DE2061618A1

DE2061618A1 - Vorrichtung zum Klimatisieren von Räumen

Info

Publication number: DE2061618A1
Application number: DE19702061618
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: SCHRAG KG EUGEN
Current assignee: SCHRAG KG EUGEN
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1972-07-06

Description

DIPL-i':;-\ R. -E^ENXB

D&-!N". F?, W. ΐνϋϊίΕΙΜ , Stuttgart, den H. Dez. 1970

7CC»iü) iiiiti£j-2iri-l ' Dr.W/E

Gymnaciumitr. 31B TeL 07Π09Π33

Betr.: Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung D 3851

Ann.: Eugen Schräg KG

' Apparatebau

7333 Ebersbach/ffils
Hauptstraße 112

Vorrichtung zum Klimatisieren von Räumen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klimatisieren von Räumen, durch die in einem oder mehreren Räumen die Umluft gekühlt oder erwärmt wird, und die als Kondensator und Verdampfer für ein Kältemittel dienende Wärmetauscher mit zugeordneten Gebläsen aufweist«

Um bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art, die nach dem Prinzip einer Wärmepumpe arbeiten, d.h. keine getrennten Heiz- und Kühlaggregate besitzen, eine Umsteuerung von der Raumkühlung zur Raumbeheizung zu ermöglichen, wird das Kältemittel über Vierwegeventile derart umgesteuert, daß jeder der beiden Wärmetauscher einmal als Verdampfer und einmal als Kondens-ator wirkt. Die hierzu erforderlichen Vierwegeventile sind relativ teuer und nicht genügend betriebssicher. Außerdem be-

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dingt es einen hohen Aufwand, beide Wärmetauscher so auszugestalten, daß sie sowohl als Verdampfer als auch als Kondensator wirken können. Hierzu ist es zumindest erforderlich, daß jeder der Wärmetauscher ein Expansionsventil erhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein Umschalten von Raumbeheizung auf Raumkühlung einwandfrei und "betriebssicher durchgeführt werden kann., wobei sich die Vorrichtung durch eine besonders einfache bauliche Gestaltung auszeichnen soll.

Die Erfindung besteht darin, daß·ein Wärmetauscher nur als Verdampfer und ein Wärmetauscher nur als Kondensator für das ständig in gleicher Richtung geförderte Kältemittel ausgebildet ist, während die Luftströmung umschaltbar und wechselweise über die beiden Wärmetauscher führbar ist. Diese nach dem Prinzip einer Wärmepumpe arbeitende Vorrichtung bedingt insofern einen geringen Herstellungsaufwand, als die Wärmetauscher nur für ihre spezielle Funktion als Verdampfer oder als Kondensator ausgebildet werden* brauchen und sich die Umsteuerung der Luftströmung mit einfachen und betriebssicheren Mitteln durchführen läßt.

Baulich vorteilhaft ist es, wenn die Wärmetauscher und die jeweils zugehörigen Gebläse zu Baueinheiten zusammengefaßt sind, denen ein mit Steuermitteln, vorzugsweise Luftklappensteuerungen, ausgerüstetes Leitungssystem zugeordnet ist, das je zwei Verbindungen zu dem oder zu den zu klimatisierenden Räumen und zu der Außenluft aufweist. Günstig ist es, wenn das Leitungssystem wahlweise schaltbare Anschlüsse zu den Eingängen und Ausgängen der Baueinheiten und zu dem oder den zu klimatisierenden Räumen und der Außenluft besitzt. Bei dieser Ausführungsform genügen einfaohe Luftklappen um die Umsteuerungen vorzunehmen, da je-

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weils nur eine Öffnung freigegeben oder verschlossen werden muß.

Zum Erwärmen bzw. Kühlen der Raumluft kann der als Kondensator wirkende Wärmetauscher über das Leitungssystem nur in einen von der Raumluft und der als Verdampfer wirkende Wärmetauscher nur in einen von der Außenluft durchströmten Kreislauf eingesetzt sein oder umgekehrt.. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann -die Vorrichtung zum Zuführen von gekühlter oder geheizter Frischluft ausgenutzt werden, wenn das Leitungssystem entsprechend geschaltet ist.

Die bekannten, nach dem Prinzip einer Wärmepumpe arbeitenden Vorrichtungen zum Klimatisieren von Räumen sind in ihrer Anwendung in der Regel auf Gegenden beschränkt, in. denen die Außenluft nicht unter einen bestimmten Temperaturwert absinkt, da eine Raumbeheizung nicht mehr sinnvoll möglich ist, wenn der Außenluft noch Wärme unterhalb von +7⁰C entzogen werden muß, was zu der Gefahr einer Eisbildung an dem.als Verdampf er wirkenden Wärmetauscher führen würde.

