DE202006017196U1

DE202006017196U1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE202006017196U1
Application number: DE200620017196
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2016-11-11

Abstract

Wärmetauscher für die Abgabe von Wärme oder Kälte an die Umwelt insbesondere der Wärme oder Kälte einer im Wärmetauscher des Kondensators eines Klimageräts erwärmten oder im Wärmetauscher des Verdampfers eines Klimagerätes abgekühlten Flüssigkeit dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher aus mit Halterung aufgewickeltem Kunststoffrohr besteht, das in einem Gehäuse angeordnet ist, das am unteren Ende verschließbare Öffnungen für Zuluft und am oberen Ende verschließbare Öffnungen für Abluft besitzt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher für die indirekte Kühlung eines Kondensators (Verflüssigers) oder die indirekte Erwärmung des Verdampfers eines Klimagerätes.
Klimageräte für die Kühlung oder die Erwärmung z.B. in Gebäuden bestehen im Wesentlichen aus Verdichter, Kondensator (Verflüssiger) und Verdampfer. Im Kühlbetrieb wird im Verdampfer die Kälte zur Kühlung erzeugt, mit einem Wärmetauscher auf ein Transportmedium wie Luft oder Flüssigkeit geladen und an den Anwendungsort transportiert. Dabei entsteht im Kondensator Wärme, die abgeführt werden muss.
Im Wärmebetrieb (Heizbetrieb) wird die im Verflüssiger entstehende Wärme mit einem Wärmetauscher auf ein Transportmedium wie Luft oder Flüssigkeit geladen und an den Anwendungsort transportiert. Dabei entsteht im Kondensator Kälte, die abgeführt werden muss.
Ein umschaltbarer Sekundärkreislauf kann im Kühlbetrieb also Wärme vom Kondensator abführen und im Heizbetrieb Kälte vom Verdampfer abführen und über einen zweiten Wärmetauscher Wärme oder Kälte an die Umwelt abgeben.
Ein Klimagerät dieser Art ist z.B. in der Offenlegungsschrift DE 195 09716 A1 beschrieben. Ein Wärmetauscher, der sowohl die beim Kühlbetrieb im Kondensator anfallende Wärme als auch die im Heizbetrieb im Verdampfer anfallende Kälte auf einem zweiten Kreislauf übertragen kann ist z.B. in der Offenlegungsschrift DE 3302 649 A1 beschrieben.
Es ist Stand der Technik den zweiten Wärmetauscher des Sekundärkreislaufes für die Abgabe der Kondensationswärme an die Umwelt wie im Gebrauchsmuster DE 295 21370 U1 beschrieben im Erdreich vorzusehen oder als frei in der Luft befindliches Rohrbündel auszubilden.
Aufgabenstellung
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, insbesondere für Fälle bei denen ein Wärmetauscher im Erdreich wegen örtlicher Gegebenheiten nicht möglich ist, einen Wärmetauscher, der z.B. frei auf einem Gebäude stehen könnte, für die Abgabe von Wärme oder Kälte an die Umwelt zu gestalten. Der Wärmetauscher soll gute Funktion mit preiswerter Herstellbarkeit und Geräuschlosigkeit verbinden.
Lösung
Die Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Untersansprüchen angegeben.
Der Wärmetauscher besteht aus einem Wickel aus Kunststoffrohr und einem Gehäuse. Die Form des Wickels kann rund, oval oder kastenförmig mit abgerundeten Ecken sein. Der Wickel ist erfindungsgemäß senkrecht oder waagrecht in einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse ist für eine gute Aufnahme von Sonnenwärme ausgebildet. Dafür sind die Seitenwände und das Dach wellenförmig oder z.B. mit Wellen in Trapezform ausgebildet. So kann Sonnenwärme auch bei schräger Einstrahlung gut in das Innere des Gehäuses gelangen. Das Material des Gehäuses kann sowohl strahlungsdurchlässig als auch dunkel, absorbierend ausgebildet sein. Das Gehäuse hat erfindungsgemäß am unteren Ende und am oberen Ende Öffnungen, die mechanisch oder elektrisch z.B. durch Schieber geschlossen werden können.
Soll Kondensationswärme an die Umwelt abgegeben werden – Kühlbetrieb des Klimagerätes – dann sind die Öffnungen des Gehäuses offen. Die Wärme des durch den Wickel fließenden Wärmeträgers erwärmt die das Rohr umgebende Luft. Die warme Luft steigt auf und entweicht durch die oberen Öffnungen. Durch die unteren Öffnungen strömt kalte Luft in das Gehäuse nach. Es bildet sich ein Luftstrom wie in einem Schornstein aus. Scheint die Sonne, wird der Luftstrom durch die Sonnenwärme die in das Gehäuse gelangt, noch verstärkt. Der Luftstrom dient zur Kühlung. Er wird ohne Ventilator durch die Schachtbildung im Gehäuse mit den Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnungen erzeugt. Die Kühlung des Wärmetauschers der Erfindung arbeitet geräuschlos als „stiller" Wärmetauscher.
