DE10230075B4 - Wärmepumpen-Modul für eine Absorptionswärmepumpe - Google Patents

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Abstract

Wärmepumpen-Modul (1) für eine Adsorptionswärmepumpe, bestehend aus mindestens einem Adsorber / Desorber (2) und mindestens einem Verdampfer / Kondensator (3) in einem gemeinsamen, dichten Gehäuse (4). Um einen Wärmeübergang durch Strahlung zu minimieren, ist vorgesehen, dass sich zwischen dem Adsorber / Desorber (2) und dem Verdampfer / Kondensator (3) ein Strahlungsschutz (5), welcher zumindest zum größten Teil eine unmittelbare optische Verbindung zwischen dem Adsorber / Desorber (2) und dem Verdampfer / Kondensator (3) verhindert, befindet.

Description

  • In Adsorptionswärmepumpen wird in einem Desorber Kältemittel (meist Wasser) desorbiert und dieses Kältemittel in einem Kondensator kondensiert. Desorber und Kondensator bilden ein Wärmepumpen-Modul. Zeitgleich adsorbiert anderenorts ein Adsorber Kältemittel, das von einem Verdampfer verdampft wurde. Adsorber und Verdampfer bilden ein dem erstgenannten baugleiches Wärmepumpen-Modul.
  • Um desorbieren zu können, muss der Desorber erhitzt werden. Das Kältemittel wird dann aus dem Desorber desorbiert, gelangt zum Kondensator und wird an diesem kondensiert. Die Kondensation wird umso mehr begünstigt, je kühler der Kondensator ist. Der heiße Desorber und der kühle Kondensator müssen sich in einem dichten Gehäuse befinden. Um die Herstellkosten und den Bauraum zu minimieren, ist es vorteilhaft, wenn sich Desorber und Kondensator in einem kleinen Gehäuse dicht beieinander befinden. Hierdurch entsteht jedoch der Nachteil, dass ein Wärmeaustausch zwischen Desorber und Kondensator in Form von Wärmestrahlung stattfinden kann, was die Kondensationsfähigkeit des Kondensators vermindert.
  • Wird das Wärmepumpen-Modul adsorbierend betrieben, kann Wärmestrahlung vom heißen Adsorber zum kälteren Verdampfer gelangen, was dazu führt, dass ein Teil der bei der Adsorption freiwerdenden Wärme mittels Wärmestrahlung auf den Verdampfer übergeht und dort die Möglichkeit der Einkopplung von Umgebungswärme mindert.
  • Aus US 4 548 046 A ist eine Adsorptionsanlage mit Adsobern / Desorbern sowie Verdampfern / Kondensatoren bekannt. Zur Vermeidung von Wärmeaustausch via Wärmestrahlung zwischen diesen Elementen sind Zylinder zwischen den Adsobern / Desorbern sowie Verdampfern / Kondensatoren als Strahlungsschutz angeordnet. Aus US 4 548 046 A ist nicht bekannt, wie Kondensatablauf in Richtung des Verdampfers begünstigt werden kann. Ein ähnlicher zylindrischer Aufbau ist aus DE 197 30 698 A1 bekannt.
  • DE 199 02 695 A1 offenbart eine Adsorptions-Wärmepumpen-Modul mit horizontalem Strahlungsschutz.
  • Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Wärmepumpen-Modul der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem Verluste in den Wärmepumpen-Modulen durch Wärmestrahlung zwischen dem Desorber und dem Kondensator beziehungsweise Adsorber und Verdampfer weitestgehend vermieden und Kondensatablauf begünstigt werden.
  • Erfindungsgemäß wird dies bei einem Wärmepumpen-Modul der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.
  • Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird erreicht, dass bei der Desorption Wärmestrahlung nicht vom Desorber zum Kondensator gelangen kann, sondern vom Strahlungsschutz abgefangen wird. Bei der Adsorption wird verhindert, dass Strahlungswärme vom heißen Adsorber zum kälteren Verdampfer gelangt und somit die Möglichkeit der Einkopplung von Umgebungswärme gemindert wird. Es wird eine vorteilhafte Form des Strahlungsschutzes beschrieben, die sich dadurch auszeichnet, dass das Kältemittel gleichmäßig radial abgeleitet wird. Ist der Strahlungsschutz mehrteilig, so hat dies zur Folge, dass das Kondensat gleichförmiger über den Kondensator tropfen kann.
  • Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 kann erreicht werden, dass bei der Adsorption Kältemitteldampf durch den Strahlungsschutz vom Verdampfer zum Adsorber gelangen kann. Die Löcher müssen jedoch gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 klein sein, damit bei der Desorption kaum Wärmestrahlung durch die Löcher gelangen kann.
  • Die Merkmale des Anspruchs 4 ergeben den Vorteil, dass möglichst viel Wärmestrahlung vom Strahlungsschutz wieder zum Desorber beziehungsweise Adsorber reflektiert wird. Somit erhitzt sich der Strahlungsschutz wenig und strahlt selbst wenig Wärmestrahlung an den Kondensator beziehungsweise Verdampfer ab.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der 1 bis 3 der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Wärmepumpen-Modul mit ebenem Strahlungsschutz,
  • 2 ein erfindungsgemäßes Wärmepumpen-Modul mit kegelförmigen Strahlungsschutz und
  • 3 ein erfindungsgemäßes Wärmepumpen-Modul mit zentralem kegelförmigem Strahlungsschutz und darum ringförmig angeordneten Kegelstumpfmänteln.
  • Ein Wärmepumpen-Modul 1 für eine Adsorptionswärmepumpe gemäß 1 besteht aus einem Adsorber / Desorber 2 und einem Verdampfer / Kondensator 3 in einem gemeinsamen, dichten Gehäuse 4. Zwischen dem Adsorber / Desorber 2 und dem Verdampfer / Kondensator 3 befindet sich ein Strahlungsschutz 5, welcher zumindest zum größten Teil eine unmittelbare optische Verbindung zwischen dem Adsorber / Desorber 2 und dem Verdampfer / Kondensator 3 verhindert.
  • Das Wärmepumpen-Modul 1 kann desorbierend oder adsorbierend arbeiten. Zunächst wird die Desorption beschrieben: Heißes Wärmeträgermedium strömt in den Desorber 2, der zunächst mit dem Kältemittel Wasser gesättigt ist. Die zugeführte Wärme bewirkt, dass das Wasser desorbiert wird und somit den Desorber 2 verläßt. Der so entstehende Wasserdampf kondensiert im Kondensator 3 und gibt somit Wärme an ein Sole-Leitungssystem ab. Wärmestrahlung von dem heißen Desorber 2, die nach unten strahlt, wird von dem Strahlungsschutz abgefangen.
  • Bei der Adsorption ist der Adsorber 2 zunächst relativ trocken. Dem Verdampfer 3 wird Umgebungswärme zugeführt. Hierdurch wird Wasser, das sich um den Verdampfer 3 befindet, verdunstet. Der so entstehende Wasserdampf gelangt zum Adsorber 2, wodurch der Adsorber 2 sich erhitzt. Diese Wärme gibt der Adsorber 2 an einen Adsorber-Desorber-Kreislauf ab. Durch die Adsorption wird der Adsorber heißer; er ist stets heißer als der Verdampfer. Der Strahlungsschutz verhindert, dass Wärme in Form von Strahlung wieder vom Adsorber zum Verdampfer gelangt.
  • In 2 ist ein Wärmepumpen-Modul 1 für eine Adsorptionswärmepumpe mit einem kegelmantelförmigen Strahlungsschutz 6 zu sehen. Kondensat kann leicht radial von dem Strahlungsschutz 6 abfließen.
  • 3 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Strahlungsschutzes 7 mit einem kleinen Kegelmantel 8 und mehreren Kegelstumpfmänteln 9, welche um den Kegelmantel 8 angeordnet sind.