.In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es daher vorteilhaft sein, dem als Kondensator dienenden Wärmetauscher vorzugsweise mehrere Heizregister zuzuordnen. Hierdurch wird erreicht, daß bei niedrigen Außentemperaturen eine ausreichende Beheizung durch eine Zusatzheizung erzielt werden kann, ohne daß ein Flüssigkeitsschlag für den Verdichter und eine zu große Änderung der Druckstufe auftritt. Dabei können die Heizregister elektrisch heizbar sein. Durch diese Maßnahme eignet sioh die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders für Gegenden, in denen als Energie nur elektrischer Strom zur Verfügung steht.

Besonders vorteilhaft kann auch vorgesehen werden, daß eine mit dem Leitungssystem verbundene Öffnung des Raumes, die mit dem Eingang des als Kondensator v/irkenden Wärmetauschers und dem

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Ausgang des als Verdampfer wirkenden Wärmetauschers verbindbar ist, im Bereich unter der Decke.des oder der zu klimatisierenden Räume liegt. Ebenso zweckmäßig ist es, wenn eine zweite öffnung des Raumes, die mit dem Eingang des als Verdampfer wirkenden Wärmetauschers und mit dem Ausgang des als Kondensator v/irkenden Wärmetauschers verbindbar ist, im Bereich des Bodens des oder der zu klimatisierenden Räume angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß bei der Raumbeheizung der Lufteintritt von unten her in den Raum erfolgt, so daß ein günstiges Strömungs-- ^ profil und eine gleichmäßige Temperatur in dem Raum entsteht. ' Bei der Kühlung wird die zugeführte Luft von oben eingebracht,' die dann nach unten ebenfalls mit einem günstigen Strömungsprofil absinkt und auch eine gleichmäßige Raumtemperatur bewirkt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bestimmten Steuerstellung und

Pig. 2

bis 4 die Vorrichtung nach Pig. 1 in weiteren möglichen . . W Steuerstellungen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet nach dem Prinzip einer Wärmepumpe, Sie besitzt einen geschlossenen Kreislauf für ein Kältemittel, das in flüssigem Zustand einem als Verdampfer wirkenden Wärmetauscher 1 zugeführt wird, dem ein das Kältemittel komprimierender Verdichter, 2 nachgeschaltet ist, von dem aus das Kältemittel einem als Kondensator wirkenden Wärmetauscher 5 zugeführt wird, von dem es dann über ein Regulierventil wieder zu dem Wärmetauscher 1 gelangt. In dem Wärmetauscher 1 nimmt das Kältemittel die notwendige Ver-■ dampfungswärme auf, während es im Wärmetausph^r 3 Wärme ab- _:;

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gibt, Das Aufnehmen und Abgeben von Wärme der Wärmepumpe wird zum Klimatisieren eines Raumes 4 ausgenutzt. Hierzu werden von Gebläsen 5 und 6 Luftströmungen durch die Wärmetauscher 1 und hindurch erzeugt. Die Gebläse 5 und β und die Wärmetauscher 1 und 3, denen jeweils ein Diffusor 7 und ein Filter 8 vorgeschaltet sind, sind als Baueinheiten ausgebildet. Sie stehen über ein Leitungssystem mit dem Raum 4 und der Außenluft in Verbindung.

Der Raum 4 weist je eine Öffnung 9 und 10 im Bereich seiner ä Decke und seines Bodens auf. Von der Öffnung 10 führt eine Leitung 11 über eine verstellbare Luftklappe 12 zu einer Leitung 13, die zu dem Diffusor 7 des Wärmetausehers 1 führt. Das Gebläse 5 des Wärmetauschers 1 ist über eine eine verstellbare Luftklappe 14 aufweisende·. Leitung 15 und eine Leitung 16 mit der Verbindung 9 des Raumes 4 verbunden. Der Diffusor 7 des Wärmetauschers 3 steht über eine Leitung" 17» eine Luftklappe und eine L-eitung 1,9 mit der Außenluft in Verbindung. Das Gebläse 6 des Wärmetauschers 3 ist über das Gehäuse 20 des Verdichters und eine Luftklappe 21 mit einer Leitung 22 verbunden. An die Leitung 22 schließt eine weitere Leitung 23 und an diese eine Leitung 24 an, die mit der Außenluft in Verbindung steht. Eine ' verstellbare Luftklappe 25 verschließt die Leitung 13 gegenüber der Leitung 23. \