Ist der Wickel aufrecht im Gehäuse angeordnet, so wird der Wärmetauscher zweckmäßig im Gegenstromprinzip betrieben. Der heiße Wärmeträger strömt vom Kondensator kommend oben in den Wickel, wo die aufgewärmte Luft aus dem Gehäuse tritt. Unten, im Eintrittsbereich der kalten Luft, ist der Wärmeträger im Wickel schon vorgekühlt. Über die ganze Länge des Wickels besteht Temperaturdifferenz zwischen strömender Luft und fließendem Wärmeträger und damit Kühlung.
Läuft das Klimagerät im Heizbetrieb muss der Wärmetauscher Kälte des Verdampfers an die Umwelt abgeben. Dafür ist er insbesondere in der Übergangszeit zwischen Sommer und Winter geeignet. Für diesen Betrieb können die Öffnungen des Gehäuses mechanisch oder elektromechanisch z.B. mit Schiebern geschlossen werden und die von der Sonne in das Gehäuse eingestrahlte Energie genutzt werden. Die von der Sonne aufgenommene Energie ist proportional zu der bestrahlten Fläche. Das Gehäuse kann mehrwandig ausgebildet werden und für optimale Wärmeaufnahme nach den Möglichkeiten des vorhandenen Platzes elektromechanisch oder mechanisch vergrößert werden. Auch in diesem Betrieb arbeitet der Wärmetauscher als stiller Wärmetauscher.
Beschreibung einer Ausführung
Eine Ausführung der Erfindung wird an Hand der 1, 2, und 3 beschrieben. 1 zeigt im Prinzip das Schnittbild eines Wickels aus Kunststoffrohr in einem Gehäuse mit z.B. durch Schieber verschließbaren Lufteintrittsöffnungen unten und verschließbaren Luftaustrittsöffnungen oben.
2 zeigt das Schnittbild einer der Möglichkeiten Kunsstoffrohr für die Funktion Wärmetauscher nach 1 aufzuwickeln.
3 zeigt das Prinzip der Aufnahme von schräger Sonneneinstrahlung durch eine als trapezfömige Welle ausgebildete Fläche.
Zu 1 und 3
Im Gehäuse (6) steht der Wickel aus Kunststoffrohr (2) mit seiner Halterung (1). Das Klimagerät laufe in der Betriebsart Kühlen. Durch den Wickel aus Kunststoffrohr (2) fließt der im Kondensator erhitzte Wärmeträger. Er soll Wärme an die Umgebung abgeben. Die Schieber (7) (8) (9) und (10) sind zurückgeschoben, sodass die Lufteintrittsöffnungen (11) frei sind. Die Luft im Gehäuse (6) erwärmt sich über den heißen Wickel aus Kunststoffrohr (2) und steigt nach oben. Die warme Luft entweicht als Luftstrom (5) aus den oberen Öffnungen (11) kalte Luft (4) strömt durch die unteren Öffnungen (3) nach.
Durch die Schornsteinwirkung des Raumes zwischen Gehäuse (6) und dem Wickel aus Kunststoffrohr (2) bildet sich ein stetiger Luftstrom (4), (5) aus, der den Wärmeträger im Wickel aus Kunststoffrohr (2) kühlt. Die Entstehung des Luftstroms wird durch die geometrischen Abmessungen zwischen Gehäuse (6) und dem Wickel aus Kunststoffrohr (2) sowie den Lufteintrittsöffnungen (3) und den Luftaustrittsöffnungen (11) ohne Ventilator geräuschlos erzeugt. Gehäuse (6) und Wickel aus Kunststoffrohr (2) bilden einen „stillen Wärmetauscher".
Soll das Klimagerät in der Übergangszeit zwischen Sommer und Winter oder Winter und Sommer im Heizungsbetrieb arbeiten, dann muss der Wärmetauscher den Wärmeträger, der vom Verdampfer abgekühlt wurde, erwärmen. Er muss anders ausgedrückt Kälte an die Umwelt abgeben.
Bei guter Sonneneinstrahlung können die Schieber (7), (8), (9) und (10) geschlossen werden und die Wärme, die sich im Gehäuse (6) staut, genutzt werden. Für diesen Betrieb ist es besonders vorteilhaft die Wand des Gehäuses (6) wie es in 3 als Form (12) gezeigt ist als trapezförmige Welle auszubilden, um auch schräg einfallende Strahlungen (13) der Sonne gut zu nutzen.
Aber auch dieser Betrieb ist je nach Umgebungstemperatur mit offenen Lufteintritts- und -austrittsöffnungen (3) und (11) möglich. Dann fließen die Luftströme (5) und (4) in entgegengesetzte Richtung.
Zu 2
Die 2 zeigt eine der Möglichkeiten, den Wickel aus Kunststoffrohr (2) in 1 zu bilden. Der abgebildete Wickel wird durch gerade lange Seiten und halbe Kreisbögen gebildet. Werden die geraden Seiten mit der Länge L z.B. zu 2 m gewählt und der Kreisdurchmesser zu 1 m gewählt, dann ist eine Windung 7 m lang. Damit ergeben 10 Windungen 70 m aufgewickeltes Kunststoffrohr für einen effektiven Wärmetauscher.
Dies ist ein Beispiel. Die Dimensionierung muss sich nach Leistungsbedarf und Aufstellungsort richten. Der Wickel könnte auch rund ausgeführt sein, oder durch zwei ineinander gewickelte Spiralen gebildet werden. Er könnte senkrecht wie auch waagrecht angeordnet sein. Das Gehäuse muss der Wickelform angepasst sein.

