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Die Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät mit einem ersten kühlbaren Innenraum zum Lagern von Kältegut, wobei das Haushaltskältegerät zumindest einen Kältespeicher mit einem Speichermaterial, sowie einen Kältekreislauf zum Kühlen des Speichermaterials aufweist.
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Aus der
DE 10 2010 041 951 A1 ist ein Kältegerät als Haushaltskältegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Das Haushaltskältegerät umfasst einen ersten Kältekreislauf, der einen Primärkreislauf darstellt, wobei der Primärkreislauf einen Verdampfer, einen Verdichter und einen Verflüssiger aufweist. Der Verdampfer ist dabei in einem Behälter angeordnet, in dem ein Speichermaterial in Form eines PCM (Phase Change Material) angeordnet ist. Das Haushaltskältegerät umfasst darüber hinaus einen als Sekundärkreislauf ausgebildeten zweiten Kältekreislauf, der zwei Wärmetauscher aufweist, wobei ein Wärmetauscher innerhalb des Behälters mit dem Speichermaterial angeordnet ist und ein zweiter Wärmetauscher in dem kühlbaren Innenraum angeordnet ist. Darüber hinaus ist auch eine Pumpe in dem Sekundärkreislauf enthalten. Der Behälter mit dem Speichermaterial ist durch eine isolierende Wand von dem Innenraum entkoppelt. In weiteren Ausführungen kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass ein zusätzlicher Verdampfer in dem Innenraum angeordnet ist, der thermisch mit dem Wärmetauscher des Sekundärkreislaufs, der sich in dem Innenraum befindet, gekoppelt ist. Dieser zusätzliche Verdampfer ist darüber hinaus mit dem Primärkreislauf verbunden. In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der sich außerhalb des Behälters mit dem Speichermaterial befindliche Wärmetauscher im Innenraum des Haushaltskältegeräts befindet und über Leitungen mit dem pumpfähigen Speichermaterial in Verbindung steht, wobei in diesem Fall das pumpfähige Speichermaterial eine breiige Mischung aus gefrorenen und nicht gefrorenen Bestandteilen ausgeführt ist und auch als „Slurry“ bezeichnet werden kann. Über eine Umwälzpumpe wird dieses Speichermaterial über die Leitungen durch den Wärmetauscher gepumpt.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 10 2010 041 952 A1 ein Kältegerät als Haushaltskältegerät bekannt. Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Bereich einer Rückwand des Innenbehälters des Haushaltskältegeräts ein jedoch von dem kühlbaren Innenraum durch eine wärmeisolierende Wand getrennt Verdampfer eines Kältekreislaufs angeordnet ist. Der Verdampfer ist mit einem Kältespeicher, der ein Speichermaterial aufweist, thermisch gekoppelt. Der Kältespeicher ist innerhalb eines Luftkanals angeordnet, der zwischen dem Wandbereich des Isolierbehälters und der wärmeisolierenden Wand gebildet ist, angeordnet, wobei dieser Luftkanal mit dem Innenraum gekoppelt ist, wobei dazu entsprechende Klappen vorgesehen sind.
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Durch die aus dem Stand der Technik bekannten Haushaltskältegeräte ist es möglich, diese sowohl in einem Netzbetrieb als auch in einem vom Netz entkoppelten Betrieb zu betreiben. Auch dann, wenn keine direkte elektrische Energieversorgung vom Netz erfolgt, ist ein derartiges Haushaltskältegerät ebenso voll funktionsfähig betreibbar.
