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Nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitendes
Kühlmöbel
Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitendes Kühlmöbel mit einem Kühlraum, einer aus Motor-Kompressor, Kondensator und Verdampfer bestehenden Kühlmaschine und einem die von Teilen der Kühlmaschine abgegebene Wärme aufnehmenden Warmwasserspeicher. Derartige Kühlmöbel haben sich energiewirtschaftlich voll bewährt, werden bisher aber meist nur in gewerb-
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in derselben Grössenordnung liegenden Kältebedarf gegenüberzustellen.
An sich wäre ein entsprechendes
Verhältnis von Wärme und Kälte auch im Küchenbetrieb kleiner Haushalte gegeben, jedoch sind die An- schaffungskosten zu hoch, da es bisher nicht möglich war, die bei einfachen Kühlschränken, Kühltruhen u. dgl. üblichen, als vorgefertigte, in sich geschlossene Aggregate ausgebildeten, serienmässig und daher billig hergestellten Kühlmaschinen für diesen Zweck heranzuziehen.
Man hat nämlich stets die wärmeabgebenden Teile der Kühlmaschine, zumindest aber den gegebenenfalls unterhalb des Motor-Kompressors angeordneten Kondensator unmittelbar in den Wasserraum verlegt, was die Verwendung solcher von vornherein in sich geschlossener Aggregate ausschliesst und Schwierigkeiten bei der Abdichtung, den Leitungsdurchführungen und der Demontage zu Reparaturzwecken mit sich bringt.
Um nun die hohen Anschaffungskosten durch den Wärmegewinn zu rechtfertigen, trachtete man bisher, das Wasser bis auf Gebrauchstemperatur, also mindestens auf 45 C, zu erwärmen, wobei dann das Äquivalent an Kälteleistung den Kühlbedarf überschreitet. Ausserdem müssen die Motorkompressoren, die in Anlagen mit einer Kondensationstemperatur von etwa 50oC, was Warmwasser als Kühlwasser von etwa 400C entspricht, arbeiten, wesentlich stärker gebaut sein, als dies bei üblichen Kühlverhältnissen der Fall ist. Ein weiterer Grund, warum sich serienmässig hergestellte Motorkompressoren von Kühlschränken nicht für reine Wärmepumpen eignen, liegt in der Druckabhängigkeit beim Anlaufen.
Beispielsweise zieht bei normaler Verdampfungstemperatur von -10oC der Motor-Kompressor überhaupt nicht mehr an, wenn die Kondensationstemperatur 500C erreicht. Es müssten also bisher die in Wärmepumpenaggregaten arbeitenden Motor-Kompressoren jeweils speziell angefertigt bzw. ausgelegt werden, woraus sich wieder die erhöhten Herstellungs- und Anschaffungskosten ableiten.
Demgegenüber bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Kühlmöbels, das einen wesentlich verringerten Herstellungs- und Kostenaufwand erfordert, demnach auch für kleinere Haushalte geeignet ist und die wirtschaftlichen Vorteile einer Wärmepumpe voll zur Geltung bringt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die in an sich bekannter Weise als vorgefertigtes, in sich geschlossenes Aggregat ausgebildete Kühlmaschine mit Ausnahme des Verdampfers in einer in den Wasserraum einspringenden Gehäusenische des zweckmässig zusätzlich elektrisch beheizten Warmwasserspeichers eingesetzt, vorzugsweise eingeschoben ist, wobei der Kondensator unmittelbar unter dem MotorKompressor in der Zone der geringsten Wassertemperatur liegt und mit der Nischenwandung satte Berthrung hat.
Die Kühlmaschine bildet also im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungen ein in sich geschlossenes System, das vorgefertigt bezogen und eingebaut bzw. zu Reparaturzwecken ohne Schwierigkeit ausgebaut bzw. ausgewechselt werden kann, da der Kondensator mit dem Motor-Kompressor nicht unmittelbar im Wasserraum, sondern nur in einer Nische der Gehäusewand des Warmwasserspeichers untergebracht ist. Auch die zum Verdampfer und von diesem zurückführenden Leitungen können ohne weiteres so verlegt werden, dass für den Ausbau des Verdampfers aus dem Kühlraum keine Leitungsdemontage
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erforderlich ist. Trotz der Nischenanordnung ist ein guter Wärmeübergang zwischen Kondensator und Wasser gewährleistet, da der Kondensator an der Nischenwandung satt anliegt.
Die vom Motor-Kompressor abgegebene Wärme wird durch Strahlung an die Nischenwandung und von dieser an das Wasser übertragen.
Der Kondensator liegt im tiefsten Bereich, also in der Zone der niedrigsten Wassertemperatur. Auf diese Weise wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass eine Wärmepumpe die grösste Kälteleistung und damit auch den grössten Ertrag an kostenlos gewonnener Wärme bei gegebener Verdampfungstemperatur dann erbringt, wenn die Verflüssigungstemperatur so tief wie möglich ist. Da also bei niedriger Kondensationstemperatur gearbeitet wird, kann auch mit einem für übliche Kühlschränke bestimmten, demnach schwächer dimensionierten Motor-Kompressor das Auslangen gefunden werden, und es bestehen keine Schwierigkeiten in bezug auf das Anlaufen des Kompressors.
