DE2208025A1

DE2208025A1 - Waermepumpe

Info

Publication number: DE2208025A1
Application number: DE19722208025
Authority: DE
Inventors: Erwin Pilz
Original assignee: Stierlen Werke AG
Current assignee: Stierlen Werke AG
Priority date: 1972-02-21
Filing date: 1972-02-21
Publication date: 1972-08-30
Also published as: DE2208025C2

Description

Stierlen-Werke Aktiengesellschaft, 7550 Eastatt, Kehler Straße

14. Februar 1972

Patentanmeldung mit Gebrauehsmuster-Hilfsanmeldung

"Wärmepumpe"

Die Erfindung betrifft eine im Sommerbetrieb zur Eaumkühlung eingesetzte luftgekühlte Kältemaschine, die im Winterbetrieb mittels einer besonderen Umsteuerungseinrichtung für die Luftwege als Luft-Luft-Heizwärmepumpe arbeitet.

Bekannte, von Kühlen auf Heizen umschaltbare Kompressor-Wärmepumpen vertauschen beim Umschalten die Flußrichtung des Kältemitteldampfes auf der Saug- und Druckseite des Kompressors, womit der Verdampfer zum Kondensator und dieser zum Verdampfer wird.

Einrichtungen dieser Art sind jedoch kompliziert, störanfällig, verursachen auch für die anderen Eegelorgane ungewöhnliche Betriebsbedingungen, wie z. B. starke Druckstöße, und können zu unerwünschten Kältemittel Verlagerungen und ölabwanderungen führen«,

Aufgabe der Erfindung ist, diese Nachteile zu vermeiden und eine Umsteuerungseinrichtung zu schaffen, die einfach und betriebssicher ist.

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Nach der Erfindung wird an Stelle des Kältemittelflusses der Strömungsweg von Innen- und Außenluft vertauscht, so daß beim Heizen die Außenluft den Verdampfer und die Innenluft den Kondensator durchströmt. Damit bleibt der Kondensator für beide Betriebsarten immer Kondensator, der Verdampfer behält seine Funktion als Verdampfer, und es verändern sich lediglich die Betriebsbedingungen, die im "inneren Verhalten" der Kältemaschine durch veränderte Verdampfungs- und Kondensationstemperaturen zum Ausdruck kommen. Solchen Veränderungen vermag sich jedoch jede gute Kältemaschine anzupassen, so daß ohne jegliche Zusatzausstattung an der kältetechnischen Einrichtung der HeiζWärmepumpenbetrieb möglich ist. Der Ausbildung der Luftstrom-Umsteuerungseinrichtung kommt dabei besondere erfinderische Bedeutung zu. An Hand der Figuren 1 bis wird die Einrichtung im nachfolgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den Schnitt durch die Luftführungseinrichtungen am Beispiel einer Klima-Anlage für Datenverarbeitungsräume,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Luftstrom-Umsteuerungseinrichtung nach der Linie A-A und

Fig. 3 einen Horizontalschnitt der gleichen Einrichtung nach der Linie B-B.

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In der beispielsweise gezeichneten Klima-Anlage wird die Abluft über die gelochte Lüftungsdecke 1 angesaugt und mit Hilfe der Luftumsteuerungseinrichtung 2 über den Verdampfer 25 oder den Kondensator 26 und durch den Innenluftfilter 3 in die Luftansaugkammer geführt, in der eine Befeuchtungseinrichtung 4· und das Innenluftgebläse 5 untergebracht sind. Für die Lufttrocknung, Zusatzheizung und die Luftanwärmung beim Abtauprozeß ist nach dem Druckstutzen des Innenluftgebläses ein Heizregister 6 angeordnet. Danach gelangt die Zuluft in den Doppelboden 7 "und wird von hier dem Baum und dosiert den Datenverarbeitungsmaschinen 8 zugeführt.

Die Außenluft strömt über den Außenluftfilter 9 in die Luftumsteuerungseinrichtung 2 und je nach Einstellung derselben entweder über den Kondensator 26 oder über den Verdampfer 25 und wird vom Außenluftgebläse 10 als Fortluft wieder ins Freie geblasen.

Nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung werden die durch den Kältemittelkreislauf verbundenen Einrichtungen: Verdampfer 25» Kondensator 26, Verdichter 11 und Flüssigkeitssammler 12 zu einer Baueinheit zusammengefaßt, wofür die Lufturnsteuerungs— einrichtung 2 das Gerüst liefert.