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Ein weiterer Vorteil von Haushaltskältegeräten, die über zwei separate Kältekreisläufe verfügen, die thermisch miteinander gekoppelt sind, ist darin zu sehen, dass der Innenraum des Haushaltskältegeräts über einen Wärmetauscher und das Speichermaterial gekühlt wird. Auch dann, wenn der erste Kältekreislauf nicht in Betrieb ist, weil beispielsweise keine elektrische Energie aus einem elektrischen Energieversorgungsnetz für das Kältegerät zur Verfügung steht, ist der bereits oben angesprochene netzunabhängige Betrieb möglich.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kompakten Aufbau des Haushaltskältegeräts mit einem derartigen Kältespeicher zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird durch ein Haushaltskältegerät gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Haushaltskältegerät umfasst einen ersten kühlbaren Innenraum zum Lagern von Kältegut. Das Haushaltskältegerät umfasst darüber hinaus zumindest einen Kältespeicher mit einem Speichermaterial zum Speichern thermischer Energie, insbesondere Kälte. Das Haushaltskältegerät umfasst darüber hinaus einen Kältekreislauf zum Kühlen des Speichermaterials. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass das Haushaltskältegerät einen zweiten kühlbaren Innenraum zum Lagern von Kältegut aufweist, und der erste Innenraum von dem zweiten Innenraum durch den als Trennbereich angeordneten Kältespeicher separiert ist. Durch eine derartige Ausgestaltung ist der Kältespeicher multifunktionell eingesetzt, da er einerseits als thermische Energiespeicher dient, andererseits mechanische Funktion dahingehend aufweist, dass er eine geometrische Trennung zwischen den Innenräumen darstellt und somit beispielsweise auch als Boden für den oberen Innenraum dient. Er hat somit auch tragende Funktion für die in dem oberen ersten Innenraum angeordneten Kältegüter.
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Durch eine derartige Ausgestaltung kann das Haushaltskältegerät auch kompakt ausgestaltet werden. Es kann darüber hinaus maximales Volumen für die Innenräume bereitgestellt werden.
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Unter einem Haushaltskältegerät wird ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder eventuell auch im Gastronomiebereich eingesetzt wird, verstanden. Das Haushaltskältegerät dient insbesondere dazu, Lebensmittel und/oder Getränke in haushaltsüblichen Mengen bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinlagerschrank.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Innenraum ein Gefrierfach ist und der zweite Innenraum ein Kühlfach oder Frischhaltefach ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an der dem zweiten Innenraum zugewandten Seite des Kältespeichers zumindest ein Luftleitkanal angeordnet ist, in den Luft aus dem zweiten Innenraum einleitbar und am Kältespeicher entlang leitbar ist und dann die Luft wieder in den zweiten Innenraum einleitbar ist. Durch eine derartige konstruktive Ausgestaltung wird die Kühlung des in dem zweiten Innenraum enthaltenen Luftvolumens besonders effizient durchgeführt.
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Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Luftleitkanal separat zum Kältespeicher ausgebildet ist und die dem zweiten Innenraum zugewandte Seite des Kältespeichers eine Begrenzungswand des Luftleitkanals bildet. Beabstandet nach unten hin zu dieser ersten Begrenzungswand, die durch die Unterseite des Kältespeichers gebildet ist, ist eine zweite Begrenzungswand vorgesehen, so dass dann zwischen diesen Begrenzungswänden der Luftleitkanal gebildet ist.
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Diese zweite Begrenzungswand ist vorzugsweise eine zumindest wärmedämmende, gegebenenfalls sogar wärmeisolierende Wand. Unter einer wärmedämmenden Wand wird eine derartige verstanden, die nicht wärmeisolierend ist und somit zu einem gewissen, gegebenenfalls definierten Maße einen Wärmeübertrag und somit einen Wärmedurchlass ermöglicht.
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Durch eine derartige Ausgestaltung kann verhindert werden, dass eine zu starke Kühlung des zweiten Innenraums durch den Kältespeicher erfolgt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der Luftleitkanal horizontal erstreckt und in einer Querschnittdarstellung des Haushaltskältegeräts die Luftzirkulation von vorne nach hinten in Tiefenrichtung betrachtet des Haushaltskältegeräts erfolgt.
