AT502030B1 - HEAT EXCHANGER BETWEEN A REFRIGERANT OF A HEAT PUMP AND WASTEWATER - Google Patents

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Description

2 AT 502 030 B12 AT 502 030 B1

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher zwischen einem Kältemittel einer Wärmepumpe und Brauchwasser mit einem schraubenförmig gebogenen Leitungsrohr für das Kältemittel. 5 Um Brauchwasser in einem Brauchwasserspeicher im Wärmeaustausch zu erwärmen, ist es bekannt, in den Brauchwasserspeicher eine in mehreren Windungen schraubenförmig gebogene Rohrschlange für einen erwärmten Wärmeträger einzusetzen. Wird als Wärmeträger das Kältemittel einer Wärmepumpe eingesetzt, so besteht die Gefahr, daß bei einem Leckwerden der Rohrschlange Kältemittel in das Brauchwasser gelangt. Aus diesem Grunde wird der Wär-io meaustausch nicht unmittelbar zwischen dem Kältemittel der Wärmepumpe und dem Brauchwasser durchgeführt, sondern über einen zusätzlichen Wärmeträger, üblicherweise Wasser, so daß eine allenfalls auftretende Leckage des Kältemittels höchstens den zusätzlichen Wärmeträger, nicht aber das Brauchwasser verunreinigt werden kann, das im Wärmeaustausch mit dem zusätzlichen Wärmeträger erwärmt wird. Nachteilig ist allerdings der damit verbundene 15 Konstruktionsaufwand, weil für einen Wärmeaustausch einerseits zwischen dem erwärmten Kältemittel und dem zusätzlichen Wärmeträger und anderseits zwischen dem zusätzlichen Wärmeträger und dem Brauchwasser gesorgt werden muß.The invention relates to a heat exchanger between a refrigerant of a heat pump and service water with a helically bent conduit for the refrigerant. 5 In order to heat hot water in a water heater in the heat exchange, it is known to use in the hot water tank in several turns helically bent coil for a heated heat carrier. If the refrigerant of a heat pump is used as the heat carrier, then there is a risk that if the pipe coil becomes leaking refrigerant will enter the service water. For this reason, the heat-io meaustausch is not carried out directly between the refrigerant of the heat pump and the hot water, but an additional heat carrier, usually water, so that any occurring leakage of the refrigerant at most the additional heat carrier, but not the service water can be contaminated , which is heated in the heat exchange with the additional heat transfer medium. A disadvantage, however, is the associated construction costs 15, because for a heat exchange on the one hand between the heated refrigerant and the additional heat transfer medium and on the other hand must be taken care of between the additional heat carrier and the service water.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zwischen einem Kälte-20 mittel einer Wärmepumpe und Brauchwasser zu schaffen, der ohne zusätzlichen Wärmeträger auskommt und die erforderliche Sicherheit bietet, daß gegebenenfalls auftretende Leckage des Kältemittels nicht in das Brauchwasser gelangen kann.The invention is therefore an object of the invention to provide a heat exchanger between a refrigerant 20 medium of a heat pump and service water, which does not require additional heat transfer and provides the required security that any leakage of the refrigerant can not enter the service water.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Leitungsrohr für das Kältemittel mit 25 Spiel in ein Schutzrohr eingesetzt und mit dem Schutzrohr unter einer gegenseitigen Anlage in einem bezüglich der Rohrachse gegenüberliegenden Umfangsbereich quer zur Schraubungsachse abgeflacht ist.The invention solves the problem set by the fact that the conduit for the refrigerant used with 25 game in a protective tube and is flattened with the protective tube under a mutual investment in a respect to the tube axis peripheral region transverse to the screw axis.