Durch das Leitungssystem und die in Pig. 1 dargestellte Stellung der Luftklappen 12, 14, 18, 21 und 25 wird erreicht, daß durch die Vorrichtung aus dem Raum 4 Luft abgesaugt und, nach einem Abkühlen wieder .zugeführt wird. Dabei erfolgt das Absaugen im Bereich des Bodens des Raumes 4 über die Öffnung 10 und das Zuführen der gekühlten Luft im Bereich der Decke über die Öffnung 9* Es ergeben sich zwei voneinander unabhängige Luftströmungen, die durch,die Pfeile 26 und 27 gekennzeichnet sind* Das Gebläse 5 säugt über den Wärmeiäuscher i den Filter 8, den Diffusor 7_f

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die leitung 13 und die leitung 11 über die Öffnung 10 aus dem Raum 4 luft afc. In dem Wärmetauscher 1 wird die zur Verdampfung des Kältemittels erforderliche Wärme der Luft entzogen, die dann von dem Gefcläse 5 über die Leitungen 15 und 16 der Öffnung 9 wieder zugeführt wird. Gleichzeitig saugt das Gefcläse 6 üfcer den Wärmetauscher 3, den Filter 8, den Diffusor 7 und üfcer die Leitungen 17 und 19 von außen frischluft an. Diese Frischluft wird in dem. als Kondensator wirkenden Wärmetauscher 3 erwärmt und von dem Gefcläse 6 üfcer das Gehäuse 20 und die Leitungen 22, 23 und 24- wieder nach außen gefördert.

Mit der in Pig. 2 dargestellten Stellung der Luftklappen und Verfcindung der Leitungen des Leitungssystemes wird eine Beheizung des Raumes 4 durchgeführt. Die Luft wird aus dem Raum afcgezogen ,und üfcer den als Kondensator wirkenden und Wärme abgefcenden Wärmetauscher 3 wieder zurück in den Raum 4 geführt. Das Gefcläse 6 saugt üfcer den Wärmetauscher 3» den Filter 8 und den Diffusor 7 Luft an. Der Diffusor 7 ist üfcer eine verstellfcare Luftklappe 28 und eine Verfcindungsleitung 29 mit der Leitung 16 verbunden, die an die Öffnung 9 im Bereich der Decke des Raumes 4 angeschlossen ist. Die Luftklappe 28 verschließt die Leitung 17, so daß.in dieser Stellung üfcer die Verfcindungsleitung 29. und die Leitung 16 von der Öffnung 9 die Luft afcgesäugt wird. Das Gefcläse 6. fördert die Luft in das Gehäuse 20, das mit der Luftklappe 21 gegenüber der Leitung 22 verschlossen

ist. Die Luftklappe 12 des Gehäuses 20 ist geöffnet und gifct die Leitung 11 frei, die zu der Öffnung 10 im Bereich des Bodens des Raumes 4 führt. Diese Luftströmung ist mit den Pfeilen 30 angedeutet. Das Zuführen der geheizten Luft im Bereich des Bodens des Raumes 4 "bewirkt ein günstiges Strömungsprofil und eine gleichmäßige Temperaturverteilung.

Gleichzeitig wird eine zweite Luftströmung erzeugt, die mit

den Pfeilen 31 angedeutet ist. Das Gefcläse 5 des Wärmetauschers

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saugt über den Wärmetauscher 1, den Filter 8, den Diffusor 7 und die Leitungen 23 und 24 Frischluft von außen an. Der Frischluft wird in dem als Verdampfer wirkenden Wärmetauscher 1 Wärme entzogen. Die gekühlte Frischluft wird von dem Gebläse 5 über die Leitung 15 zu einer Leitung 17 gefördert, da die Luftklappe 14 die Verbindung zu der Leitung 16 versperrt. Die Leitung 17 .mündet in der Leitung 19, über die die Luft nach außen abgegeben ward· .