Claims (4)

  1. Wärmepumpen-Modul (1) für eine Adsorptionswärmepumpe, bestehend aus mindestens einem Adsorber / Desorber (2) und mindestens einem Verdampfer / Kondensator (3) in einem gemeinsamen, dichten Gehäuse (4), wobei sich zwischen dem Adsorber / Desorber (2) und dem Verdampfer / Kondensator (3) ein Strahlungsschutz (5, 6, 7) welcher zumindest zum größten Teil eine unmittelbare optische Verbindung zwischen dem Adsorber / Desorber (2) und dem Verdampfer / Kondensator (3) verhindert, befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsschutz (5, 6, 7) aus einem Kegelmantel (6, 8), der nach oben spitz zuläuft, und optional einem oder mehreren Kegelstumpfmänteln (9), welche um den Kegelmantel (8) angeordnet sind, besteht.
  2. Wärmepumpen-Modul (1) für eine Adsorptionswärmepumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsschutz (5, 6, 7) gelocht ist.
  3. Wärmepumpen-Modul (1) für eine Adsorptionswärmepumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher des Strahlungsschutzes (5, 6, 7) einen Durchmesser von maximal 1 mm aufweisen.
  4. Wärmepumpen-Modul (1) für eine Adsorptionswärmepumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsschutz (5, 6, 7) auf der dem Adsorber / Desorber (2) zugewandten Seite einen hohen Reflexionsgrad aufweist.
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