DE10250745A1

DE10250745A1 - Solar collector with collection tube for utilization of solar energy has collection tube or parts of it formed from tube by internal high pressure deformation

Info

Publication number: DE10250745A1
Application number: DE10250745A
Authority: DE
Inventors: Rolf Wicker
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-13

Abstract

The solar collector, i.e. a heat exchanger (1), has a collection tube (2) produced from a tube by means of internal high pressure deformation. The number of surfaces of the flow cross section remains more or less unchanged. Connections (3) for the condensers of heat tubes are forced into the collection tube and pass more than 180degrees round the condensers.

Description

Die Erfindung betrifft einen Solarkollektor und ein Verfahren zur Herstellung eines Solarkollektors, der einen Wärmetauscher mit einem Sammlerrohr enthält, an den mindestens ein Kondensor eines Wärmetauscherrohres oder Wärmerohres angeschlossen ist.The invention relates to a solar collector and a method of manufacturing a solar collector using a heat exchanger with a collector tube, to the at least one condenser of a heat exchanger tube or heat pipe connected.

Aus der DE 41 26 692 A1 ist ein Solarkollektor, bei dem wenigstens ein Wärmerohr mit einem Kondensatorteil verbunden ist, bekannt. Das Wärmetauscherrohr ist wärmeleitend mit einem Bandstück verbunden, welches um das Wärmetauscherrohr herumgelegt ist. Gezeigt ist in der Schrift ein rundes Sammlerrohr. Die Wärme des Kondensors wird demnach über das Bandstück an das Wärmetauscherrohr übertragen. Somit liegt der Kondensor außerhalb des Stromes des durch das Wärmetauscherrohr strömenden Wärmeträgermediums.From the DE 41 26 692 A1 a solar collector is known in which at least one heat pipe is connected to a condenser part. The heat exchanger tube is connected in a heat-conducting manner to a piece of tape which is placed around the heat exchanger tube. A round collector tube is shown in the writing. The heat of the condenser is therefore transferred to the heat exchanger tube via the band piece. The condenser is thus outside the flow of the heat transfer medium flowing through the heat exchanger tube.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Innenhochdruck-Umformen ist aus der DE 100 24 224 A1 bekannt. Das an seinen Enden offene rohrförmige Halbzeug ist an seinen Stirnseiten abgedichtet und von wenigstens einer Stirnseite mit einem Fluid unter hohem Druck in den Formraum eingeführt.A method and a device for hydroforming is known from US Pat DE 100 24 224 A1 known. The tubular semifinished product, which is open at its ends, is sealed on its end faces and is introduced into the molding space from at least one end face with a fluid under high pressure.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Wärme, die vom Kondensor abgegeben wird, auf möglichst kurzem Wege an das Wärmeträgermedium abgegeben wird und gleichzeitig das Wärmetauscherrohr preisgünstig herstellbar ist.The object of the invention is a heat exchangers to propose of the type mentioned, in which the heat, the is released by the condenser to the heat transfer medium in the shortest possible way is given and at the same time the heat exchanger tube can be produced inexpensively is.

Gelöst ist die Aufgabe durch die Maßnahmen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The task is solved by the Measures of the Claim 1. Further advantageous embodiments are described in the subclaims.

Das oder die Sammlerrohr/e ist/sind durch das Innenhochdruck-Umformen derart gestaltet, dass sich ein optimaler Strömungsquerschnitt im Verlauf des Rohres ergibt. Der Materialaufwand ist durch die Verwendung von Rohren oder Profilrohren minimiert. Im Verlauf des Sammlerrohres sind mindestens zwischen den Anbindungen für die Kondensoren Vertiefungen in das Sammlerrohr derart eingedrückt, dass die Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Bereich der Anbindungen in etwa der Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Bereich der Vertiefungen entspricht. Damit ist eine weitgehend gleichbleibende Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Verlauf des Rohres erreicht, wodurch die Masse des Wärmeträgermediums minimiert ist und der Wärmeübergang durch die dünne Wandung des Sammlerrohres im Bereich der Anbindung erfolgt.The collector pipe (s) is / are by hydroforming designed in such a way that there is an optimal flow cross-section in the course of the pipe results. The cost of materials is due to the use minimized by pipes or profile pipes. In the course of the collector pipe there are recesses at least between the connections for the condensers pressed into the collector tube in such a way that the number of areas of the flow cross section in the area of the connections approximately the area number of the flow cross-section in the area of the depressions. This is largely the same space index of the flow cross section reached in the course of the tube, creating the mass of the heat transfer medium is minimized and the heat transfer through the thin Wall of the collector pipe in the area of the connection is made.