Da die Heizleistung der Wärmepumpe insbesondere durch die Temperatur der in Richtung der Pfeile 31 strömenden Frischluft begrenzt sein kann, sind dem Wärmetauscher 3 ein Vorheizregister 33 und ein Nachheizregister 34 zugeordnet, durch die eine zusätzliche Heizung der Luft des Raumes 4 vorzugsweise durch' elektrisches Aufheizen erzielbar ist, was insbesondere dann der Fall sein wird, wenn die Temperatur der Außenluft im Bereich von O⁰C liegt un<
Wärmetaus eher be st eht,

reich von O⁰C liegt und damit eine Vereisungsgefahr für den

Mit der Anordnung nach Fig. 3 ist es möglich, ein Aufheizen des Raumes 4 durch Zuführen von aufgeheizter Frischluft durchzuführen. Auch hierbei werden zwei voneinander unabhängige Luftströmungen geschaffen, die durch die Pfeile 35 und 36 an- , gedeutet sind. Da die Leitung 13 durch die Stellung der Luft- ™ klappe 25 verschlossen ist, saugt das Gebläse 5 des Wärmetauschers 1 über den Filter 8 und den Diffusor 7 mit der Leitung 23 Luft an. ^Die Leitung 23 ist durch eine in der Leitung 24 befindliche geschlossene Luftklappe 3.7 nach außen verschlossen, jedoch über eine Leitung 38 mit der Verbindung 9 zu dem Raum.4 verbunden, so daß oben aus dem Raum 4 von dem Gebläse 5 Luft abgesaugt wird. In diese Leitung 38 mündet vor der Verbindung 9 die Leitung 16, die in dieser Stellung durch eine Luftklappe 39 verschlossen ist. In dem Wärmetauscher 1 wird . der angesaugten Raumluft Wärme entnommen,"die anschließend von

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dem Gebläse 5 über die Leitungen 15, 17 und 19 nach außen ab- . gegeben wird. Eine der abgesaugten und nach außen abgegebenen Raumluft entsprechende Menge Frischluft wird von außen angesaugt, über den Wärmetauscher 3 aulgeheizt und dem Raum 4 zugeführt. Hierzu ist der Diffusor 7 des Wärmetauschers 3 über die Luftklappe 28 und die Verbindungsleitung 29 mit der Leitung 16 verbunden, die eine Abzweigung 40 aufweist, die vor der Luftklappe 37 mit der Leitung 24 und damit mit der Außenluft verbunden ist. Die entsprechend den Pfeilen 35 über die Lei- . tungen 24, 40, 16 und 29 durch den Diffusor und den Filter über den Wärmetauscher 3 von dem Gebläse 6 angesaugte Frischluft wird in dem Wärmetauseher 3 aufgeheizt. Zusätzlich können noch die Heizregister 33 und 34 eingeschaltet werden, wenn die Außenlufttemperatur zu gering ist, um über die Wärmepumpe genügend aufgeheizt zu werden. Das Gebläse 6 fördert die so aufgeheizte Frischluft über das Gehäuse 20, dessen Luftklappe 12 die Verbindung zu der Leitung 11 freigibt, · über die Leitung 11 und die Öffnung 10 in den Raum 4. Auch hier wird die Warmluft dem Raum 4 von unten zugeführt.

Die bereits zu Fig. 3 beschriebene Vorrichtung läßt sich durch Umschalten der Steuermittel entsprechend Fig. 4 zum Zuführen von gekühlter Außenluft zu dem zu klimatisierenden Raum 4 ausnutzen. Auch hier werden zwei voneinander unabhängige Luftströmungen .geschaffen, die durch die Pfeile 41 und 42 angedeutet sind, Eine zu der Leitung 17 parallele Leitung 43 wird über eine Luftklappe 44 mit der Öffnung 10 im Bereich des Bodens des Raumes 4 verbunden. Das Gebläse 6 saugt über seinen Wärmetauscher 3, den Filter 8, den Diffusor 7 und die Leitung 43 entsprechend den Pfeilen 41 über die Öffnung 10 aus dem Raum 4 verbrauchte Luft ab. Diese verbrauchte Luft, die in dem Wärmetauscher 3 erwärmt wird, wird über die geöffnete Luftklappe 21 des Gehäuses 20, dessen Luftklappe 12 geschlossen ist, in die Leitung 22 abgegeben, von der sie über die Leitungen 23 und 24 nach außen geführt wird.

