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Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe mit einem Lamellenrohr-Wärmeübertrager, einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager und ein Herstellungsverfahren für einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager.
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Bekannt sind Wärmepumpen mit einem Lamellenrohr-Wärmeübertrager, mit Lamellen zwischen einer Endlamelle und einer Anfangslamelle. Diese Lamellenrohr-Wärmeübertrager weisen einen Luftströmungsbereich auf, in dem Luft, insbesondere Außenluft, über den Lamellenrohr-Wärmeübertrager strömbar ist. Die Lamellenrohr-Wärmeübertrager sind als Luft-Kältemittelwärmeübertrager in einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem Verflüssiger und einem Expansionsorgan eingebunden. Mit einem Lüfter, der in der Wärmepumpe angeordnet ist, wird im Betrieb der Wärmepumpe Luft durch den Luftströmungsbereich gefördert, wobei wenigstens ein Kältemittelrohr im Luftströmungsbereich des Lamellenrohr-Wärmeübertragers liegt. Im Betrieb strömt ein Kältemittel in Kältemittelrohren durch den Luftströmungsbereich und Wärme wird von der Luft auf das Kältemittel übertragen.
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Marktbekannt sind weiterhin Lamellenrohr-Wärmeübertrager, insbesondere für Wärmepumpen. Vorgesehen sind die Lamellenrohr-Wärmeübertrager insbesondere für Wärmepumpen, als Luft-Kältemittelwärmeübertrager mit einem Luftströmungsbereich. Lamellen zur Wärmeübertragung sind zwischen einer Anfangslamelle und einer Endlamelle angeordnet, wobei wenigstens ein Kältemittelrohr im Luftströmungsbereich des Lamellenrohr-Wärmeübertragers liegt, in welchem Wärme aus Luft auf ein durch das Kältemittelrohr strömbares Kältemittel übertragbar ist.
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Die Verdampfer von Luft/Wasser-Wärmepumpen sind demnach überwiegend als Lamellenrohr-Wärmeübertrager ausgeführt. In Abhängigkeit des verwendeten Kältemittels und des Rohrdurchmessers kann es nötig sein, dass der Verdampfer in mehreren parallelen Strängen vom Kältemittel durchströmt wird. Damit die Verteilung auf die verschiedenen Stränge gut funktioniert, kann dafür ein Venturiverteiler mit anschließenden Kapillaren, die einen entsprechenden Druckverlust erzeugen, eingesetzt werden.
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Für eine bessere Effizienz und für eine höhere Wirtschaftlichkeit werden heute vermehrt drehzahlregelbare Verdichter in Luft/Wasser-Wärmepumpen eingesetzt. Durch die verschiedenen Drehzahlen des Verdichters werden die Komponenten des Kältekreises auch mit verschiedenen Frequenzen angeregt und die Gefahr von Resonanzschwingungen wird dadurch vervielfacht.
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Der Luftströmungsbereich ist insbesondere in Kombination mit dem Einbau des Lamellenrohr-Wärmeübertrager in das Gehäuse eine Wärmepumpe definiert.
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Aus
DE 20 2011 003 656 ist eine Wärmepumpenvorrichtung mit einem Kältemittelkreislauf bekannt, wobei der Verdampfer als ein Wärmeübertrager ausgestaltet ist und eine Einspritzkapillareinheit zum Einspritzen von Kältemittel in den Verdampfer aufweist. Mit einer Distanzeinheit sind die Einspritzkapillaren gehalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strömungsbereich von Luft über einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager genauer zu definieren und eine Geräuschdämmung, insbesondere bei einer Wärmepumpe, zu verbessern.
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Gelöst ist die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruch 1 mit einer Wärmepumpe, gemäß Anspruch 6 mit einem Lamellenrohr-Wärmeübertrager und Anspruch 11 mit einem Herstellungsverfahren für einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager.
