DE102021005383A1

DE102021005383A1 - Vorrichtung zum Erwärmen von Raumluft und einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102021005383A1
Application number: DE102021005383.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hartmann
Original assignee: Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2023-05-04
Also published as: CN117957409A; WO2023072424A1; AU2022379735A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Raumluft und einer Flüssigkeit. Über einen Lufteingang (1) und einen Luftausgang (2) gelangt Raumluft und über einen Flüssigkeitseingang (3) und einen Flüssigkeitsausgang (4) gelangt die Flüssigkeit hinein und heraus aus der Vorrichtung. Der Wärmeübertrager (6) überträgt von einer Energieeinheit (5) erzeugte thermische Energie in einem Wechselwirkungsbereich einer Mediumsleitung (8) auf die Flüssigkeit. Eine Fördervorrichtung (9) bewegt Flüssigkeit und/oder Luft zwischen einem Mediumsbehälter (7) und der Mediumsleitung (8). Eine Steuereinheit (10) steuert die Fördervorrichtung (9). In dem Fall, dass die Vorrichtung in einem Luft-Modus nur Raumluft erwär-men soll, die Steuereinheit (10) in einem Vorbereitungsschritt die Fördervorrichtung (9) so steuert, dass die Fördervorrichtung (9) Luft aus einem Luftpolster (11) im Mediumsbehälter (7) durch die Mediumsleitung (8) bewegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Raumluft und einer Flüssigkeit.
Im Stand der Technik ist es bekannt, thermische Energie aus der Verbrennung von beispielsweise Propan, Butan oder in den gasförmigen Zustand überführten Dieselkraftstoff zu gewinnen und über mindestens einen Wärmetauscher auf eine Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser oder Raumluft zu übertragen. Es ist auch bekannt, Raumluft und Flüssigkeit zu erwärmen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zum Erwärmen von Raumluft und einer Flüssigkeit vorzuschlagen, die eine Alternative zum Stand der Technik darstellt.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Erwärmen von Raumluft und einer Flüssigkeit, mit einem Lufteingang, einem Luftausgang, einem Flüssigkeitseingang, einem Flüssigkeitsausgang, einer Energieeinheit, einem Wärmeübertrager, einem Mediumsbehälter, einer Mediumsleitung, einer Fördervorrichtung und einer Steuereinheit, wobei über den Lufteingang zu erwärmende Raumluft in die Vorrichtung gelangt, wobei über den Luftausgang erwärmte Raumluft die Vorrichtung verlässt, wobei über den Flüssigkeitseingang zu erwärmende Flüssigkeit in die Vorrichtung gelangt, wobei über den Flüssigkeitsausgang erwärmte Flüssigkeit die Vorrichtung verlässt, wobei die Energieeinheit thermische Energie erzeugt, wobei der Wärmeübertrager die von der Energieeinheit erzeugte thermische Energie auf die Raumluft und/oder auf die Flüssigkeit überträgt, wobei der Mediumsbehälter dazu dient, die Flüssigkeit und Luft aufzunehmen, wobei die Mediumsleitung dazu dient, Flüssigkeit und Luft zu führen, wobei der Wärmeübertrager und die Mediumsleitung so ausgestaltet und relativ zueinander angeordnet sind, dass der Wärmeübertrager thermische Energie auf in der Mediumsleitung befindliche Flüssigkeit überträgt, wobei die Fördervorrichtung dazu dient, Flüssigkeit und/oder Luft von dem Mediumsbehälter zu der Mediumsleitung und von der Mediumsleitung zu dem Mediumsbehälter zu bewegen, wobei die Steuereinheit die Fördervorrichtung steuert, und wobei in dem Fall, dass die Vorrichtung in einem Luft-Modus nur Raumluft erwärmen soll, die Steuereinheit in einem Vorbereitungsschritt die Fördervorrichtung so steuert, dass die Fördervorrichtung Luft aus einem Luftpolster im Mediumsbehälter durch die Mediumsleitung bewegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt über Ein- und Auslässe für die zu erwärmende Raumluft und eine zu erwärmende oder zu erhitzende Flüssigkeit, z. B. Brauchwasser. In einem Mediumsbehälter können die Flüssigkeit und Luft gespeichert werden. Diese Luft ist dabei unterschiedlich zu der zu erwärmenden Raumluft und kann z. B. auch als Arbeitsluft oder Verdrängungsluft bezeichnet werden. Im Betrieb befindet sich somit im Mediumsbehälter die Flüssigkeit und die Luft in einem Luftpolster. Weiterhin können sowohl die Flüssigkeit als auch Luft durch eine Mediumsleitung geführt werden. Für den Transfer von Flüssigkeit und Luft zwischen Mediumsbehälter und Mediumsleitung ist eine Fördervorrichtung vorhanden. Diese Luft wird dabei in der Vorrichtung geführt und dient deren Betrieb. Ein Wärmeübertrager überträgt thermische Energie auf die Raumluft und/oder die Flüssigkeit. Erwärmt wird die Flüssigkeit, die durch die Mediumsleitung geführt wird. Entsprechend sind der Wärmeübertrager und die Mediumsleitung relativ zueinander angeordnet. Wie die folgenden Ausgestaltungen zeigen, erlaubt es die Vorrichtung, dass beispielsweise zwischen den zu erwärmenden Medien: also Flüssigkeit und Raumluft gezielt gewechselt werden kann. Vor einem Luft-Modus, in dem die Vorrichtung nur Raumluft erwärmen soll, wird die Mediumsleitung in Bezug auf die Flüssigkeit entleert. Dies geschieht, indem die Steuereinheit in einem Vorbereitungsschritt, also vor dem eigentlichen Luft-Modus, die Fördervorrichtung so steuert, dass die Fördervorrichtung Luft - also die Arbeitsluft - aus dem Luftpolster des Mediumsbehälters durch die Mediumsleitung bewegt. Dies dient der Entleerung der Mediumsleitung. Durch die Bewegung der Luft wird die Flüssigkeit quasi herausgedrückt oder verdrängt.
Eine Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mediumsbehälter, die Fördervorrichtung und die Mediumsleitung so ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, sodass eine Menge an Luft in dem Mediumsbehälter, der Fördervorrichtung und der Mediumsleitung im Wesentlichen konstant bleibt. Die Anordnung von Mediumsbehälter, Fördervorrichtung und Mediumsleitung ist somit so dicht, sodass keine Luft entweicht und diese Luft in dieser Anordnung zirkuliert. In einer Ausgestaltung ist auch die Art der Entnahme von Flüssigkeit aus dem Mediumsbehälter in Richtung Flüssigkeitsausgang so ausgeführt, dass die Luftmenge konstant bleibt. In einer alternativen Ausgestaltung besteht ein Zugang zu dem Mediumsbehälter, durch welchen Luft in den Mediumsbehälter gelangen kann.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in dem Vorbereitungsschritt die Fördervorrichtung Luft aus dem Luftpolster entnimmt und nach dem Passieren der Mediumsleitung wieder dem Mediumsbehälter zuführt. In dieser Ausgestaltung dient die Luft des Luftpolsters dazu, dass Flüssigkeit aus der Mediumsleitung ausgeleitet wird. Anschließend wird die Luft wieder in den Mediumsbehälter eingebracht, damit die Menge der Luft im Luftpolster im Wesentlichen konstant bleibt.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass in dem Fall, dass die Vorrichtung entweder nur Flüssigkeit oder Flüssigkeit und Raumluft erwärmen soll, die Steuereinheit so die Fördervorrichtung steuert, dass Flüssigkeit aus dem Mediumsbehälter zu der Mediumsleitung und von der Mediumsleitung zu dem Mediumsbehälter gelangt. Bei dieser Passage der Flüssigkeit durch die Mediumsleitung hindurch überträgt der Wärmeübertrager thermische Energie auf die Flüssigkeit.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in dem Fall, dass die Vorrichtung entweder nur Raumluft oder Flüssigkeit und Raumluft erwärmen soll, die Steuereinheit den Lufteingang und/oder den Luftausgang so steuert, dass Raumluft von dem Lufteingang über den Wärmeübertrager zu dem Luftausgang gelangt. Hierfür ist in einer Ausgestaltung ein entsprechendes Gebläse vorhanden. Diese Gebläse befördert Raumluft so, dass der Wärmeübertrager thermische Energie auf die Raumluft überträgt und sie dadurch erwärmt. Entsprechend steuert in einer Ausgestaltung die Steuereinheit entsprechend das Gebläse.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Energieeinheit durch das Verbrennen eines Brennstoff-Luft-Gemischs und/oder durch die Umwandlung elektrischer Energie thermische Energie erzeugt.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung.