Abweichungen ergeben sich funktionsbedingt beispielsweise in den Bereichen zwischen den Vertiefungen und den Anbindungen, wo eine starke Materialverformung erforderlich ist. Zur Optimierung des Strömungsquerschnitts und der Flächenzahl des Strömungsquerschnitts und der Flächenzahl des Strömungsquerschnitts im Verlauf des Sammlerrohrs können an verschiedenen Stellen Vertiefungen oder auch erhabene Bereiche angeordnet sein. Abweichungen von der ähnlichen Flächenzahl können in Bereichen starker Umformung des Rohres oder Rohrquerschnitts vorliegen.Deviations result from the function for example in the areas between the wells and the Connections where strong material deformation is required. To optimize the flow cross-section and the number of areas of the flow cross section and the number of areas of the flow cross section in the course of the collector tube at various points, wells or raised areas be arranged. Deviations from the similar number of areas can occur in areas of strong deformation of the pipe or pipe cross-section.

Herstellungsbedingt durch das Innenhochdruck-Umformverfahren, bei dem aus einem Rohr oder Rohrprofil die endgültige Form erstellt ist, ist die Anbindung, über die die Wärmeübertragung vom Kondensor auf den Wärmetauscher erfolgt, einseitig offen. Die Rohre oder Rohrprofile ähneln in ihrer Form möglichst dem gewünschten Profil des Sammlerrohres. Das Profil kann aus runden und eckigen Bereichen bestehen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anbindung bis auf den offenen Bereich weitgehend zylindrisch ausgeführt. Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Anbindung den Kondensor um mehr als 180° mit einem Hinterschnitt umfasst.Production-related through the hydroforming process, in which the final shape is created from a pipe or pipe profile the connection, about which is the heat transfer from the condenser to the heat exchanger done, open on one side. The pipes or pipe profiles are similar in their shape if possible the desired one Profile of the collector pipe. The profile can consist of round and angular areas consist. The connection is in an advantageous embodiment largely cylindrical except for the open area. Advantageous is still if the connection of the condenser by more than 180 ° Undercut includes.

Zur weiteren besseren Fixierung sowie Wärmeübertragung sind die Kondensoren durch ein Blech oder eine Klammer, die mit dem Sammlerrohr in Verbindung steht, in die Anbindungen gedrückt. Das Blech und/oder die Klammern sind dabei in einer vorteilhaften Weise in eine Nut des Sammlerrohrs eingelegt oder in die Vertiefungen.For further better fixation as well heat transfer are the condensers by a sheet or a bracket that with the collector pipe is connected, pressed into the connections. The Sheet metal and / or the brackets are in an advantageous manner placed in a groove of the collector tube or in the recesses.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen. In der Zeichnung zeigenAn advantageous embodiment results itself from the following description of an exemplary embodiment and the subclaims. In show the drawing

1 ein Sammlerrohr eines Wärmetauschers mit Blech und Klammern, 1 a header pipe of a heat exchanger with sheet metal and clips,

2 ein Sammlerrohr im Schnitt gemäß der Linie II-II in 1, 2 a collector pipe in section along the line II-II in 1 .

3 ein Sammlerrohr im Schnitt gemäß der Linie III-III in 1. 3 a collector pipe in section along the line III-III in 1 ,

Ein Wärmetauscher 1 besteht aus einem Sammlerrohr 2, welches Anbindungen 3 für nicht dargestellte Kondensoren von Wärmerohren aufweist. Zwischen den Bereichen der Anbindungen 3 sind Vertiefungen 4 in das Sammlerrohr eingeprägt. Mindestens im Bereich der Anbindungen 3 ist in vorteilhafter Weise mindestens ein Blech 5, welches beispielsweise durch Klammern 6 oder durch am Blech 5 enthaltene Abwinklungen 7 am Sammlerrohr 2 gehalten. Am Ende ist das Sammlerrohr 2 mit einem Abschluß 8 fluiddicht verschlossen. Ebenfalls in vorteilhafter Weise am Endes des Sammlerrohrs 2 sowie des Wärmetauschers 1 ist ein Anschluß 9 vorhanden, mit dem der Wärmetauscher mit der Solaranlage und/oder einem weiteren Wärmetauscher verbunden ist.A heat exchanger 1 consists of a collector tube 2 what bindings 3 for condensers of heat pipes, not shown. Between the areas of connections 3 are deepening 4 stamped into the collector tube. At least in the area of connections 3 is advantageously at least one sheet 5 , for example by brackets 6 or by on the sheet 5 included bends 7 on the collector pipe 2 held. In the end is the collector pipe 2 with a degree 8th sealed fluid-tight. Also advantageously at the end of the collector tube 2 as well as the heat exchanger 1 is a connection 9 available with which the heat exchanger is connected to the solar system and / or another heat exchanger.

