DE102007043690A1

DE102007043690A1 - Kühlschrank zum Anschluss an einen Wärmepumpen-Solekreislauf

Info

Publication number: DE102007043690A1
Application number: DE200710043690
Authority: DE
Inventors: Stefan Graef
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-15
Filing date: 2007-09-15
Publication date: 2009-03-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlschrank zum Anschluss an einen Wärmepumpen-Solekreislauf, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wärmetauscher (2), der innerhalb eines Isoliergehäuses (1) angeordnet ist, mit der Sole-Rücklaufleitung (3) einer Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) verbunden ist. Erfindungsgemäß befindet sich in einem gut wärmegedämmten Isoliergehäuse (1) üblicher Bauart ein Wärmetauscher (2) mit einem für Wasserinstallation geeigneten Querschnitt. Der Einlass (5) und der Auslass (6) des Wärmetauschers (2) sind in bevorzugter Ausführungsform an der Außenseite des Isoliergehäuses (1) angeordnet. Ein im Isoliergehäuse (1) befindliches temperaturgesteuertes Thermostatventil (4) öffnet die Zuleitung unterhalb der eingestellten Soll-Temperatur. In die Sole-Rücklaufleitung (3) der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) kann ein einstellbarer Soleverteiler (8) eingefügt werden, der einen Teil der Sole durch eine parallele Leitung führt, an die der Wärmetauscher (2) angeschlossen ist. Der Soleverteiler (8) ist vorzugsweise so dimensioniert, dass nur ein kleiner Teil der Sole durch den Wärmetauscher (2) geführt wird, damit der gesamte Solekreis, bestehend aus Erdsonde (9) und Sondenkreis (10), keine wesentliche Druckerhöhung erfährt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlschrank zum Anschluss an einen Wärmepumpen-Solekreislauf.
Ausgelöst durch steigende Energiepreise werden vermehrt elektrisch betriebene Wärmepumpen zur Gebäudebeheizung und Warmwasserbereitung eingesetzt. Sole-Wasser-Wärmepumpen sind die am meisten verbreitete Art, da sie wegen der ganzjährig ausreichend vorhandenen und nahezu gleichmäßigen Temperatur (Erdwärme) monovalent (also ohne weiteren Wärmeerzeuger) betrieben werden können. Sie werden bevorzugt eingesetzt, wenn ein hoher Wirkungsgrad gefordert ist, aber kein direkter Zugang zu natürlichen Wasservorkommen (Brunnen bzw. Oberflächengewässer) vorhanden ist.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Wärmepumpen zur Gebäudebeheizung und Warmwasserbereitung auch zum Zweck der Gebäudekühlung bekannt. Dabei wird der Heizkreis – vorzugsweise in Ausführung als Fußbodenheizung – durch elektrisch gesteuerte Mehrwegeventile auf einen zusätzlichen Wärmetauscher geschaltet, der mit dem Solekreislauf der Wärmepumpe verbunden wird. Die Kühlfunktion kann aktiviert werden, solange kein Heiz- oder Warmwasserbetrieb vorliegt.
Umgekehrt zum Funktionsprinzip einer Wärmepumpe liegt allen Kühlschranktypen das Wirkungsprinzip zugrunde, dem Inneren des Kühlschrankes Wärme zu entziehen und nach außen abzugeben. In den DE 1677125 und DE 3431451 A1 wird diese Abwärme mittels einer Wärmepumpe zur Gewinnung von Warmwasser genutzt.
Zur Gewinnung dieser Wärme ist es jedoch notwendig, z. B. gasförmiges Kältemittel mittels Kompression (Haushaltsgeräte) zu erwärmen oder ein Wasser-Ammoniak-Gemisch durch Wärmezufuhr (Gasflamme, elektrische Beheizung, Sonnenwärme oder dergleichen) zu erhitzen. Da Kühlschränke zu den wenigen Elektrogeräten gehören, die während ihrer gesamten Nutzungsdauer eingeschaltet bleiben, entsteht so ein extrem hoher Energiebedarf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kühlschrank zu schaffen, der ohne Hilfsenergie, Kompressor, Kältemittelkreis oder elektronische Steuerung auskommt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 die Verwendung eines Wärmetauschers vorgeschlagen, der innerhalb eines Isoliergehäuses angeordnet ist, und der mit einer Sole-Rücklaufleitung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe verbunden ist.
Der Primärkreis (Solekreis) einer Sole-Wasser-Wärmepumpen-Anlage hat im Betrieb regelmäßig eine Eingangstemperatur von typisch 7°C sowie eine Ausgangstemperatur von typisch 0°C. In vorteilhafter Weise bedient sich die vorliegende Erfindung dieser Temperaturen, um einen einfachen Kühlschrank für Lebensmittel mit der normalerweise empfohlenen Innentemperatur von +7°C zu betreiben.
Vorteilhaft ergibt sich daraus eine kostengünstige, extrem langlebige Bauweise mit verhältnismäßig wenigen, einfachen, Bauteilen. Niedrigere Betriebskosten im Vergleich zu einem konventionellen Kühlschrank mit Kältemaschine sind problemlos erreichbar.
Eine weitere Beschreibung der Erfindung und deren Vorteile erfolgt nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in Zeichnungsfiguren dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Kühlschranks mit Anbindung des Wärmetauschers (2) an eine Sole-Rücklaufleitung (3).
2 eine vergrößerte schematische Ansicht des Isoliergehäuses (1), wobei Einlass (5) und Auslass (6) über hydraulische Rückschlagventile (15; 16) verfügen.
3 eine vergrößerte schematische Ansicht des Wärmetauschers (2), wobei die Schaltung des Ventils (4) über einen temperaturgesteuerten elektrischen Schaltkontakt (17) erfolgt.
Wie aus 1 ersichtlich, befindet sich erfindungsgemäß in einem gut wärmegedämmten Isoliergehäuse (1) üblicher Bauart ein Wärmetauscher (2) mit einem für Wasserinstallation geeigneten Querschnitt z. B. in Form von in der Innenrückwand integrierten Metallrohrschlangen aus Kupfer. Der Einlass (5) und der Auslass (6) des Wärmetauschers (2) sind in bevorzugter Ausführungsform an der Außenseite des Isoliergehäuses (1) angeordnet. Ein im Isoliergehäuse (1) befindliches temperaturgesteuertes Thermostatventil (4) öffnet die Zuleitung unterhalb der eingestellten Soll-Temperatur.
In die Sole-Rücklaufleitung (3) der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) kann ein einstellbarer Soleverteiler (8) z. B. in Form von sog. Abgleichventilen eingefügt werden, der einen Teil der Sole durch eine parallele Leitung führt, an die der Wärmetauscher (2) angeschlossen ist. Wenn die Wärmetauscherleitung durch das Thermostatventil (4) geöffnet wird, fließt ein Teil der von der Sole-Wasser-Wärmepumpe (6) auf typisch 0°C abgekühlten Sole durch den Wärmetauscher (2) und kühlt dabei den Innenraum des Kühlschrankes.
Der Soleverteiler (8) ist vorzugsweise so dimensioniert, dass nur ein kleiner Teil der Sole durch den Wärmetauscher (2) geführt wird, damit der gesamte Solekreis bestehend aus Erdsonde (9) und Sondenkreis (10) keine wesentliche Druckerhöhung erfährt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Fördermenge der in der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) integrierten Solepumpe (11) weiterhin ausreicht, um die Heizleistung der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) zu gewährleisten.
Die vom Innenraum des Isoliergehäuses (1) aufgenommene Wärmeenergie führt zu einer vorteilhaften Erwärmung des Sole-Rücklaufes und steht der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) indirekt durch die Vorwärmung der Sole vor Eintritt in die Erdsonde (9) wieder zu Heizzwecken bzw. Warmwassergewinnung zur Verfügung.
Ein oder zwei elektrische Ventile (12; 13), können vorteilhaft am Einlass (5) und Auslass (6) des Wärmetauschers (2) angeschlossen werden, um den Wärmetauscher (2) vom ruhenden Solekreis zu trennen, um so eine schleichende Erwärmung durch die ruhende Sole zu verhindern. Das elektrische Signal zum Öffnen dieser elektrischen Ventile (12; 13) kann demjenigen elektrischen Signal (14) der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) parallel geschaltet werden, welche sich innerhalb der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) befindet. Es ist somit keine zusätzliche Steuerung der Ventile (12; 13) notwendig.
Wie aus 2 ersichtlich, können alternativ funktionsgleich an Stelle der elektrischen Ventile (12; 13) auch mindestens ein oder zwei hydraulische Rückschlagklappen (15; 16) eingesetzt werden.
Wie in 3 dargestellt, kann das Ventil (4) alternativ durch einen temperaturgesteuerten elektrischen Schaltkontakt (17) geschaltet werden. Das Ventil (4) ist dann ein einfaches Ventil. Die elektrische Ansteuerung kann ebenfalls dem elektrischen Signal (14) der Solepumpe (11) parallel geschaltet werden.

