2. Der Wärmetauscher

Der Wärmetauscher ist das Herzstück der Anlage und die wichtigste Komponente. Im Laufe der Entwicklung habe ich viele Möglichkeiten durchgespielt, wie man dieses Teil am einfachsten im Selbstbau anfertigen kann. Dabei ging es mir besonders darum, den Wärmetauscher mit »relativ« einfachen Mitteln herstellen zu können, die leicht zu beschaffen sind, und sich auch leicht verarbeiten lassen.

Er besteht im wesentlichen aus KG-Rohren bzw. den entsprechenden Bogenstücken, Muffen, Abzweigen und Reduzierungen, sowie aus dem Rohrbündeleinschub.Der Grund für die Auswahl lag daran, dass man durch einfaches Stecken der Bauteile bereits schon das fertige Gehäuse erhält, und dass alle Anschlüsse sofort mit KG-Rohr weitergeführt werden können. Bis zu einem Maß von DN160 ist alles meistens im Baumarkt meines Vertrauen vorrätig, lediglich die DN200 Stücke habe ich im Internet bestellt. Da der Wärmetauscher in einem Werkraum untergebracht wird, musste ich auf formvollendetes Design keine Rücksicht nehmen, ebenso konnte ich den Wärmetauscher relativ groß auslegen, was sich bei dem besseren Luftdurchsatz durch weniger Strömungsverluste dann positiv bemerkbar macht.

 

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Da guckt man ganz schön in die Röhre!

Der Rohrbündeleinschub besteht aus vielen dünnen Polypropylen-Röhrchen, 1 Meter lang, und ca. 6,5 mm Durchmesser, Wandstärke ca. 0,13 mm, besser bekannt unter dem Begriff »Trinkhalm« in der Ausführung XXL, dann heißt die Sorte »Ballermann-Trinkhalm« oder »Sangria-Trinkhalm«. Diese werden zu einem Rohrbündel zusammengefasst. Das Innenvolumen der Rohre entspricht dabei in etwa dem Volumen der um die Rohre strömenden Luft. Der Abstand der Rohre zueinander, die Matrix, wird durch zwei Scheiben geschaffen, die die Rohre auf Abstand hält, in meinem Fall 8 mm.

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Die ausgeschnittene Edelstahlmatte.

 

Da die Rohre bei einem Meter Länge zwischen den beiden Endscheiben eingespannt sind, müssen die Abstände im Verlauf der Länge zusätzlich stabilisiert werden. Das geschieht durch einen Maschendraht aus Edelstahl. In meinem Fall hat die einzelne Masche aber einen Abstand von 8,5 mm. Durch das Schrägstellen dieser Matrix ergibt sich dann aber wieder der gewünschte Abstand von 8 mm. Außerdem stabilisiert sich das Rohrbündel etwas besser.

 

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Das Einfädeln der Röhrchen ist etwas fummelig.

 

Meine größte Sorge war zunächst, dass die Trinkhalme nicht stabil genug wären, oder leicht knicken könnten und dann undicht werden.
Daraufhin habe ich versucht, einen Trinkhalm zu zerstören, also habe ich ihn mit aller Gewalt zerknubbelt, und versucht, ihn zu zerreißen. Der Erfolg war, dass er natürlich ziemlich geknittert war. Aber nach dem glattstreichen ließ er sich problemlos wieder in seine ursprüngliche Form bringen und war absolut dicht. Kein Loch an den Knickstellen. Nach diesem Experiment war ich davon überzeugt, dass der normale Gebrauch überhaupt keine negativen Einflüsse haben kann, und das Prinzip sehr dauerhaft ist. Ein weitere Knackpunkt war zunächst die Verklebung von Polypropylen, das ist nämlich das Grundmaterial der Trinkhalme. Polypropylen ist eigentlich ein unipolarer Kunststoff, der sich fast gar nicht verkleben lässt. Ich habe auch nur zwei Arten von Klebstoff gefunden, die eine Verklebung ermöglichen könnten. Zum einen ein Zweikomponenten-Klebstoff, der aus einer Doppelkartusche im Verhältnis 1 : 10 mittels einer speziellen Auspresspistole über eine Mischkanüle appliziert werden kann.
Dieser Klebstoff kann die mit Alkohol gereinigte Oberfläche direkt verkleben, ohne einen Primer als Haftvermittler zu benötigen. Bei meinen Testverklebungen hatte ich eigentlich schon ganz gute Ergebnisse erzielt.
Letzten Endes habe ich mich aber dann für die Kombination Primer und Sekundenkleber entschieden. Die Handhabung war wesentlich einfacher und die Klebeeigenschaften waren noch einen „Tacken“ besser.