Die 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Erwärmen von Raumluft und einer Flüssigkeit.
Die Raumluft gelangt durch den Lufteingang 1 in die Vorrichtung und verlässt sie erwärmt durch den Luftausgang 2. Die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser tritt über den Flüssigkeitseingang 3 in die Vorrichtung ein und verlässt sie erwärmt (oder erhitzt) über den Flüssigkeitsausgang 4. Die thermische Energie für die Erwärmung wird von der Energieeinheit 5 in der dargestellten Variante durch die Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemischs erzeugt. Die thermische Energie überträgt der Wärmeübertrager 6 je nach Modus auf die Raumluft oder auf die Flüssigkeit oder beispielsweise sowohl auf die Raumluft als auch auf die Flüssigkeit. Hierfür wird die Raumluft von dem Lufteingang 1 durch ein Gebläse 12 entlang oder vorbei an dem Wärmeübertrager 6 zu dem Luftausgang 2 geführt. Für die Flüssigkeit ist ein Mediumsbehälter 7 vorgesehen, der mit dem Flüssigkeitseingang 3 und dem Flüssigkeitsausgang 4 und einer Mediumsleitung 8 verbunden ist. Die Flüssigkeit, die die Mediumsleitung 8 passiert, kann von dem Wärmeübertrager 6 thermische Energie aufnehmen. Der Fluss der Flüssigkeit wird von der Fördervorrichtung 9 bewirkt, die beispielsweise mindestens eine Pumpe umfasst. Gesteuert wird die Fördervorrichtung 9 durch die Steuereinheit 10, die in dieser Ausgestaltung auch ausgehend von Einstellung eines Benutzers zwischen den unterschiedlichen Betriebsmodi wechselt.
Für den Wechsel zwischen den Modi ist ein Luftpolster 11 in dem Mediumsbehälter 7 vorhanden. Der Mediumsbehälter 7 wird somit nicht vollständig mit der Flüssigkeit befüllt, sondern es verbleibt ein Bereich für die Luft. Bevor im Luft-Modus nur die Raumluft erwärmt wird, wird zunächst die Mediumsleitung 8 in Bezug auf die Flüssigkeit weitgehend entleert. Dafür wird von der Fördervorrichtung 9 Luft aus dem Luftpolster 11 durch die Mediumsleitung 8 hindurch geführt. Damit geht einher, dass die Fördervorrichtung 9 nicht nur Flüssigkeit, sondern auch Luft fördern kann. Nach der Vorbereitungsschritt wird in dem Luft-Modus die Luft erwärmt.
Bezugszeichenliste