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Die Wärmepumpe weist einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager mit Lamellen zwischen einer Endlamelle und einer Anfangslamelle auf und einen Luftströmungsbereich. Der Lamellenrohr-Wärmeübertrager ist als Luft-Kältemittelwärmeübertrager in einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem Verflüssiger und einem Expansionsorgan eingebunden. Ein Lüfter ist in der Wärmepumpe angeordnet, um im Betrieb der Wärmepumpe Luft durch den Luftströmungsbereich zu fördern. Wenigstens ein Kältemittelrohr liegt im Luftströmungsbereich des Lamellenrohr-Wärmeübertragers, durch das im Betrieb ein Kältemittel strömt, wobei Wärme von der Luft auf das Kältemittel übertragen wird. Ein Kältemittelrohrabschnitt des Lamellenrohr-Wärmeübertragers verläuft teilweise außerhalb des Luftströmungsbereichs und dieser Kältemittelrohrabschnitt ist zumindest teilweise von einer ersten Wärmedämmung umgeben.
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Vorteilhaft ist bei der Wärmepumpe der Luftströmungsbereich durch wenigstens eine erste Seite der Endlamelle abgegrenzt, wobei die erste Wärmedämmung an einer zweiten Seite der Endlamelle anliegt oder anhaftet, so dass die Endlamelle außerhalb des Luftströmungsbereichs wärmegedämmt ist.
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Gemäß einem Gedanken der Erfindung ist eine Anzahl von Kältemittelrohren jeweils horizontal im Lamellenrohr-Wärmeübertrager von der Anfangslamelle zur Endlamelle und zurückgeführt. Die Kältemittelrohre sind an einen Kältemittelverteiler angeschlossen, von dem die Kältemittelrohre durch die Anfangslamelle geführt sind. Vorteilhaft liegen die Kältemittelrohre zwischen dem Kältemittelverteiler und der Anfangslamelle in einer zweiten Wärmedämmung.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Luftströmungsbereich durch wenigstens eine dritte Seite der Anfangslamelle abgegrenzt, wobei die zweite Wärmedämmung an einer vierten Seite der Anfangslamelle anliegt oder anhaftet. Die Anfangslamelle ist so, insbesondere außerhalb des Luftströmungsbereichs, wärmegedämmt.
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Der Kältemittelverteiler ist vorteilhaft neben der vierten Seite der Anfangslamelle angeordnet und von der zweiten Wärmedämmung zumindest teilweise umgeben.
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Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung weist der Lamellenrohr-Wärmeübertrager eine Anfangs- und eine Endlamelle auf. Vorteilhaft liegt wenigstens ein Kältemittelrohr im Luftströmungsbereich des Lamellenrohr-Wärmeübertragers, in welchem Wärme aus der Luft auf ein durch das Kältemittelrohr strömbares Kältemittel übertragbar ist. Ein Kältemittelrohrabschnitt verläuft teilweise außerhalb des Luftströmungsbereichs, wobei dieser vorzugsweise zumindest teilweise von einer ersten Wärmedämmung umgeben ist.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Luftströmungsbereich durch wenigstens eine erste Seite der Endlamelle abgegrenzt, wobei die erste Wärmedämmung an einer zweiten Seite der Endlamelle anliegt oder anhaftet. Die Endlamelle ist so insbesondere außerhalb des Luftströmungsbereichs wärmegedämmt.
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Gemäß einem Gedanken der Erfindung ist eine Anzahl von Kältemittelrohren jeweils horizontal im Lamellenrohr-Wärmeübertrager von der Anfangslamelle zur Endlamelle und zurück geführt. Die Kältemittelrohre sind an einen Kältemittelverteiler angeschlossen, von dem die Kältemittelrohre durch die Anfangslamelle geführt sind. Vorteilhaft liegen die Kältemittelrohre zwischen dem Kältemittelverteiler und der Anfangslamelle in einer zweiten Wärmedämmung.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Luftströmungsbereich durch wenigstens eine dritte Seite der Anfangslamelle abgegrenzt, wobei die zweite Wärmedämmung an einer vierten Seite der Anfangslamelle anliegt oder anhaftet. Die Anfangslamelle ist so, insbesondere außerhalb des Luftströmungsbereichs, wärmegedämmt.