 

Die Montage des Rohbündels.
Zunächst habe ich die beiden Scheiben aus zwei KG-Rohr-Stopfen angefertigt. Die eine Seite besteht aus einer Scheibe mit nahezu dem Innendurchmesser eines KG-Rohres der Dimension DN200. Das sind nominell 190 mm, für ein leichteres Durchgleiten in den Rohrteilen habe ich den Durchmesser mit 189 mm festgelegt. Der Stopfen wird dazu zunächst mit den 362 Stück 6,5 mm Bohrungen versehen. Ich habe das große Glück, diese Arbeiten auf einer CNC-Fräse herstellen zu können, die das Bohrprogramm in knapp 70 Minuten erledigt. Was aber nicht heißt, dass man mit einer normalen Bohrmaschine nicht auch die entsprechenden Löcher gebohrt bekäme. Die Scheibe wird dann anschließend aus dem Stopfen herausgefräst (oder gesägt), sodass der erwähnte Durchmesser von 189 mm erreicht wird. Die andere Scheibenseite wird genau gleich gebohrt, allerdings wird dann nur der Rand des Stopfens abgefräst und die Seitenhöhe auf ca. 3 cm abgesägt und mit der Fräse begradigt. Dadurch kommen wir auf den DN200 Außendurchmesser von 200 mm. Diese Scheibe soll also nicht komplett im Rohr verschiebbar sein, sondern nur bis zum Anschlag des Abzweigrohres eingeschoben werden können und so Halt finden können.

 

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Die Fräse in Aktion. Man sieht den eingespannten KG-Rohr-Stopfen als »Rohling«.

 

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Das Bohrprogramm für MACH3 der CNC-Fräse.

 

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Hier sieht man die schon fertiggebohrte Scheibe, Durchmesser 189 mm, Stärke 5 mm, 362 Löcher von 6,5 mm Durchmesser im Abstand von 8 mm.

 

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Aus den vorher in die Edelstahldrahtmaschen und der Scheibe auf der anderen Seite eingefädelten Rohren wird von unten nach oben verklebt, hier bin ich schon mittendrin.

 

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Die Röhrchen schauen noch ca. 2 mm auf der Rückseite heraus, damit der Sekundenkleber auch hinten und vorne einen Wulst bilden kann, und die Rohre fest sitzen.

 

Die Zusammenstellung der Bauteile des Wärmetauschers

In der Abbildung sind alle Bauteile des Wärmetauschers so angeordnet, wie sie dann zusammengesteckt werden. Zunächst wird das Rohrbündel in die KG-Abzweige eingesteckt, damit man die benötigte Länge des Verbindungsstückes (KG-Rohr DN200, 50 cm) anzeichnen und später kürzen kann. In meinem Fall waren es genau 68 mm, die abgeschnitten wurden.

Explosionszeichnung
Explosionszeichnung

10 Gedanken zu “2. Der Wärmetauscher

  1. Hallo,
    ich baue mir auch gerade so einen Wärmetausche. Habe bereits alles da außer Abstandhalter für die Trinkhalme.
    Wo bekommt man denn solche Edelstahlmatten her?

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  2. Wer die Scheibe nicht selbst bohren möchte/kann, findet Leiterplattenhersteller,
    die aus Expoxyd auch runde Leiterplatten mit Löchern herstellen,
    sofern man die Daten erstellen kann. Es gibt aber genug freeware für PCB-Design.
    (Kosten für 1dm² etwa 13euro + Versand bei 1,6mm Leiterplattenstärke)

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  3. Toll umgesetzt!
    Kannst Du was zum Wirkungsgrad, bzw. zur Lebenserwartung des Wärmetauschers sagen?
    Schon mal vielen Dank!!
    Gruß Heinz

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  4. i versteh das nicht, die Luft wandert von Links nach Rechts oder umgekehrt okay nun geht sie durch die Halme und bei den Abzweigern soll die Wärme raus kommen oder ? hmm .. gut da wäre ein Messgerät interessant das bei beim Lufteingang ein Filter (Pollen unter anderem ) hingehört i s mir klar.. also am besten 2 Rohre bauen für 2 Fenster oder ? einmal ansaugen Filter aussen und einmal raus blasen .. da kann man auf den Filter verzichten oder.. egal … da sollte dann bei den Abzweigern dei Wärme raus kommen ?

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  5. Hallo Martin
    Super Projekt!

    Gibt’s das Bohrprogramm (das layout) auch irgendwo als download Datei? Das waehre super 🙂
    Gruss aus Slowenien

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    1. Hallo Andrej, das Bohrprogramm ist abgestimmt auf meine CNC-Fräse, und ich fürchte, damit wirst du nichts anfangen können. Es sei denn, dir nützt eine DXF-Datei schon etwas, oder der GCode für eine Fräse bringt dich weiter. Ich könnte dir auch eine PDF-Datei anbieten mit den Bohrpunkten als Kreise. Könntest du dir ausdrucken und als Bohrschablone benutzen.

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  6. Hallo Martin

    Ich wuerde mich ueber alles freuen, was ich bekommen kann:) also DXF, Gcode und PDF datei…wenn es mit den ersten nicht klappt 🙂
    andromedar_AT_gmail.com (_AT_ = @)

    Vielen Dank

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  7. Hallo, sehr interessantes Projekt. Kannst du schon etwas zur Effizienz des Wärmetauschers sagen. Wäre super zu wissen wie hoch die Temperatur der frischen einströmenden Luft bei aktuellen Außentemperaturen um 0 Grad ist.

    Gruß,
    Daniel

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