1: wärmegedämmtes Isoliergehäuse
2: Wärmetauscher
3: Sole-Rücklaufleitung
4: temperaturgesteuertes Thermostatventil
5: Einlass
6: Auslass
7: Sole-Wasser-Wärmepumpe
6: einstellbarer Soleverteiler
9: Erdsonde
10: Sondenkreis
11: integrierte Solepumpe
12: elektrisches Einlassventil
13: elektrisches Auslassventil
14: elektrisches Signal
15: hydraulische Einlassrückschlagklappe
16: hydraulische Auslassrückschlagklappe
17: temperaturgesteuerter elektrischer Schaltkontakt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 1677125 [0004]
- DE 3431451 A1 [0004]

Claims

Kühlschrank zum Anschluss an einen Wärmepumpen-Solekreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2), der innerhalb eines Isoliergehäuses (1) angeordnet ist, mit der Sole-Rücklaufleitung (3) einer Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) verbunden ist.
Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) einen für Wasserinstallation üblichen Querschnitt aufweist.
Kühlschrank nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sole-Rücklaufleitung (3) mit einem Soleverteiler (8) ausgestattet ist.
Kühlschrank nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soleverteiler (8) entsprechend der erforderlichen Kühlleistung dimensioniert bzw. eingestellt wird.
Kühlschrank nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermostatventil (4) den Soledurchfluss durch den Wärmetauscher (2) in Abhängigkeit von der Innentemperatur des Kühlschrankes regelt.
Kühlschrank nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrisches Ventil (12; 13) den Ein- (5) bzw. Auslass (6) des Wärmetauschers (2) öffnet, wenn die Solepumpe (11) der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) läuft.
Kühlschrank nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrisches Ventil (12; 13) mit dem elektrischen Signal (14) der Solepumpe (11) der Sole-Wasser-Wärmepumpe (7) verbunden ist.
Kühlschrank nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine hydraulische Rückschlagklappe (15; 16) den ruhenden Solekreis schließt.
Kühlschrank nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (4) durch einen temperaturgesteuerten elektrischen Schaltkontakt (17) geschaltet wird, wobei das Ventil (4) ein einfaches Ventil ist.
Kühlschrank nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ansteuerung dem elektrischen Signal (14) der Solepumpe (11) parallel geschaltet wird.