Da das Schutzrohr das Leitungsrohr für das Kältemittel der Wärmepumpe umschließt, wird eine 30 allenfalls auftretende Leckage des Kältemittels vom Schutzrohr aufgefangen und kann daher nicht in das Brauchwasser gelangen, so daß ein unmittelbarer Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Brauchwasser möglich wird, wenn für einen entsprechenden Wärmeübergang vom Leitungsrohr des Kältemittels auf das Schutzrohr gesorgt wird. Dieser Wärmeübergang ergibt sich in einfacher Weise dadurch, daß die beiden mit Spiel ineinandergesteckten 35 Rohre auf einander bezüglich der Rohrachse gegenüberliegenden Seiten flachgedrückt werden und sich aufgrund dieser Verformung in gegenüberliegenden Umfangsbereichen flächig aneinander legen. Diese Berührungsflächen entlang der gesamten Windungen stellen einen ausreichenden Wärmeübergang vorn Leitungsrohr für das Kältemittel zum Schutzrohr sicher, über das das Brauchwasser erwärmt wird. Das Spiel zwischen den beiden Rohren erlaubt ein einfa-40 ches Einführen des Leitungsrohres in das Schutzrohr, bevor die ineinandergesteckten Rohre gebogen werden. Dieses Spiel ist so zu bemessen, daß beim Zusammendrücken der Rohre eine entsprechende Berührungsfläche erreicht wird.Since the protective tube encloses the conduit for the refrigerant of the heat pump, any leakage of the refrigerant occurring from the protective tube is collected and therefore can not get into the service water, so that a direct heat exchange between the refrigerant and the service water is possible, if for a corresponding Heat transfer from the conduit of the refrigerant is ensured on the protective tube. This heat transfer results in a simple manner in that the two tubes 35 inserted into one another with play are pressed flat on opposite sides relative to the tube axis, and due to this deformation lie flat against one another in opposite circumferential regions. These contact surfaces along the entire windings ensure sufficient heat transfer from the conduit for the refrigerant to the protective tube, via which the process water is heated. The clearance between the two tubes allows easy insertion of the conduit into the protective tube before the nested tubes are bent. This game is to be dimensioned so that a corresponding contact surface is achieved when squeezing the tubes.

Der verbleibende Zwischenraum zwischen den aufgrund der gemeinsamen Abflachung anei-45 nanderliegenden Rohre kann zumindest teilweise mit einem wärmeleitenden Werkstoff ausgefüllt werden, um den Wärmeübergang vom Leitungsrohr auf das Schutzrohr zusätzlich zu verbessern.The remaining gap between the pipes lying adjacent to each other due to the common flattening can be at least partially filled with a thermally conductive material in order to additionally improve the heat transfer from the pipe to the protective pipe.

Zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit einem schraubenförmig gebo-50 genen Leitungsrohr für das Kältemittel der Wärmepumpe kann das Leitungsrohr zunächst mit Spiel in ein Schutzrohr eingeführt und dann gemeinsam mit dem Schutzrohr schraubenförmig gebogen werden, wobei das Schutzrohr und das Leitungsrohr unter einer Abflachung quer zur Schraubenachse aneinandergedrückt werden. Bei einer entsprechenden Abstimmung des Spiels zwischen den beiden Rohren kann die beim Biegen der ineinandergesteckten Rohre 55 zwangsläufig auftretende Querschnittsverformung dazu genützt werden, die für das gegenseiti-For producing a heat exchanger according to the invention with a helically gebo 50 geneen conduit for the refrigerant of the heat pump, the conduit can first be introduced with play in a protective tube and then helically bent together with the protective tube, the protective tube and the conduit under a flattening transverse to the screw axis be pressed together. With an appropriate tuning of the play between the two tubes, the cross-sectional deformation which inevitably occurs when bending the nested tubes 55 can be utilized, which can be used for the mutual

Claims (5)