Es wird bewusst darauf verzichtet, das Wasser allein durch die Wärmeabgabe des Kondensators und des Motor-Kompressors auf jeden Fall bis zur Gebrauchstemperatur zu erwärmen, sondern es soll nur die Wärme in einem grösseren Wasservorrat gespeichert und dieser gegebenenfalls dann zusätzlich elektrisch beheizt werden. Die erreichte Vorwärmung des Wassers entspricht der Einsparung an primärer Joulescher-Wärme. Somit wird das Wasser mittels der Wärmepumpe zweckmässig bis zu einer Temperatur von etwa 350C und darüber durch elektrische Widerstandsheizung erwärmt.
Würde die Warmwasserbereitung dagegen mittels der Wärmepumpe auf höhere Temperaturen getrieben werden, so käme es, falls der Kompressor dann überhaupt noch läuft, zu einem derartigen Absinken der Kühlleistung, dass der Energieaufwand praktisch der vollen Widerstandsheizung entspräche.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Bodenwandung der Gehäusenische einwärts ansteigend und quer dazu gewölbt geformt und der aus einem Metallkörper mit eingegossener Rohrschlange bestehende Kondensator entsprechend keilförmig ausgebildet. Die Keilform in Verbindung mit der Querwölbung gewährleistet das satte Anliegen des Kondensators an der Bodenwandung unabhängig von allfälligen Herstellungsungenauigkeiten. Das satte Anliegen ist für den Wärmeübergang von ausschlaggebender Bedeutung.
Im Wasserraum des Warmwasserspeichers kann ein die unterste, dem Kondensator zugeordnete Zone von dem darüberliegenden, elektrisch beheizten Bereich trennender Zwischenboden mit geringer Wärmeleitfähigkeit vorgesehen und gegebenenfalls der obere Bereich in gleicher Weise in wenigstens zwei je für sich beheizbare Zonen unterteilt sein. Es ist aber auch möglich, den die Gehäusenische aufweisenden Warmwasserspeicher in Serie mit einem elektrisch beheizten weiteren Warmwasserspeicher anzuordnen.
Es werden also die Zonen verschieden temperierten Wassers voneinander getrennt, wodurch es möglich ist, einerseits voll aufgeheiztes Wasser zu speichern und anderseits die Wärmeabführung praktisch verlustlos zu sichern. Die elektrische Beheizung beschränkt sich also immer nur auf die dem Sofortverbrauch dienende Wassermenge, während die übrige Wassermenge entweder ausschliesslich durch die Wärmepumpe oder in der zweiten Zone zusätzlich noch elektrisch bloss vorgewärmt wird.
Um eine vollautomatische Betriebsweise zu gewährleisten, ist ein in an sich bekannter Weise durch einen Thermostaten oder dergleichen selbständig gesteuertes Ventil für den fallweisen Wasserablauf aus der untersten Zone des Warmwasserspeichers bzw. aus dem ersten Warmwasserspeicher vorgesehen. Durch dieses Ventil wird das Aufladen des Speichers bis über die zulässige Kondensationstemperatur verhindert.
Ist in der untersten Zone, in der der Kondensator liegt, eine vorbestimmte Temperatur erreicht, öffnet sich das Ventil, Warmwasser fliesst ab und Kaltwasser strömt in gleichem Masse zu, bis wieder die günstigste Kondensationstemperatur erreicht ist. Dabei treten hinsichtlich der gesamten gespeicherten Wärme keine besonderen Verluste auf, da sich dieser Wasseraustausch in dem vom elektrisch beheizten Bereich getrennten Bereich abspielt. Wird der Kondensator mit Frischwassertemperatur gekühlt, ergibt sich die Möglichkeit der Tiefkühlung von Nahrungsmitteln im Kühlraum.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise schematisch dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 ein als Abwaschschrank ausgebildetes Kühlmöbel in Ansicht bei abgenommenen Türen bzw. Vorderwand, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Warmwasserspeicher nach der Linie II-Il der Fig. 1 und Fig. 3 den Kondensator der Kühlmaschine für sich allein im Schaubild.
Unter der Spültischplatte 1 mit eingesetztem Spülbecken la sind ein Kühlraum 3, ein Warmwasserspeicher 4 und ein Nutzraum 2 zur Aufnahme verschiedener Haushaltsgeräte angeordnet. Das Gehäuse des Warmwasserspeichers 4 weist eine von der Vorderwand einspringende Nische 5 auf, deren Boden 6 einwärts ansteigend und quer dazu gewölbt geformt ist. In der Nische 5 ist der gekapselte Motor-Kompressor 7 und unmittelbar darunter der Kondensator 8 eingesetzt, wobei der Kondensator 8 aus einem Metallkörper mit eingegossener Rohrschlange besteht und dem Nischenboden 6 entsprechend keilförmig ausgebildet ist, so dass er satt am Nischenboden anliegt. Vom Motor-Kompressor 7 führt eine Leitung 9 zum Kondensator 8, der seinerseits über eine Leitung 10 mit dem Verdampfer 11 verbunden ist, von dem die Rückleitung 12 zum Motor-Kompressor 7 ausgeht.
Der Motor-Kompressor 7, der Kondensator 8, der Verdampfer 11 und
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