In dem wärmeisolierten Gehäuse der Luftumsteuerungseinrichtung sind die Wärmetauscher der Kältemaschine, Verdampfer und luftgekühlter Kondensator derart untergebracht, daß zwischen ihnen die Anordnung eines Drehschiebers 23 möglich ist. Das Drehschiebergehäuse 24 ist im Ausführungsbeispiel ein aus unterem Boden 24-1, Zwischenboden 242 und oberem Boden 243 gebildetes Prisma mit

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vorzugsweise quadratischer Grundfläche, dessen vier Seiten offen sind. Die Böden sind gegeneinander durch diagonal verlaufende Stützwände 244 abgestützt, die im Bereich des Schieberdrehkreises unterbrochen sind. Im ideellen Schnittpunkt dieser Stützwände ist die gemeinsame Achse der Drehschieber für das durch den Zwischenboden in Ober« und Unterteil geteilte Drehschiebergehäuse» Die Drehschieber für Ober- und Unterteil sind in gleicher oder je nach Luftkanalanschluß um 90 ° versetzter Ausrichtung auf einer gemeinsamen Welle 22 befestigt, die in den Boden gelagert ist und beispielsweise mit Hilfe eines Kurbelgetriebes und eines Stellmotors 21 um 90 ° gedreht werden kann. An zwei einander gegenüberliegenden offenen Seiten des Drehschiebergehäuses werden nun einerseits der Verdampfer 25 und andererseits der Kondensator 26 der Kältemaschine montiert und durch je eine Umlenkhaube 27« die den Luftstrom um 180 ° umlenkt, abgegrenzt. An den beiden anderen einander gegenüberliegenden offenen Seiten des Drehschiebergehäuses werden die Luftkanäle angeschlossen, und zwar einerseits die Außen- und Fortluft des äußeren Luftstromes und andererseits die Zu» und Abluft des inneren Luftstromes.

Bei Kühlbetrieb steht der Drehschieber 23 in der in Fig. 3 mit vollen Linien ausgezogenen Stellung. Die Umluft strömt,vom oberen Anschluß des Innenluftkanalanschlusses 28 kommend, zum oberen Verdampferteil, wird in der Umlenkhaube nach unten und zurück durch den unteren Verdampferteil geführt und gelängt abgekühlt zu dem an der unteren Hälfte des Drehschiebergehäuses angeschlossenen Zuluftkanal. Gleichzeitig strömt die für die Kondensatorkühlung erforderliche Außenluft vom Außenluftkanalanschluß 29 an der gegenüberliegenden Seite auf gleiche Weise, jedoch von der

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unteren Hälfte des Drehschiebergehäuses über die beiden Kondensatorteile zur oberen Hälfte und gelangt erwärmt zum Portluftkanal.

Wird der Drehschieber in die strichpunktiert gezeichnete Stellung gedreht, dann strömt die Innenluft über die beiden Kondensatorteile und gelangt erwärmt in den Datenverarbeitungsraum. Die Außenluft wird bei dieser Drehschieberstellung über die Verdampferteile geführt und nach Wärmeabgabe (Abkühlung) wieder nach außen geblasen. Die Anlage arbeitet im Heizbetrieb.

Die Umsteuerung kann beispielsweise durch zwei Thermostaten im Datenverarbeitungsraum erfolgen, von welchen der eine als Kältethermostat die Maschine bei Kältebedarf einschaltet und zugleich den Steuerstromkreis zum Motor des Stellgetriebes schließt, der bei Erreichen der Endstellung des DrehscMebers durch einen Endschalter wieder unterbrochen wird. Der zweite Thermostat schaltet als Wärmethermostat die Maschine bei Wärmebedarf ein und ist zugleich im Steuerstromkreis des Stellgetriebes so geschaltet, daß der Motor gegenüber der Einschaltung durch den Kältethermostaten mit umgekehrter Drehrichtung anläuft und bei Erreichen der entgegengesetzten Endstellung des Drehschiebers durch den Endschalter stillgesetzt wird. Ist bei Einschalten der Maschine der Drehschieber schon in der richtigen Stellung, dann hat der zugehörige Endschalter den Steuerstromkreis bereits unterbrochen und der Motor des Stellgetriebes läuft nicht an.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird bei Heizwärmepumpenbetrieb die Luftumsteuerung für das unerläßliche Abtauen des