Das Sammlerrohr weist in einem Bereich, der durch die Linie 10 dargestellt ist, keine wesentlichen Einschnürungen oder Unterbrechungen auf. In vorteilhafter Weise ist das Sammlerrohr im Bereich der Linie 10 geradlinig und stellt im eingebauten Zustand des Wärmetauschers, beispielsweise auf einem Hausdach, den höchsten Bereich des Sammlerrohres dar. Hierdurch ist die Entlüftung des Sammlerrohrs 2 möglich.The header pipe points in an area through the line 10 is shown, no essential constrictions or interruptions. The collector tube is advantageously in the region of the line 10 rectilinear and in the installed state of the heat exchanger, for example on a house roof, represents the highest area of the collector pipe. This is the ventilation of the collector pipe 2 possible.

2 zeigt einen Schnitt durch das Sammlerrohr 2, wobei von der Wandung 11 die Querschnittsfläche 12 für das strömende Wärmeträgermedium eingeschlossen ist. Entsprechend der Querschnittsfläche 12 ergibt sich eine Flächenzahl, die im Verlauf durch das Sammlerrohr 2 weitgehend konstant gehalten ist, im Idealfall identisch bleibt. Die Querschnittsfläche an sich bzw. die Form der Wandung 11 ist jedoch durch das Innenhochdruck-Umformverfahren beliebig herstellbar. Es können Ausbuchtungen anstelle von oder in Kombination mit Vertiefungen vorhanden sein. 2 shows a section through the collector tube 2 , being from the wall 11 the cross-sectional area 12 is included for the flowing heat transfer medium. According to the cross-sectional area 12 there is an area number, which in the course of the collector pipe 2 is kept largely constant, ideally remains identical. The cross-sectional area itself or the shape of the wall 11 However, it can be produced as required using the hydroforming process. Bulges may be present instead of or in combination with depressions.

Die Anbindungen 3 für die nicht dargestellten Kondensoren weisen in vorteilhafter Weise eine Umklammerung der Kondensoren um mehr als 180° auf. 3 zeigt im Bereich der Anbindungen 3 einen Hinterschnitt 13. Weiterhin ist der Verlauf des Rohrquerschnitts in einer Ebene des Sammlerrohrs 2 dargestellt. Durch die verschiedenen Formen in Längs- und Querrichtung des Sammlerrohrs in verschiedenen Ebenen ist die Flächenzahl konstant gehalten.The connections 3 for the condensers, not shown, advantageously have a gripping of the condensers by more than 180 °. 3 shows in the area of connections 3 an undercut 13 , Furthermore, the course of the pipe cross-section is in one plane of the collector pipe 2 shown. The number of areas is kept constant due to the different shapes in the longitudinal and transverse directions of the collector tube in different levels.

Claims

Solar collector and method for producing a solar collector with a heat exchanger, which contains at least one collector pipe, to which at least one condenser of a heat exchanger pipe or heat pipe is connected, characterized in that the collector pipe ( 2 ) or parts of the collector tube ( 2 ) is / are made from a tube or profile tube by internal high pressure forming and the connections ( 3 ) for the condenser (s) in the collector tube ( 2 ) are molded.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the area number of the flow cross section of the collector tube ( 2 ) between the connections ( 3 ) the area number of the flow cross-section in the area of the connection ( 3 ) is adjusted or the same.

Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that between the connections ( 3 ) Deepenings ( 4 ) or elevations in the collector tube ( 2 ) are depressed.

Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the depressions ( 4 ) are pressed in from different sides.

Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the flow cross section in an upper region near the line ( 10 ) of the collector pipe ( 2 ) is continuous without interruption or constriction and the heat exchanger ( 1 ) can be vented, and / or that the interruptions or constrictions in this area are <3 mm.

Heat exchanger according to one or more of the preceding claims, characterized in that the connections ( 3 ) of the collector pipe ( 2 ) are open at the bottom for the condensers.

Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the open connection ( 3 ) through a sheet ( 5 ) with which the condensers are connected to the connection ( 3 ) are pressed.

Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the sheet ( 5 ) form-fitting on the collector pipe ( 2 ) is attached and / or with springs or clips ( 6 ) is held.

Heat exchanger according to claim 6 and / or 7, characterized in that at least one groove in the collector tube ( 2 ) in which the sheet ( 5 ) can be pushed in or snaps into place.

Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the connection ( 3 ) one or more undercuts ( 13 ) having.