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Die Erfindung bezieht sich auf ein Modul für eine Wärmepumpe mit Adsorber / Desorber und Verdampfer / Kondensator.
In Adsorptionswärmepumpen wird in einem Desorber Kältemittel (meist Wasser) desorbiert und dieses Kältemittel in einem Kondensator kondensiert. Desorber und Kondensator bilden ein Wär- mepumpen-Modul. Zeitgleich adsorbiert anderenorts ein Adsorber Kältemittel, das von einem Verdampfer verdampft wurde. Adsorber und Verdampfer bilden ein dem erstgenannten bauglei- ches Wärmepumpen-Modul.
Wärmepumpenmodule gemäss dem Stand der Technik verfügen über ein zylindrisches, dichtes Gehäuse, wobei der Zylinder von oben nach unten verläuft. Ein derartiges Wärmepumpenmodul ist beispielsweise aus der DE 199 02 695 A1 bekannt. Ein Verdampfer / Kondensator befindet sich am Boden des Gehäuses, darüber ist ein Adsorber / Desorber angebracht. In dem Gehäuse herrscht Vakuum. Die Verdampferfläche entspricht der Fläche des runden Bodens. Die Grundfläche eines derartigen Modus ist in Relation zum Volumen relativ gering.
Aus der EP 1 278 028 A2 ist ein Wärmepumpenmodul bekannt, bei dem in einem zylindrischen Gehäuse ein Verdampfer / Kondensator ringförmige um einen Adsorber / Desorber angeordnet ist.
Auch hier ist die Grundfläche eines derartigen Modus in Relation zum Volumen relativ gering.
Der Erfindung liegt die Aufgabe der Entwicklung eines Verdampfers für das Zeolith Heizgerät mit möglichst grosser Verdampferfläche bei gleichzeitig hoher (Unter-)druckstabilität zugrunde.
Um diese Verdampferfläche zu vergrössern, wäre es naheliegend, den Durchmesser des Zylin- ders zu vergrössern. Dabei entstehen aber verschiedene Probleme: . Ein flacher, grosser Boden ist nicht ausreichend stabil gegen den Unterdruck im Inneren des
Fasses. Daher müsste ein solcher Boden nach innen abgestützt werden.
. Ein grösserer Boden hat bei gleicher Zylinderhöhe auch ein grösseres Volumen zur Folge, was sich negativ auf den Prozess der Wärmepumpe auswirkt.
. Eine Reduzierung der Fasshöhe bedingt eine Reduzierung der Adsorberhöhe und damit eine
Reduzierung der Zeolith masse. Würde der Adsorber an die grosse Grundfläche angepasst, so wären die innenliegenden Zeolithkugeln nicht mehr ausreichend zugänglich für den Was- serdampf und daher der Adsorber deutlich ineffizienter.
Diese Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäss des Anspruchs 1 da- durch gelöst, dass die Verdampferfläche vergrössert wird, indem die Grundfläche vergrössert wird.
Durch die Vergrösserung der Verdampferfläche wird somit eine schnellere und bessere Verdamp- fung ermöglicht.
Gemäss den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 2 ist der Boden des Moduls zumindest an- nähernd eben, wodurch der Verdampfer auch bei geringen Wasserständen grossflächig mit Kon- densat in Berührung kommt.
Gemäss den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 3, insbesondere des abhängigen An- spruchs 4 ergibt sich eine besonders unterdruckstabile Konstruktion des Gehäuses. Die ebenen Anteile der Mantelfläche sind in bezug auf die Gesamtmantelfläche klein und erfordern deshalb nicht zwingend eine Abstützung gegen das Vakuum im Innern. Die gewölbte Mantelfläche hinge- gen ist gross und erfordert ebenfalls keine Abstützung gegen das Vakuum im Innern, da die Krüm- mung selbststützend wirkt. Gegenüber einer Konstruktion gemäss dem Stand der Technik mit senkrechtem Zylinder, grossem Durchmesser, aber geringer Bauhöhe ist die liegende Position bei gleichem Volumen und gleicher Bodenfläche aufgrund der Eigenstabilisierung (ohne innerem Stützwerk) kostengünstiger herzustellen und leichter.
Des weiteren ist die Gesamtmasse des Fasses geringer, was sich aufgrund der Wärmekapazität positiv auf den Wärmepumpen-Prozess auswirkt.
Zur Fertigung des Gehäuses kann ein Zylindermantel aufgetrennt und eine gerade Fläche ein- geschweisst werden. Alternativ kann ein runder Zylindermantel entsprechend partiell verformt werden. Der Zylinder wird dann auf die ebene Mantelfläche gelegt.
Gemäss den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 5 befindet sich - in an sich bekannter Wei- se - der Adsorber / Desorber oberhalb des Verdampfer / Kondensators.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung detailliert erläutert. Hierbei zeigen die Figuren 1 und 2 ein erfindungsgemässes Wärmepumpenmodul.
Fig. 1 und 2 zeigen ein Wärmepumpenmodul 1 mit einem Adsorber / Desorber 2 oberhalb eines Verdampfer / Kondensators 3 innerhalb eines dichten-Gehäuses 4, in dessen Inneren 9
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annähernd ein Vakuum herrscht. Das Gehäuse 4 besitzt die Form eines unten abgeflachten, liegenden Zylinders. Der Verdampfer / Kondensator 3 befindet sich oberhalb des ebenen Bodens 8 des Gehäuses 4. Der Boden 8 verfügt über eine Längserstreckung 6 in Richtung der Zylinderhoch- achse, sowie eine Seitenerstreckung 5 senkrecht dazu.
Der Adsorber / Desorber 2 wird je nach Betriebszustand einmal als Adsorber und einmal als Desorber betrieben. Daher ist im folgenden Text der Adsorber / Desorber 2 jeweils nur derartig bezeichnet, wie er gerade betrieben wird. Äquivalentes gilt für den Verdampfer / Kondensator 3.
Das Wärmepumpen-Modul 1 kann desorbierend oder adsorbierend arbeiten. Zunächst wird die Desorption beschrieben : Wärmeträgermedium strömt in den Desorber 2, der zunächst mit dem Kältemittel Wasser gesättigt ist. Die zugeführte Wärme bewirkt, dass das Wasser desorbiert wird und somit den Desorber 2 verlässt. Der so entstehende Wasserdampf kondensiert im Konden- sator 3 und gibt somit Wärme an ein nicht dargestelltes Sole-Leitungssystem ab.
Ist der Desorber 2 weitestgehend wasserfrei, so wird er auf eine andere Art in der Wärmepum- pe verschaltet und arbeitet nun als Adsorber 2.
Bei der Adsorption ist der Adsorber 2 zunächst relativ trocken. Dem Verdampfer 3 wird Umge- bungswärme zugeführt. Hierdurch wird Wasser, das sich um den Verdampfer 3 befindet, ver- dunstet. Der so entstehende Wasserdampf gelangt zum Adsorber 2, wodurch der Adsorber 2 sich erhitzt. Diese Wärme gibt der Adsorber 2 an einen nicht dargestellten Adsorber-Desorber-Kreislauf ab.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Wärmepumpenmodul (1) mit einem Gehäuse (4), mindestens einem Adsorber / Desorber (2) und mindestens einem Verdampfer / Kondensator (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) zumindest annähernd einer unten abgeflachten Röhre entspricht.