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Der Kältemittelverteiler ist vorteilhaft neben der vierten Seite der Anfangslamelle angeordnet und von der zweiten Wärmedämmung zumindest teilweise umgeben.
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In einem Herstellungsverfahren für einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager werden in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine Anfangslamelle und/oder eine Endlamelle jeweils mit einem schachtelförmigen Werkzeug abgedeckt, so dass ein Raum zwischen der zweiten Seite und/oder der vierten Seite und dem Werkzeug entsteht. In den Raum wird eine erste oder zweite Wärmedämmung, insbesondere Schaum, eingegeben, bis der Raum weitgehend aufgefüllt ist. Vorzugsweise wird das Werkzeug abgenommen, wenn der Schaum oder die Wärmedämmung soweit fest ist, dass die Wärmedämmung selbst an der zweiten oder vierten Seite des Lamellenrohr-Wärmeübertragers anhaftet und/oder in Form bleibt.
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Mit der Erfindung erfolgt eine Schwingungsentkopplung des Verteilers, der Kapillaren und anderer Verbindungsrohre des Lamellenrohr-Wärmeübertragers. Weiterhin sind einzelne Rohrbögen oder Kältemittelrohrabschnitte des Lamellenrohr-Wärmeübertragers schwingungsentkoppelt und können insbesondere nur noch eine sehr geringe Schallenergie als Luftschall abgeben. Mit der Wärmedämmung an den Seiten außerhalb des Bereiches, der von der Luft durchströmt wird, ist der Lamellenrohr-Wärmeübertrager platzoptimiert mit einer quasi adiabaten Hülle versehen, die platzsparend angebracht ist.
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Diese Erfindung ist insbesondere dadurch realisiert, dass die Bauteile im Bereich der Endlamellen eingeschäumt sind. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass ein Zwei-Komponenten-Schaum in einen dafür vorgesehenen Raum eingebracht wird und dieser Raum durch den Schäumprozess ausfüllt wird. Dabei werden die Bauteile wie die Kältemittelrohrabschnitte und/oder der Verteiler umschlossen und ein Schwingen dieser Bauteile im Betrieb der Wärmepumpe ist verhindert. Zudem werden die Bauteile durch den umliegenden Schaum wärmegedämmt und ein Bereifen der Bauteile ist während des Heizbetriebes verhindert. Der Verteiler kann auch ein Venturiverteiler sein und die Kältemittelrohre nach dem Verteiler Einspritzkapillaren.
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1 zeigt eine Wärmepumpe
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2 zeigt einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager mit Wärmedämmung
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3 zeigt einen Ausschnitt eines Lamellenrohr-Wärmeübertragers mit Verteiler
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4 zeigt einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager mit dargestellten Kältemittelrohren und
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5 zeigt einen Luftströmungsbereich eines Lamellenrohr-Wärmeübertragers.
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In 1 ist eine Wärmepumpe 100 gezeigt, die einen Lamellenrohr-Wärmeübertrager 340 aufweist. Der Lamellenrohrwärmeübertrager 340 weist einen Luftströmungsbereich 344 auf, in dem Kältemittelrohre 345 liegen. In der Darstellung gemäß 2 sind die einzelnen Lamellen 341 nicht dargestellt. An der vierten Seite 3422 sind mehrere Kältemittelrohrabschnitte 3451 gezeigt.
