Hocheffiziente Wärmetauscherplatten
Platten aus Aluminiumschaum und Wabenplatten aus Aluminium bieten einige Vorteile, die sie für eine Verwendung als Wärmetauscher interessant machen:
- Eine im Verhältnis zum Volumen große Oberfläche
- Hohe Festigkeit und Steifigkeit
- Eine geringe Masse
- Hohe Wärmebeständigkeit
Die IWE entwickelt, fertigt und prüft Wärmetauscherelemente aus Aluminiumschaum oder Aluminiumwaben.
Beispiel:
Durch doppelseitiges Einpressen von Aluminium- oder Kupferrohr in Aluminiumschaumplatten werden Wärmetauscherplatten hergestellt.
Die Verwendung dieser Platten als Kühldecken (Funktionsprinzip überwiegend wärmestrahlend) soll überprüft werden, indem
- erste Parameter (Kühlleistungslinie) aufgenommen und
- Aufbauvarianten (Mäanderdichte, Isolierung)
erprobt werden.
Versuchsaufbau und Methodik
Der an die DIN 4715 angelehnte Versuchsaufbaus kann 
Abbildung1 entnommen werden.
Abbildung1: Versuchsaufbau
- wärmeisolierte Box
- Kühldecke mit Wasseranschluss
- Abdeckzylinder mit innenliegender Glühlampe
- Globe-Thermometer
- Fühler für Raumtemperatur, Luftfeuchte und Taupunkt
- Messpunkt Durchfluss und Eintrittstemperatur
- Datenlogger
- PC zur Versuchskontrolle und Messwertverarbeitung
Abbildung2 zeigt die Messwerte.
Abbildung2: Messschrieb für Kühldecke
Prüfkörper
Insgesamt wurden 3 quadratische Kühldeckenkörper (620 x 620 x 12 mm) mit eingepresstem Aluminiumrohr (8,5 x 1,25 mm) untersucht:
- weite Mäander: 6 Stränge im Abstand von 100 mm (Rohrlänge ca. 3,5 m)
- dichte Mäander: 10 Stränge im Abstand von 60 mm ( Rohrlänge ca. 5,9 m)
- dichte Mäander mit Isolierung: zusätzliche, 30 mm dicke Isolierung aus Rockwool mit der ALPORAS-Platte mit mineralischen Schaumkleber auf der Oberseite verklebt
Abbildung3: Kühldecke mit weitem Mäander
Ergebnisse
Die Ergebnisse sind in
Abbildung 4 vergleichend zu den Prospektangaben eines Wettbewerbers dargestellt.
Abbildung4: Kühlleistung der 3 Prüfkörper im Vergleich zu den Prospektangaben eines Wettbewerbers
Aus dem Vergleich der unterschiedlichen Kühlkörper erscheint die Variante mit weitem Mäander völlig ausreichend, die zudem die preiswertere in der Herstellung ist.
Die zusätzliche Isolierung auf der Oberseite bringt keine zusätzliche Kühlleistung.
Die Normmessung nach DIN 4715 verlangt einen Kühlmitteldurchsatz von 0,173 kg/sec., der mit der an diesem Versuchsstand eingesetzten Technik nicht erreicht werden konnte.
Mit steigendem Durchsatz steigt die Kühlleistung an.
Der Normwert der Kühlleistung wird bei der Untertemperatur T = 10K und dem Kühlmitteldurchsatz von 0,173 kg/sec bestimmt.
Der Wettbewerber gibt seine Kühlleistung unter diesen Bedingungen mit 92,5 W/m2 an.
Mit dem eingesetzten Versuchsaufbau konnte der in der Norm verwendete Kühlmittelduchsatz nicht erreicht werden.
Trotzdem liegt die Kühlleistung bei allen 3 Prüfkörpern wesentlich höher als beim Wettbewerber.
Bei Erhöhung des Kühlmitteldurchsatzes auf den Normwert würden also noch weit bessere Kühlleistungen erreicht werden, da mit steigendem Durchsatz die Kühlleistung ansteigt.
Das Spektrum der Kühlleistung der Kühldecken mit überwiegend wärmestrahlendem Wärmeaustausch weiterer Wettbewerber liegt im Bereich von 58 - 98 W/m².
Diese Werte werden von den neuen Wärmetauschern aus in ALPORAS eingepressten Rohren weit übertroffen.