DE2542728C3

DE2542728C3 - Wärmepumpe für wahlweisen Heiz- oder Kühlbetrieb

Info

Publication number: DE2542728C3
Application number: DE2542728A
Authority: DE
Inventors: Manfred Rolf 8023 Pullach Burger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-25
Filing date: 1975-09-25
Publication date: 1981-11-26
Also published as: DE2542728A1; BE838302A; DE2542728B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Wärmepumpe ist aus der FR-PS 20 58 775 bekannt Bei dieser bekannten Wärmepumpe sind auf beiden Seiten teleskopisch verschiebbare Rohre vorgesehen, die durch getrennte Hebel zwischen den Einlassen einerseits und den Auslässen andererseits eines Verdampfers und eines Kondensators verschoben werden können. Diese Konstruktion erfordert entweder die gesonderte Betätigung beider Hebel durch den Benutzer, der dabei nicht unbeträchtliche Überlegungen anstellen oder mit der Anlage vertraut sein muß. Andererseits würde eine Überkreuz-Gestängeverbindung zwischen den beiden Hebeln schwergängig, unhandlich und zwangsläufig mit Spiel behaftet sein und die optische Gestaltung der Anlage beeinträchtigen. In jedem Falleist es nicht möglich, den Umschaltmechanismus der FR-PS so zu gestalten, daß er eine Fehlbedienung ausschließt und zugleich mit geringem Kraftaufwand betätigbar ist

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art mit einem Umschaltmechanismus für zwei getrennte, einer Wärmepumpe zugeführte Luftströme zu versehen, der eine Fehlbedienung ausschließt und mit nur einem Handgriff ohne nennenswerten Kraftaufwand umschaltbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Wärmepumpe dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens alle bei Heiz- oder Kühlbetrieb mit der Außenluft zu verbindenden Ein- und Auslässe der Wärmetauscher nebeneinander liegend in einer Ebene angeordnet sind, daß der Umschaltmechanismus einen Verteilerkasten umfaßt, dessen Innenraum in zwei Kammern unterteilt ist, die über getrennte Leitungen mit der Außenluft verbunden sind, und daß der Verteilerkasten derart verschiebbar über den bei Heiz- oder Kühlbetrieb mit der Außenluft zu verbindenden Ein- und Auslässen angeordnet ist, daß sich die auf der diesen Ein- und Auslassen zugekehrten Seite offenen Kammern in einer Endstellung der Verschiebung des Verteilerkastens mit dem bei Heizbetrieb und in der anderen Endstellung mit dem bei Kühlbetrieb mit der Außenluft zu verbindenden Ein- und Auslaß in Deckung befinden und jeweils den anderen Ein- und Auslaß gegenüber der Innenluft des Gebäudes freilassen.

Eine derartige Wärmepumpe hat den Vorteil, daß mit nur einem Handgriff durch Verschiebung des Verteilerkastens alle notwendigen Anschlußverbindungen beide Wärmetauscher umgeschaltet werden können. Außer dem verschiebbaren Verteilerkasten sind keinerlei bewegliche Teile erforderlich. Hebelgestänge, Klappen und dergleichen können vollständig entfallen. Insbesondere ist es nicht notwendig, Umschaltbewegungen auf der Verdampferseite und der Kondensatorseite über Hebelgestänge oder dergleichen zu synchronisieren. Irrtümliche Fehlschaltungen sind zwangsläufig ausgeschlossen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausftlhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher

erläutert.

F i g, 1 und 2 sind schemutische Darstellungen einer ersten Ausführungsform einer Wärmepumpe für Luft-Luftbetrieb in der Stellung für Kohl- bzw. Heizbetrieb;

F i g, 3 ist eine perspektivische, teilweise aufgebroehene, schematisierte Darstellung einer Wärmepumpe in der Stellung der F i g, 2;

Fig.4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der Wärmepumpe, die bei Kühlbetrieb zugleich eine Belüftung des Qebäudeinneren gestattet;

F i g. 6 ist eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung der Wärmepumpe der F i g. 4 und 5.

In F i g. 1 und 2 ist eine Wärmepumpe für Sommeroder Kühlbetrieb und Winter- oder Heizbetrieb dargestellt Der Kältekreislauf dieser Wärmepumpe umfaßt einen Verdampfer 1, einen Kompressor 2, einen Kondensator 3 und eine Drossel 4, die jeweils durch in Doppellinien dargestellte Leitungen 5, 6, 7 und 8 zu einem Kreislauf verbunden sind. Die Umlaufrichtung dieses Kältekreislaufes ist durch die Pfeile 9 gekennzeichnet. Ein Vergleich von F i g. 1 und 2 zeigt, daß die Umlaufrichtung des Kältekreislaufes beim Umschalten zwischen Sommer- und Winterbetrieb nich', geändert wird, sondern vielmehr stets gleich bleibt, so daß der Verdampfer stets als Verdampfer und der Kondensator stets als Kondensator arbeitet In dem Kältekreislauf zirkuliert ein Kältemittel, das im Verdampfer 1 verdampft wird und damit der Umgebung Wärme entzieht und sodann nach Kompression durch den Kompressor 2 im Kondensator 3 verflüssigt wird und an die Umgebung Wärme abgibt