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Die in 1 dargestellte Luft-Wasser-Wärmepumpe 100 ist teilweise mit einer Front- 210, Rückwand 220 aber ohne Seitenteile dargestellt. Auf einem Boden 260 sind Komponenten der Wärmepumpe 100 aufgebaut, so sind der Verdichter 310 und der Verdampfer auf dem Boden 260 befestigt. Abgedeckt ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe 100 mit einem Deckel 250. Zwischen dem Boden 260 und dem Deckel 250 befinden sich im Ausführungsbeispiel vorzugsweise die Komponenten des Kältemittelkreislaufs 300. Der Lüfter 800 mitsamt Lüfterrad 801 ist vorteilhaft an einer Seiten-, Rück- oder Vorderwand 210, 220, dem Boden 260 oder dem Deckel 250 der Wärmepumpe 100 angeordnet. Eine Lüfterdüse 811 ist im Ausführungsbeispiel an einer teilweise dargestellten Front 210 angeschlossen. Die Lüfterdüse 811 bildet die Strömungsführung der Außenluft nach außen. Ein Außenluftstrom 820 wird von der Lüfterdüse 811 geführt.
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In 2 ist der Lamellenrohr-Wärmeübertrager 340 näher gezeigt. Er weist eine Anfangslamelle 343 und eine Endlamelle 342 auf. Dazwischen sind Lamellen 341 angeordnet, die nur in einem Teilbereich dargestellt sind. Die Anfangslamelle 343 weist eine vierte Seite 3432 und eine dritte Seite 3431 auf. Die Endlamelle 342 weist eine erste Seite 3421 und eine zweite Seite 3422 auf. Die Lamellen 341 sind zwischen der dritten Seite 3431 und der ersten Seite 3421 auf den Kältemittelrohren 345 aufgebracht, wobei die Kältemittelrohre 345 im Luftströmungsbereich 344 nicht gezeigt sind. Im Bereich der vierten Seite 3432 sind Kältemittelrohrabschnitte 3451 der Kältemittelrohre 345 gezeigt, die durch die Anfangslamelle 343 geführt sind und einen Bogen darstellen. Die Kältemittelrohrabschnitte 3451 treten somit aus dem Luftströmungsbereich 344 heraus.
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Über einen Kältemittelverteiler 347 erfolgt eine Aufteilung eines Kältemittelstroms in eine Anzahl von Kapillaren oder Kältemittelkapillaren 349. Die Kapillaren 349 sind zu einzelnen Kältemittelrohren 345 geführt, die dann durch den Luftströmungsbereich 344 führen und mit den Lamellen 341 verbunden sind. Die Kältemittelrohre 345 sind dann durch die Endlamelle 342 geführt und führen von dort aus wieder zurück zur Anfangslamelle 343. Die Kältemittelrohre 345 münden in ein Sammelrohr 350, in welchem verdampftes Kältemittel gesammelt wird.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 befinden sich die Kapillaren 349, das Sammelrohr 350, die Kältemittelrohrabschnitte 3451 sowie der Kältemittelverteiler 347 in einer zweiten Wärmedämmung 348, deren Ränder durch Strichlinien 3481 gezeigt sind. Desweiteren sind Kältemittelrohrabschnitte 3451, die durch die Endlamelle 342 geführt sind und wieder zurück zur Anfangslamelle 343 führen, von einer ersten Wärmedämmung 346 umschlossen. In 2 ist die zweite Wärmedämmung 348 durchsichtig gezeigt und von den Strichlinien 3481 sind die äußeren geometrischen Grenzen der Wärmedämmung dargestellt. Dies ist in 2 gemacht, um die Führung der Kältemittelrohre 345, der Kapillaren 349 sowie die Position des Kältemittelverteiler 347 und des Sammelrohrs 350 in der zweiten Wärmedämmung 348 darstellen zu können.
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In 3 ist weiterhin gezeigt, wie die Kältemittelrohre 345 im Luftströmungsbereich 344 geführt sind und in den Lamellen 341 liegen. Dazu zeigt 3 im Bereich des Luftströmungsbereichs einen Ausschnitt, in dem die Lamellen 341 nicht durchgezeichnet sind. Weiterhin ist in 3 gezeigt, wo Kältemittelanschlüsse 3452 am Lamellenrohrwärmeübertrager 340 angebracht sind.