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Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Luftkanal in die dem zweiten Innenraum zugewandte Seite des Kältespeichers integriert ausgebildet ist. Dadurch wird eine nochmalige Bauraumminimierung erreicht. Darüber hinaus können der Kältespeicher und der Luftkanal quasi als eine einzige Baugruppe und ein Modul ausgebildet sein, so dass beispielsweise auch Wartungsarbeiten oder der Austausch dieses gesamten Moduls vereinfacht sind.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Luftkanal einen Einlass und einen Auslass für die Luft aufweist, die jeweils durch eine Klappe verschließbar sind. Dadurch kann die Kühlung des zweiten Innenraums sehr bedarfsgerecht uns situationsabhängig erfolgen.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass benachbart zu oder in dem Einlass oder benachbart zu oder in dem Auslass ein Ventilator angeordnet ist. Dadurch kann die Luftzirkulation besonders vorteilhaft erfolgen.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Kanal den Ventilator aufnehmend aufweist, so dass auch hier kein Bauraum und kein Volumen der Innenräume vermindert werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Haushaltskältegerät eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, welche abhängig von den Temperaturen in den Innenräumen, insbesondere der Temperatur im zweiten Innenraum, den Ventilator und die Klappen zum Einleiten einer durch den Kältespeicher abgekühlten Luft in den wärmeren zweiten Innenraum betreibt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich der zumindest eine Luftleitkanal in Tiefenrichtung des Haushaltskältegeräts erstreckt, insbesondere über die gesamte Tiefe des Kältespeichers ausgebildet ist. Eine besonders effektive Kühlung der Luft ist dadurch ermöglicht.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kältekreislauf einen Verdampfer aufweist, der zum Kühlen des Speichermaterials thermisch mit diesem Speichermaterial gekoppelt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass an dem Kältespeicher außenseitig der Verdampfer direkt angeordnet ist oder im Kältespeicher im Speichermaterial angeordnet ist. Der Kältekreislauf umfasst darüber hinaus insbesondere auch noch einen Verflüssiger und einen Verdichter und es strömt ein Kältemittel bzw. ein Fluid in den Kältekreislauf. Der Kältekreislauf wird über das externe Energieversorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt und über die Steuer- und/oder Regeleinheit betrieben.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kältekreislauf mit einem externen Energieversorgungsnetz der elektrischen Energieversorgung koppelbar ist und im gekoppelten Zustand der Kältespeicher durch den aktivierten Kältekreislauf, insbesondere dem Verdampfer des Kältekreislaufs, einfrierbar ist. Diese Vorgehensweise und dieser Zustand werden dann als die Ladephase des thermischen Energiespeichers bzw. Kältespeichers bezeichnet.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kältekreislauf mit einem externen Energieversorgungsnetz zur elektrischen Energieversorgung koppelbar ist und im entkoppelten Zustand die Kühlung zumindest des ersten Innenraums durch die im, insbesondere eingefrorenen, Speichermaterial gespeicherte Kälte erfolgt, insbesondere bei deaktiviertem ersten Kältekreislauf erfolgt.
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Durch eine derartige Ausgestaltung kann auch bei einem netzunabhängigen und somit von dem Energieversorgungsnetz entkoppelten Zustand die Betriebsweise des Haushaltskältegeräts ohne Einschränkung aufrecht erhalten werden und dies für einen relativ langen Zeitraum, der > 20 Stunden betragen kann. Die in dem eingefrorenen Kältespeicher gespeicherte thermische Energie wird dann in diesem netzunabhängigen Betrieb abgegeben, indem der Kältespeicher Wärme aus den Innenräumen aufnimmt und entsprechend auftaut.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kältespeicher mit seiner der Tür des Haushaltskältegeräts zugewandten Seite zurückversetzt gegenüber der Tür endet und somit vorzugsweise kürzer ausgebildet ist als die gesamte Tiefe der Innenräume. Vorzugsweise ist zwischen dem Kältespeicher und der Tür eine wärmeisolierende Wand angeordnet.
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Das Speichermaterial ist vorzugsweise ein PCM-Material, wobei dazu vorzugsweise Stoffe oder Stoffgemische verwendet werden, welche einen Schmelzpunkt oder einen Phasenwechselpunkt knapp unterhalb der gewünschten Soll-Temperatur in dem ersten Innenraum aufweist.
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Darüber hinaus ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu ausgebildet, externe Signale zu empfangen, die Informationen über aktuelle Preise von extern zu beziehendem Strom über das Energieversorgungsnetz aufweisen. Durch eine derartige Ausgestaltung ist es möglich, den Betrieb des Haushaltskältegeräts über die Steuer- und/oder Regeleinheit intelligent dahingehend zu betreiben, dass das energieaufwändigere Einfrieren des Kältespeichers zu den Zeiten erfolgt, zu denen der extern zu beziehende Strom möglichst günstig ist. Ein entsprechendes Einfrieren des Kältespeichers kann in diesem Zusammenhang auch in Etappen erfolgen und diese Ladephase des Kältespeichers, bis er vollständig eingefroren ist, auch unterbrochen werden.