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Die"Luftklappe 25 verschließt dabei die Leitung 23 gegenüber dem Diffusor 7, während die Luftklappe 37 die Leitung 24 gegenüber der Abzweigung 4-0 absperrt. Das Gebläse 5 saugt über den Wärmetauscher 1; den Filter 8, den Diffusor 7 und die Leitungen 13 und' 19 von außen Frischluft an. Durch Entziehen der Verdampf ungswärme in dem Wärmetauscher 1 wird diese !Frischluft gekühlt, die anschließend von dem Gebläse über die Leitung 15 und die Leitung 16 zu der Öffnung 9 geführt wird.. Die Luftklappe 14 verschließt die Leitung 32, während die Verbindungsleitung 2g durch die Luftklappe 28 verschlossen ist. Ebenso f ist die Leitung 38 von der Leitung 15 und der Öffnung 9 durch die Luftklappe 39 abgetrennt. Die gekühlte Frischluft wird von oben in dön Raum 4 eingeführt, so daß sie absinkt und ein günstiges Strömungsprofil und eine gleichmäßige iemperaturverteilühg bewirkt.

ORIGINAL INSPECTED

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Claims

Patent- und Schutzansprüche

Vorrichtung zum Klimatisieren von Räumen, durch die in einem oder mehreren Räumen die Umluft gekühlt oder erwärmt wird und die als Kondensator und Verdampfer für ein Kälte-. mittel dienende Wärmetauscher mit zugeordneten Gebläsen zur Förderung der Raumluft zu den Wärmetauschern aufv/eist, dadurch gekennzeichnet, daß 'ein Wärmetauscher (1) nur als Verdampfer und ein Wärmetauscher (3) nur als Kondensator ™ für das ständig in gleicher Richtung geförderte Kältemittel ausgebildet ist, während die Raumluftströmung umschaltbar und wechselweise über die beiden Wärmetauscher führbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (1, 3) und die jeweils, zugehörigen Gebläse (5» 6) zu Baueinheiten zusammengefaßt sind, denen ein mit Steuerinitteln, vorzugsweise Luftklappensteuerungen,, ausgerüstetes Leitungssystem zugeordnet ist, das zwei Verbindungen (9, 10, 19, 24) zu dem oder zu den zu klimatisierenden Räumen (4) und zu der Außenluft aufweist.

ψ 3« Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem wahlweise schaltbare Anschlüsse zu den Eingängen (7) und den Ausgängen (5,·6) der Baueinheiten und zu dom oder zu den klimatisierenden Räumen (4) und der Außenlüf-fc besitzti

K· Vorrichtung nach einem Oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet * daß zur Raumbeheizung bzw* Kühlung

• der als Kbiidensaidr für das Kältemittel v/irkende Wärme-

• taüööiier (3) über das Liiiuhgööyst&a nur iri giftön vori der

ürid der älö Verdampfer wirkende Wärmetauscher (1)

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ORIGINAL INSPECTED

nur in einen von der Außenluft durchströmten Kreislauf eingesetzt ist oder umgekehrt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 "bis 3> -dadurch gekennzeichnet, daß zur Raumbeheizung und zur Frischluftzufuhr über das Leitungssystem der Eingang (7) des als Kondensator v/irkenden Wärmetauschers (3) mit der Außenluft und sein Ausgang (6) mit dem Raum (4) und der Eingang (7) des als Verdampfer wirkenden Wärmetauschers (1) mit dem Raum (4) und sein Ausgang (5) mit der Außenluft verbunden sind.

6. Vorrichtung _nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» f dadurch gekennzeichnet, daß zur Raumkühlung und Frischluftzufuhr der Eingang (7) des als Verdampfer wirkenden Wärmetauschers (1) mit der A_ußenluft _und sein Ausgang (5) mit dem Raum (4) und der Eingang (7) des als Kondensator wirkenden Wärmetauschers (3) niit dem Raum (4) und sein Ausgang (6.) mit der Außenluft verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Leitungssystem verbundene Öffnung (.9) des Raumes (4), die mit dem Eingang (7) des als Kondensator wirkenden Wärmetauschers (3) und dem Ausgang (5) des als Verdampfer wirkenden Wärmetauschers (1) ver- "' bindbar ist, im Bereich unter der Decke des oder der zu kli- ^ matisierenden Räume liegt*

8. Vorrichtung nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Öffnung (10) des Raumes (4), die mit dem Eingang (7) des als Verdampfer wirkenden Wärmetauschers (1) und dem Ausgang (6) des als Kondensator wirkenden Wärmetauscher'(3) ver-

• 'bindbar ist, im Bereich des Bodens des oder der zu klimati- ' sierenden Räume angeordnet .ist.

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9. Vorrichtung _nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem als'Kondensator dienenden V/ärmetauscher (3) vorzugsweise mehrere Heizregister (33> 34) zugeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß ■ die Heizregister elektrisch betrieben sind.

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