3 AT 502 030 B1 ge Anlegen der beiden Rohre erforderliche Abflachung zu erreichen, ohne einen zusätzlichen Bearbeitungsvorgang vorsehen zu müssen. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen 5 Fig. 1 einen Brauchwasserspeicher mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher in einem schematischen Längsschnitt und Fig.3 AT 502 030 B1 ge To achieve the required flattening of the two pipes without having to provide an additional machining process. In the drawing, the subject invention is shown, for example. FIG. 1 shows a process water storage tank with a heat exchanger according to the invention in a schematic longitudinal section, and FIG. 2 den Wärmetauscher ausschnittsweise im Bereich einiger Windungen in einem Schnitt in einem größeren Maßstab. 10 Gemäß der Fig. 1 ist ein Brauchwasserspeicher 1 mit einer aufgesetzten Wärmepumpe vorgesehen, dessen Kältemittelkreis einen in den Brauchwasserspeicher 1 ragenden Wärmetauscher 3 umfaßt. Dieser Wärmetauscher 3 weist eine in mehreren Windungen schraubenförmig gebogene Rohrschlange 4 auf, die sich gemäß der Fig. 2 aus einem inneren Leitungsrohr 5 und 15 einem äußeren Schutzrohr 6 zusammensetzt. Sowohl das Leitungsrohr 5 als auch das Schutzrohr 6 sind als Glattrohre ausgebildet. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das innere Leitungsrohr 5, in dem das in der Wärmepumpe 2 erwärmte Kältemittel strömt, mit Spiel in das äußere Schutzrohr 6 eingesetzt ist, daß aber aufgrund einer gemeinsamen Abflachung der beiden Rohre 5, 6 quer zur Schraubungsachse 7 das Schutzrohr 6 in einander bezüglich der 20 Rohrachse gegenüberliegenden Umfangsbereichen am Leitungsrohr 5 flächig anliegt, so daß trotz des Spiels zwischen den beiden Rohren 5 und 6 für einen guten Wärmeübergang gesorgt ist. Die gegenseitige Anlage der beiden Rohre 5, 6 aneinander wird beim Biegen der mit Spiel ineinandergesteckten Rundrohre 5, 6 erreicht, ohne daß hiefür ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt erforderlich wäre. Die strichpunktiert in der Fig. 2 angedeuteten Rundrohre 5 und 6, die 25 vor dem gemeinsamen Biegen mit Spiel ineinandergesteckt werden, werden beim gemeinsamen Biegen quer zur Schraubungsachse 7 im Sinne einer Abflachung auf einander bezüglich der Rohrachsen gegenüberliegenden Seiten verformt, was unter einem Ausgleich des vorhandenen Spiels quer zur Schraubungsachse 7 zur gegenseitigen Anlage der Rohre führt. 30 Es wird somit ein Wärmetauscher 3 erhalten, dessen Rohrschlange 4 ein das Leitungsrohr 5 für das Kältemittel der Wärmepumpe umschließendes Schutzrohr 6 umfaßt, so daß bei einem allfälligen Leckwerden des Leitungsrohres 5 die Leckage vom Schutzrohr 6 aufgenommen wird und nicht in das Brauchwasser des Brauchwasserspeichers 1 gelangen kann. Im Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 5, 6 angesammelte Leckage kann darüber hinaus detektiert wer-35 den, um das Leckwerden des Kältemittelkreises anzuzeigen. Es ist aber auch möglich, den verbleibenden Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 5, 6 mit einem wärmeleitfähigen Werkstoff zumindest teilweise auszufüllen, um den Wärmeübergang vom Leitungsrohr 5 auf das Schutzrohr 6 zu verbessern. Dieser wärmeleitende Werkstoff soll naturgemäß gesundheitlich unbedenklich sein. 40 Patentansprüche: 1. Wärmetauscher zwischen einem Kältemittel einer Wärmepumpe und Brauchwasser mit 45 einem schraubenförmig gebogenen Leitungsrohr für das Kältemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr (5) für das Kältemittel mit Spiel in ein Schutzrohr (6) eingesetzt und mit dem Schutzrohr (6) unter einer gegenseitigen Anlage in einem bezüglich der Rohrachse gegenüberliegenden Umfangsbereich quer zur Schraubungsachse (7) abgeflacht ist. 50 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Zwischenraum zwischen dem äußeren Schutzrohr (6) und dem inneren Leitungsrohr (5) zumindest teilweise mit einem wärmeleitenden Werkstoff ausgefüllt ist.2 shows the heat exchanger in sections in the region of a few turns in a section on a larger scale. 