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In 4 ist ein Lamellenrohr-Wärmeübertrager 340 ohne Lamellen 341 gezeigt, so dass der Verlauf der Kältemittelrohre 345 zwischen der Anfangslamelle 343 und der Endlamelle 342 zu sehen ist. Die Anfangslamelle 343 ist ebenfalls transparent bzw. durchsichtig gezeigt und nur deren Umrandung skizziert. Desweiteren ist die zweite Wärmedämmung 348 ebenfalls durchsichtig gezeigt, um die in die zweite Wärmedämmung 348 eingebundenen Bauteile zu zeigen.
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In 5 ist schräg schraffiert der Luftströmungsbereich gezeigt, der von einer oberen Linie 3441, einer rechten Linie 3442, einer linken Linie 3444 und einer unteren Linie 3443 eingefasst bzw. durch diese Linien 3441–3444 definiert ist.
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Der Luftströmungsbereich ist im Ausführungsbeispiel weiterhin durch die erste Wärmedämmung 346 und die zweite Wärmedämmung 348 definiert. Luft kann in erfinderischer Weise nicht an den Kältemittelrohrabschnitten 3451, den Kapillaren 349, und dem Kältemittelverteiler 347 entlang streichen. Durch die erste Wärmedämmung 346 und die zweite Wärmedämmung 348 kann ein von dem Lüfter 800 angesaugter Luftstrom 820 somit im Betrieb der Wärmepumpe nicht an der zweiten Seite 3422 und der vierten Seite 3432 entlang strömen. Ein somit in der Wärmepumpe 100 eingebauter Lamellenrohrwärmeübertrager 340 mit einer ersten Wärmedämmung 346 und einer zweiten Wärmedämmung 348, weist ein entsprechendes Gehäuse mit einer Rückwand 220 auf, die einen entsprechenden Ausschnitt aufweist, der in vorteilhafter Weise, dem Luftströmungsbereich 344 entspricht. Ein unerwünschter Nebenluftstrom, an den Endlamellen 342 und der Anfangslamellen 343 bzw. deren zweiten Seite 3422 und vierten Seite 3432 ist somit unterbunden. Unerwünschte Kühl-, Erwärmungs- oder Kondensationseffekte können daher an den von der ersten Wärmedämmung 346 und der zweiten Wärmedämmung 348 umschlossenen Bauteilen nicht erfolgen. Desweiteren ist insbesondere durch ein Einschäumen vermieden, dass die Kältemittelrohrabschnitte 3451, die Kapillaren 349 und/oder der Kältemittelverteiler 347 ins Schwingen geraten und Geräusche übertragen. Entstehende Geräusche werden zudem durch die erste Wärmedämmung 346 und die zweite Wärmedämmung 348 gedämmt und der Schall reduziert.
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Somit erfolgt durch die Wärmedämmung gleichzeitig eine Geräuschreduzierung und eine genaue Definition und Festlegung des Luftströmungsbereichs 344. Nebenluftstromströme können nicht an Kältemittelrohrabschnitte 3451, den Kältemittelverteiler 347, den Kapillaren 349 und auch nicht an den Kältemittelanschlüssen 3452 entlang streichen, da diese Bereiche von der ersten Wärmedämmung 346 und/oder von der zweiten Wärmedämmung 348 umschlossen sind.
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Desweiteren ist durch die erste Wärmedämmung 346 und die zweite Wärmedämmung 348 eine bessere Anlage und ein besserer Anschluss an die Rückwand 220 erreicht. Die Auflagefläche des Wärmeübertragers an der Rückwand 220 ist groß gegenüber einer Anlagefläche der Endlamelle 342 bzw. der Anfangslamelle 343.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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