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Darüber hinaus kann in diesem Netzbetrieb die Temperatur im als Gefrierfach ausgebildeten ersten Innenraum entsprechend geregelt werden.
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Im netzunabhängigen Betrieb kann die Temperatur in diesem Gefrierfach nicht mehr aktiv geregelt werden, es stellt sich aber im Gefrierfach eine Temperatur knapp über dem Phasenwechselpunkt des Speichermaterials ein.
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Zur Absenkung der Temperatur im als Kühlfach oder Frischhaltefach ausgebildeten zweiten Innenraum werden die Luftklappen des Luftkanals geöffnet und mit Hilfe des Ventilators wird die Luft im zweiten Innenraum durch den Luftleitkanal über die kalte Unterseite des Kältespeichers geleitet, wodurch sich diese abkühlt.
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Soll das Haushaltskältegerät netztunabhängig oder mit deutlich reduziertem Stromverbrauch betrieben werden, kann das eingefrorene Speichermaterial und somit auch der eingefrorene Kältespeicher die Wärme aus den Innenräumen des Haushaltskältegeräts aufnehmen, ohne dass der Kältekreislauf eingeschaltet werden muss. Der geringe Strombedarf des Ventilators und der Steuer- und/oder Regeleinheit kann entweder aus dem Energieversorgungsnetz bezogen werden oder durch einen kleinen Akku des Haushaltskältegeräts abgedeckt werden, wodurch sich dann ein vollständig netzunabhängiger Betrieb des Haushaltskältegeräts bei geringem Stromverbrauch aus dem Akku über einen gewissen Zeitraum, der > 20 Stunden sein kann, realisieren lässt. Darüber hinaus lassen sich im Betrieb des Haushaltskältegeräts, auch dann, wenn es an das externe Energieversorgungsnetz angeschlossen ist, Leistungsspitzen im Hinblick auf die Kälteleistung durch den Kältespeicher abdecken, wenn beispielsweise warme Lebensmittel als Kältegüter in einen Innenraum eingebracht werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Haushaltskältegeräts 1.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Haushaltskältegerät 1 insbesondere ein Speicherkühlschrank. Das Haushaltskältegerät 1 umfasst einen Innenbehälter 2 und im Ausführungsbeispiel zwei Innenräume 3a und 3b. Der erste Innenraum 3a ist ein Gefrierfach und der zweite Innenraum 3b ein Kühlfach. Das Gefrierfach 3a ist in vertikaler Richtung und somit in y-Richtung betrachtet oberhalb dem Kühlfach ausgebildet.
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Die beiden Innenräume 3a und 3b sind frontseitig durch eine Tür 4 verschließbar und durch einen als Trennbereich gebildeten Kältespeicher 5 voneinander separiert. Der Kältespeicher 5 ist ein Behälter, der ein Speichermaterial 7, welches zur thermischen Energiespeicherung, insbesondere von Kälte, ausgebildet ist, gefüllt. Der Kältespeicher 5 dient somit als thermischer Energiespeicher und darüber hinaus als mechanische Komponente, die einerseits zwei Innenräume 3a und 3b geometrisch voneinander trennt. Der Kältespeicher 5 dient in diesem Zusammenhang auch als Trägerelement, da er den Boden des oberen ersten Innenraums 3a darstellt. Es können somit auch Kältegüter auf den Kältespeicher 5 im ersten Innenraum 3a positioniert werden.
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Eine dem zweiten Innenraum 3b zugewandte Unterseite 6 des Kältespeichers 5 bildet im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Begrenzungswand eines Luftleitkanals 8, der darüber hinaus durch eine weitere horizontale Wand 9 nach unten hin begrenzt ist. Der Luftleitkanal 8 ist somit horizontal sich erstreckend ausgebildet und quasi unter dem Kältespeicher 5 angeordnet.