10, a water heater 1 is provided with an attached heat pump whose refrigerant circuit comprises a protruding into the hot water tank 1 heat exchanger 3. This heat exchanger 3 has a helix in several turns coiled tube 4, which is composed according to FIG. 2 of an inner conduit 5 and 15 an outer protective tube 6. Both the conduit 5 and the protective tube 6 are formed as smooth tubes. The arrangement is made such that the inner conduit 5, in which the heated in the heat pump 2 refrigerant flows, is used with play in the outer protective tube 6, but that due to a common flattening of the two tubes 5, 6 transverse to the screw axis. 7 the protective tube 6 rests flat against each other with respect to the 20 pipe axis opposite peripheral regions on the conduit 5, so that in spite of the game between the two tubes 5 and 6 is provided for a good heat transfer. The mutual abutment of the two tubes 5, 6 to each other is achieved in bending the game with one another plugged round tubes 5, 6, without the need for an additional processing step would be required. The dash-dotted lines in Fig. 2 indicated round tubes 5 and 6, which are inserted into each other 25 before the common bending with play, are deformed during joint bending transversely to the screw axis 7 in the sense of flattening on each other with respect to the tube axes opposite sides, resulting in a balance of existing game transverse to the screw axis 7 for mutual contact of the tubes leads. 30 Thus, a heat exchanger 3 is obtained, the coil 4 includes a conduit 5 for the refrigerant of the heat pump enclosing the protective tube 6, so that in case of leakage of the conduit 5, the leakage is absorbed by the protective tube 6 and not in the hot water of the hot water tank. 1 can get. In the intermediate space between the two tubes 5, 6 accumulated leakage can be detected beyond the 35 to indicate the leak of the refrigerant circuit. But it is also possible to at least partially fill the remaining gap between the two tubes 5, 6 with a thermally conductive material in order to improve the heat transfer from the conduit 5 to the protective tube 6. This thermally conductive material should naturally be harmless to health. 40 claims: 1. Heat exchanger between a refrigerant of a heat pump and service water with a helically bent conduit 45 for the refrigerant, characterized in that the conduit (5) for the refrigerant with play in a protective tube (6) used and with the protective tube (6 ) is flattened transversely to the screw axis (7) under mutual abutment in a peripheral region opposite the tube axis. 50 2. A heat exchanger according to claim 1, characterized in that the remaining space between the outer protective tube (6) and the inner conduit (5) is at least partially filled with a thermally conductive material. 3. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Lei-3. A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein a line 4 AT 502 030 B1 tungsrohr für das Kältemittel der Wärmepumpe schraubenförmig in mehreren Windungen gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr (5) mit Spiel in ein Schutzrohr (6) eingeführt und dann gemeinsam mit dem Schutzrohr (6) schraubenförmig gebogen wird, wobei das Schutzrohr (6) und das Leitungsrohr (5) unter einer Abflachung quer zur4 AT 502 030 B1 pipe for the refrigerant of the heat pump is helically bent in several turns, characterized in that the conduit (5) with play in a protective tube (6) inserted and then together with the protective tube (6) is helically bent, wherein the protective tube (6) and the conduit (5) with a flattening transverse to 5 Schraubungsachse (7) aneinandergedrückt werden. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 10 15 20 25 30 35 40 45 50 555 screw axis (7) are pressed together. For this purpose 2 sheets of drawings 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
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