1: Lufteingang
2: Luftausgang
3: Flüssigkeitseingang
4: Flüssigkeitsausgang
5: Energieeinheit
6: Wärmeübertrager
7: Mediumsbehälter
8: Mediumsleitung
9: Fördervorrichtung
10: Steuereinheit
11: Luftpolster
12: Gebläse

Claims

Vorrichtung zum Erwärmen von Raumluft und einer Flüssigkeit, mit einem Lufteingang (1), einem Luftausgang (2), einem Flüssigkeitseingang (3), einem Flüssigkeitsausgang (4), einer Energieeinheit (5), einem Wärmeübertrager (6), einem Mediumsbehälter (7), einer Mediumsleitung (8), einer Fördervorrichtung (9) und einer Steuereinheit (10), wobei über den Lufteingang (1) zu erwärmende Raumluft in die Vorrichtung gelangt, wobei über den Luftausgang (2) erwärmte Raumluft die Vorrichtung verlässt, wobei über den Flüssigkeitseingang (3) zu erwärmende Flüssigkeit in die Vorrichtung gelangt, wobei über den Flüssigkeitsausgang (4) erwärmte Flüssigkeit die Vorrichtung verlässt, wobei die Energieeinheit (5) thermische Energie erzeugt, wobei der Wärmeübertrager (6) die von der Energieeinheit (5) erzeugte thermische Energie auf die Raumluft und/oder auf die Flüssigkeit überträgt, wobei der Mediumsbehälter (7) dazu dient, Flüssigkeit und Luft aufzunehmen, wobei die Mediumsleitung (8) dazu dient, Flüssigkeit und Luft zu führen, wobei der Wärmeübertrager (6) und die Mediumsleitung (8) so ausgestaltet und relativ zueinander angeordnet sind, dass der Wärmeübertrager (6) thermische Energie auf in der Mediumsleitung (8) befindliche Flüssigkeit überträgt, wobei die Fördervorrichtung (9) dazu dient, Flüssigkeit und/oder Luft von dem Mediumsbehälter (7) zu der Mediumsleitung (8) und von der Mediumsleitung (8) zu dem Mediumsbehälter (7) zu bewegen, wobei die Steuereinheit (10) die Fördervorrichtung (9) steuert, und wobei in dem Fall, dass die Vorrichtung in einem Luft-Modus nur Raumluft erwärmen soll, die Steuereinheit (10) in einem Vorbereitungsschritt die Fördervorrichtung (9) so steuert, dass die Fördervorrichtung (9) Luft aus einem Luftpolster (11) im Mediumsbehälter (7) durch die Mediumsleitung (8) bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mediumsbehälter (7), die Fördervorrichtung (9) und die Mediumsleitung (8) so ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, sodass eine Menge an Luft in dem Mediumsbehälter (7), der Fördervorrichtung (9) und der Mediumsleitung (8) im Wesentlichen konstant bleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Vorbereitungsschritt die Fördervorrichtung (9) Luft aus dem Luftpolster (11) entnimmt und nach dem Passieren der Mediumsleitung (8) wieder dem Mediumsbehälter (7) zuführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Fall, dass die Vorrichtung entweder nur Flüssigkeit oder Flüssigkeit und Raumluft erwärmen soll, die Steuereinheit (10) so die Fördervorrichtung (9) steuert, dass Flüssigkeit aus dem Mediumsbehälter (7) zu der Mediumsleitung (8) und von der Mediumsleitung (8) zu dem Mediumsbehälter (7) gelangt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung ferner ein Gebläse (12) zum Fördern der Raumluft von dem Lufteingang (1) zu dem Luftausgang (2) aufweist.