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Wie aus der Darstellung in der Fig. zu erkennen ist, erstreckt sich der Luftleitkanal 8 im Wesentlichen über die gesamte Tiefe (Erstreckung in x-Richtung) des Innenraums 3b. Er erstreckt sich insbesondere über die gesamte Tiefe des Kältespeichers 5.
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Der Luftleitkanal 8 umfasst eine erste Öffnung 10, die einen Einlass darstellt. Er umfasst darüber hinaus eine zweite Öffnung 11, die einen Auslass darstellt. Die Öffnungen 10 und 11 sind in der Begrenzungswand 9 ausgebildet. Beide Öffnungen 10 und 11 können über Klappen 12 und 13 verschlossen werden. In dem Luftleitkanal 8 ist darüber hinaus ein Ventilator 14 angeordnet, welcher im Ausführungsbeispiel benachbart unmittelbar zur Öffnung 11 und somit zum Auslass angeordnet ist.
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Das Haushaltskältegerät 1 umfasst eine Steuer- und/oder Regeleinheit 15, die zum Betrieb des Kältekreislaufs, in den ein Verflüssiger 16, ein Verdampfer 17 und ein Verdichter 18 geschaltet sind, ausgebildet. Darüber hinaus werden die Klappen 12 und 13 und der Ventilator 14 über diese Steuer- und/oder Regeleinheit 15 betrieben.
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Wie aus der Darstellung gemäß der Fig. zu erkennen ist, wird das Speichermaterial 7, welches ein PCM-Material ist, über den Kältekreislauf gekühlt. Insbesondere ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Kühlung über den Verdampfer 17 erfolgt, welcher direkt im Kältespeicher 5 angeordnet ist und von dem Speichermaterial 7 umgeben ist.
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Zur Energieversorgung des Kältekreislaufs kann das Haushaltskältegerät 1 mit einem elektrischen externen Energieversorgungsnetz verbunden sein. Das Haushaltskältegerät 1 kann jedoch auch netzunabhängig und somit entkoppelt von diesem Energieversorgungsnetz berieben werden. Der im Netzbetrieb thermisch aufgeladene Kältespeicher 5 und somit der dann in der Ladephase eingefrorene Kältespeicher 5 taut im netzunabhängigen Betrieb auf, da er Wärme aus den Innenräumen 3a und 3b aufnimmt.
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Dieser netzunabhängige Betrieb und somit die Aufnahme der Wärme aus den Innenräumen 3a und 3b durch den eingefrorenen Kältespeicher 5 erfolgt auch ohne eine Aktivierung des Kältekreislaufs.
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Wie aus den angedeuteten Pfeilen zu erkennen ist, wird die Luft aus dem zweiten Innenraum 3b über die Öffnung 10 in den Luftleitkanal 8 gefördert und tritt über die Öffnung 11 aus dem Luftleitkanal 8 wieder in den zweiten Innenraum 3b ein. Durch die Ausgestaltung des Luftleitkanals 8 wird über eine möglichst große Strecke, insbesondere über die gesamte Tiefe des Kältespeichers 5 die einströmende Luft an der Unterseite 6 entlang geführt und entsprechend abgekühlt, bevor sie dann wieder in den zweiten Innenraum 3b einströmt.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Luftleitkanal 8 in den Kältespeicher 5 integriert ist. Vorzugsweise ist dann vorgesehen, dass eine dann unmittelbar die obere Decke des zweiten Innenraums 3b bildende Unterseite des Kältespeichers 5 zumindest aus einem wärmedämmenden, vorzugsweise einem wärmeisolierenden Material ausgebildet ist. Durch derartige Ausgestaltungen kann ein unerwünscht zu starkes Kühlen der Luft im Innenraum 3b vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haushaltskältegerät
- 2
- Innenbehälter
- 3a, b
- Innenräume
- 4
- Tür
- 5
- Kältespeicher
- 6
- Unterseite
- 7
- Speichermaterial
- 8
- Luftleitkanal
- 9
- Wand
- 10, 11
- Öffnung
- 12, 13
- Klappen
- 14
- Ventilator
- 15
- Steuer- und/oder Regeleinheit
- 16
- Verflüssiger
- 17
- Verdampfer
- 18
- Verdichter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010041951 A1 [0002]
- DE 102010041952 A1 [0003]
