entziehen kann.Die freie Aufstellbarkeit des Wärmetauschers ermöglicht,-ihn unabhängig von dem mit seiner Hilfe zu beheizenden Gebäude anzuordnen, beispielsweise in einem Garten, auf einem Vorplatz oder an sonst geeigneter Stelle, um einerseits die gewünschte Luftströmung über seine Wärmetauschelemente zu gewährleisten und anderseits die Aufstellung an einem Ort vornehmen zu können, an dem aus ästhetischen oder sonstigen GrUnden keine Beschränkungen für die Aufstellbarkeit gegeben sind. Sind die einzelnen Wärmetauschelemente des Wärmetauschers an einem oder mehreren Ständern übereinander angeordnet, so dass mehrere Wärmetauschelemente Jeweils zu einer Säule, einem "Baum" oder dergleichen verbunden sind, durch Aie die bewegte Luft hindurchstreicht, steigt die Luft, nachdem sie ein Wärmetauschelement überstrichen hat und ihr die entnehmbare Wärme entzogen worden ist, an dem zentralen Ständer hoch, ohne erneut über ein weiteres Wärmetauschelement strömen zu müssen, so dass sie den weiteren Wärmetauschelementen nicht wieder Wärme entziehen kann. Ebensowenig kann die Luft, welche die Wärmetauschelemente von einer Seite anströmt, nach Abgabe von Wärme diesen an der entgegengesetzten Seite wieder Wärme entziehen. Gemäss einer praktischen Ausführungsform der Erfindung sind die einzelnen Wärmetauschelemente scheibenförmig und im Querschnitt konisch, d.h. also kegelig oder pyramidenförmig, ausgebildet und enthalten im Zentrum jeweils eine Öffnung, durch die der Ständer hindurchgeführt ist und die ausserdem so gross gewählt werden kann, dass von darunter befindlichen Wärmetauschelementen kommende Luft ungehindert hindurchsteigen kann. Dabei kann jedes Wärmetauschelement auf einem Tragkörper derart im Abstand von diesem abgestützt sein, dass sich zwischen ihm und dem Wärmetauschelement ein von aussen zum Zentrum führender Kanal für den Durchstrom der Luft befindet. Dieser Tragkörper stützt nicht nur das betreffende Wärmetauschelement ab, sondern schützt dessen Unterseite auch gegen die von einem darunter befindlichen Wärmetauschelement kommende und bereits abgekühlte Luft, so dass über Oberseite und Unterseite der einzelnen Wärmetauschelemente stets nur frische Luft, der noch Wärme zu entziehen ist, strömen kann. Jedes Wärmetauschelement besteht vorzugsweise aus einem konturierten, plattenförmigen Körper, der eine strömungsmitteldichte Aussenhaut aufweist und im Inneren Öffnungen für den Durchstrom und die Verteilung eines Wärmeträgermediums wieeiner Flüssigkeit enthält und mit einem Einlass und einem Auslass für das Wärmeträgermedium versehen ist. Die Wärmetauschelemente sind daher als dünne Körper ausgebildet, die optimal für den Wärme übergang geeignet sind, weil das Wärmeträgermedium in verhältnismässig dünner Schicht durch die einzelnen Wärmetauschelemente strömt und dementsprechend eine verhältnismässig grosse Oberfläche für den Wärmeübergang bietet. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des er findungsgemässen Wärmetauschers schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Ansicht einer Ausführungsform des Wärme tauschers mit auf einer zentralen Säule im Abstand übereinander angeordneten pyramiden förmigen einzelnen Wärmetauschelementen, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher aus Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht einer abgewandelten Ausführungs form des Wärmetauschers mit auf einer zentralen Säule im Abstand übereinander angeordneten kreisscheibenförmigen Wärmetauschelementen, deren Durchmesser von unten nach oben abnimmt, Fig. 4 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher aus Fig. 3 und Fig. 5 einen im Massstab vergrösserten Teilschnitt durch einen Wärmetauscher der Ausführungsformen gemäss Fig. 1 und 3. Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Wärmetauscher 1 besteht aus einer Säule 2 mit Fuss 3 und auf der Säule 2 im Abstand übereinander angeordneten Wärmetauschelementen 4, die, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, pyramidenförmig ausgebildet sind und eine zentrale Öffnung 5 enthalten, deren Durchmesser deutlich grösser als der der Säule 2 ist. Fig. 1 zeigt, dass die Wärmetauschelemente 4 eine verhältnismässig geringe Höhe aufweisen. Der Wärmetauscher 6 aus Fig. 3 und 4 unterscheidet sich vom Wärmetauscher 1 dadurch, dass an der Säule 2 in Draufsicht kreisscheibenförmige flachkegelige Wärmetauschelemente 7 angeordnet sind, wobei der Durchmesser der einzelnen Wärmetauschelemente von unten nach oben stufenweise abnimmt. Aus Fig. 5 sind Einzelheiten der Wärmetauscher 1 und 6 zu erkennen. Die Säule 2 ist aus einzelnen Rohrstücken 8 gebildet, die am unteren-Ende jeweils eine Muffe 9 aufweisen, um sie auf ein darunter befindliches Rohrstück 8 aufstecken zu können. An jedem Rohrstück 8 ist ein pyramidenförmiger oder kegeliger Tragkörper 10 befestigt, auf dem ein Wärmetauschelement 4 bzw. 7 mittels Stützen 11 derart abgestützt ist, dass sich zwischen der Oberseite des Tragkörpers 10 und der Unterseite des Wärmetauschelementes ein Kanal 12 für den Durchstrom von Aussenluft befindet. Das Wärmetauschelement 4 weist im Zentrum einen hochstehenden Ansatz 13 auf, der die Öffnung 5 umschliesst. Durch die Öffnung 5 jedes einzelnen Wärmetauschelementes 4 bzw. 7 erstrecken sich zwei Rohrleitungen 14 und 15 zur Zu- und Abfuhr des.Wärmeträgermediums, welche jeweils über Stichleitungen 16 bzw. 17 mit den einzelnen Wärmetauschelementen 4 bzw. 7 derart verbunden sind, dass durch die eine Rohrleitung herangeführtes Wärmeträgermedium in die einzelnen Wärmetauschelemente einströmt und durch die andere zu einem Verbraucher zu rückfliesst. Die Wärmetauschelemente 4 und 7 sind dabei als flache Körper mit strömungsmitteldichter Aussenhaut und einer Vielzahl von Öffnungen im Inneren versehen, so dass das in dieselben eingeleitete Wärmeträgermedium in diesen gleichmässig verteilt wird und dieselben gleichförmig durchströmt.

Claims: Patentansprüche: 1. Wärmetauscher zum Gewinnen von Wärme aus Umluft, d a d u r c h g e k-e n n z e i c h n e'e,-dass er frei aufstellbar ausgebildet ist und an einem Ständer (2) übereinander im gegenseitigen Abstand voneinander mehrere in Serie geschaltet unterein ander verbundene Wärmetauschelemente (4; 7) für den Durchstrom eines Wärmeträgermediums aufweist, deren Oberflächen einem zentral hochsteigenden Luftstrom ausgesetzt sind. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Wärmetauschelemente (4) im Querschnitt pyramidenförmig und verhältnismässig flach ausge bildet sind und im Zentrum jeweils.eine Öffnung (5) für den Durchstrom von Luft enthalten. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Wärmetauschelemente (7) kreisscheiben förmig kegelig ausgebildet sind urilim Zentrum je weils eine Öffnung (5) für den Durchstrom von Luft enthalten, wobei der Durchmesser der einzelnen Schei ben von unten nach oben abnimmt. 4. Wärmetauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass jedes Wärmetauschelement ( 4; 7) auf einem Tragkörper (10) derart im Abstand von demselben abgestützt ist, dass sich zwischen diesem und dem Wärmetauschelement ein von aussen zum Zentrum führen- der Kanal (12) für den Durchstrom von Luft befindet. 5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Wärmetauschelement (4; 7) aus einem konturierten, plattenförmigen Körper besteht, der eine strömungsmitteldichte Aussen haut aufweist und im Inneren Öffnungen für den Durchstrom und die Verteilung eines Wärmeträger mediums wie einer Flüssigkeit enthält und mit wenig stens einem Einlass (16) und wenigstens einem Auslass (17) für das Wärmeträgermedium versehen ist.

Inventors: WEGNER, GUNTHER, Wegner, Günther
Applicants: WILHELM REISGIES KG
Application year: 1981
Main classification: F24J3
IPC codes: F24J2