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Verdampf eis genutzt, wobei beispielsweise eine Kurz zeit schaltuhr in regelmäßigen Zeitintervallen die Maschine abstellt, den Stellgetriebemotor zur Umsteuerung des Drehschiebers einschaltet, so daß bei laufendem Innenluftgebläse für eine festgelegte kurze Zeitspanne die warme Innenluft über den Verdampfer strömt und diesen abtaut. Zur Vermeidung unerwünschter Raumtemperaturabsenkung kann während des Abtaubetriebs das Heizregister 6 eingeschaltet werden.

Die an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschriebene und dargestellte Wärmepumpe gestattet einen einfachen und komplikationslosen Umschaltbetrieb von Heizen auf Kühlen und umgekehrt. Sie ist im Rahmen der Erfindung noch vielfältig variabel und nicht auf Kompressionswärmepumpen beschränkt. Es können ferner z. B. die Drehschieber durch Klappen oder andere geeignete Umlenkorgane ersetzt werden, an Stelle der für die Zu- und Rückführung des Luftstromes vorgesehenen Unterteilung des Drehschiebergehäuses in Ober- und Unterteil könnte eine räumlich getrennte Ausführung mit anderer Anordnung gewählt werden, die Umsteuerung könnte von Hand oder mit anderen Mitteln erfolgen usw.

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Claims

1./ Wärmepumpe mit I"uftge3dihltem Kondensator sowie Verdampfer für Luftkühlung, mit einer Einrichtung zum Umsteuern von Heiz— auf Kühlbetrieb und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet , daß die als Luftumsteuerung ausgebildete Einrichtung (2) zwischen Verdampfer (25) und Kondensator (26) untergebracht ist und den Innenluftstrom über den Kondensator und gleichzeitig den Außenluftstrom über den Verdampfer oder wahlweise den Innenluftstrom über den Verdampfer und gleichzeitig den Außenluftstrom über den Kondensator leitet.

2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Lufturnsteuerungseinrichtung im wesentlichen aus einem Drehschiebergehäuse (24) und einem darin bewegbaren Drehschieber (23) besteht.

3. Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Drehschiebergehäuse aus einem aus unterem Boden (24-1) und oberem Boden (243) gebildeten Prisma vorzugsweise quadratischer Grundfläche und vier offenen Seiten besteht, dessen Böden durch diagonal verlaufende, im Bereich des Schieberdrehkreises unterbrochene Stützwände(244)gegeneinander abgestützt sind, daß im ideellen Schnittpunkt dieser Stützwände die Achse des Drehschiebers, ferner an zwei einander gegenüberliegenden Seiten einerseits der Kondensator und andererseits der Verdampfer und an den anderen zwei einander gegenüberliegenden Seiten einerseits die

Außenluftführung (29) und andererseits die Innenluftführung (28) angeordnet sind_o 309835/0*5 £ ^

4· Wärmepumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Drehschiebergehäuse durch einen Zwischenboden (242) unterteilt ist und daß die so gebildeten zwei Gehäuseteile hinter dem Kondensator bzw. dem Verdampfer durch Luftumlenkhauben (27) miteinander verbunden sind und daß die beiden Drehschieberteile auf einer gemeinsamen Welle (22) befestigt sind.

5. Wärmepumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die in den beiden Gehäuseteilen schwenkbaren Drehschieberteile in gleicher Ausrichtung auf der Welle befestigt sind.

6. Wärmepumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die in den beiden Gehäuseteilen schwenkbaren Drehschieberteile um 90 ° gegeneinander versetzt auf der Welle befestigt sind.

7. Wärmepumpe nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß zur Verschwenkung des Drehschiebers ein Kurbeltrieb mit Stellmotor £1) verwendet wird.

8. Wärmepumpe nach den Ansprüchen 1 bis 7» gekennzeichnet durch eine Kurzzeitschaltuhr, die bei Heizbetrieb in vorgegebenen Zeitintervallen eine Umsteuerung auf Abtaubetrieb und zurück auf Heizbetrieb bewirkt.

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9. Wärmepumpe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die durch den Kältemittel· kreislauf mitänander verbundenen Einrichtungen mit der luftumsteuerungseinrichtning zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

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