Claims

Wärmetauscher für die Abgabe von Wärme oder Kälte an die Umwelt insbesondere der Wärme oder Kälte einer im Wärmetauscher des Kondensators eines Klimageräts erwärmten oder im Wärmetauscher des Verdampfers eines Klimagerätes abgekühlten Flüssigkeit dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher aus mit Halterung aufgewickeltem Kunststoffrohr besteht, das in einem Gehäuse angeordnet ist, das am unteren Ende verschließbare Öffnungen für Zuluft und am oberen Ende verschließbare Öffnungen für Abluft besitzt.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Wickels aus Kunststoffrohr im Gehäuse rund oder oval oder kastenförmig mit abgerundeten Ecken ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen des Gehäuses im Betrieb offen oder z.B. über Schieber geschlossen sein können.
Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mehrwandig ausgebildet ist und für großflächige Aufnahme der Sonnenenergie mechanisch oder elektromagnetisch vergrößert werden kann.
Wärmetaucher nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewandung für eine gute Aufnahme der Sonnenenergie trapezförmig ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Wickel aus Kunststoffrohr im Gehäuse senkrecht angeordnet ist.
Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Wickel aus Kunststoffrohr im Gehäuse waagerecht angeordnet ist.
Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 bis 7 durch gekennzeichnet, dass der Wickel aus Kunststoffrohr und das Gehäuse konisch ausgebildet sind.
Wärmetauscher nach Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der im Wärmetauscher fließende Wärmeträger durch Schwerkraft angetrieben wird.
Wärmetauscher nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der im Wärmetauscher fließende Wärmeträger umgepumpt wird.