Der Verdampfer 1 und der Kondensator 3 sind Teile von Wärmetauschern 10, 11, die als zwei miteinander verbundene Kästen ausgebildet sind, die jeweils nebeneinanderliegende Ein- und Auslässe 12,13 bzw. 14, 15 aufweisen. Die in die Einlasse 12,14 eintretende Luft überstreicht in einer ersten Kammer 16 bzw. 18 den Verdampfer 1 bzw. den Kondensator 3, wobei es zu einem Wärmeaustausch kommt Anschließend wird die Luft durch Gebläse 20, 21 U-förmig umgelenkt und gelangt durch eine zweite Kammer 17, 19 zu den Auslassen 13,15.

Die durch die Wärmetauscher 10,11 hindurchgeführte Luft bildet zwei getrennte Fluidströme, deren einer der Außenluft außerhalb eines Gebäudes und deren anderer der Innenluft innerhalb des Gebäudes entnommen ist. Die Außenluft ist jeweik. mit gestrichelten Pfeilen 22 dargestellt während die Innenluft durch durchgezogene Pfeile 23 gekennzeichnet ist.

Die Umschaltung von Kühl- auf Heizbetrieb erfolgt so erfindungsgemäß dadurch, daß die Außenluft wahlweise in Wärmeaustausch mit dem Wärmetauscher 11 (Kondens3*or 3) oder IC (Verdampfer 1) geschallet wird, v/ährend die Innenluft mit dem verbleibenden Wärmetauscher 10, 11 in Wärmeaustausch tritt. Zu diesem Zweck ist ein Verteilerkasten vorgesehen, der in F i g. 3 genauer dargestellt ist.

F i g. 3 zeigt eine Wärmepumpe entsprechend F i g. 1 und 2 in der Stellung der Fig.2 (Heizbetrieb). Die Wärmetauscher 10,11 mit dem Kältekreislauf 1,2,3,4 sind in einem kastenförmigen Gehäuse 24 untergebracht. Das Gehäuse 24 ist in der Längsmittelebene durch eine Trennwand 25 unterteilt, auf deren beiden Seiten sich die Wärmetauscher 10, U befinden. Parallel und in Abstand zu der Trennwand 25 verlaufen auf beiden Seiten weitere Trennwände 26, 27, die in Abstand zu dem Boden 28 des Gehäuses 24 enden und die Kammern 16,17,18,19gem. Fig. I und2bilden.

Die Ein- und Auslässe 12, 13, 14, 15 der Wärmetauscher 10, 11 sind als längliche Schlitze in der oberen Wand 29 ausgebildet, und diese Schlitze liegen jeweils paarweise parallel nebeneinander.

Auf der oberen Wand 29 des Gehäuses 24 ist ein Verteilerkasten 30 entsprechend dem Pfeil 31 verschiebbar angeordnet Der Verteilerkasten 30 ist auf der Wand 29 in nicht näher gezeigter Weise geführt und überdeckt in seinen Endstellungen jeweils die Schlitzpaare 12, 13 oder 14,15, während er jeweils das andere Schlitzpaar freigibt Der Verteilerkasten 30 ist nach unten in Richtung der Schlitze offen und weist in einer Wand 32 in der Nähe von deren unterem Rand einen Einlaß 33 und in der Nähe von deren oberem Rand einen Auslaß 34 auf, die mit Schläuchen 35, 36 oder dgl. verbunden sind. Die Schläuche 35,36 stehen mit der Außenseite des nicht gezeigten Gebäudes in Verbindung.

Im Inneren des Verteilerkastens 30 befindet sich eine L-förmige Trennwand 37, die sich durch die gesamte Länge des Verteilerkastens 30 erstreckt Die Trennwand 37 umfaßt einen senkrechten ^rhenkel 38, der im unteren Bereich des Verteilerkasten* in dessen Längsmittellinie verläuft und einen von diesem ausgehenden waagerechten Schenkel 39, der mit der Wand 32 verbunden ist Auf diese Weise steht der Einlaß 33 des Verteilerkastens 30 mit dem Einlaß 12 des Wärmetauschers i0 und der Auslaß 13 des Wärmetauschers 10 mit dem Auslaß 34 des Verteilerkastens 30 in Verbindung.

In Fig.3 ist erkennbar, daß der Einlaß 14 und der Auslaß 15 des Wärmetauschers 11 durch den Verteilerkasten 30 nicht abgedeckt werden, so daß Innenluft durch den Wärmetauscher 11 umgewälzt werden kann. Da die Außenluft mit dem Verdampfer 1 in Wärmeaustausch steht wird sie relativ abgekühlt, während die Innenluft die in Wärmeaustausch mit dem Kondensator 3 steht relativ erwärmt wird.

Die Ausführungsform gem. Fig.4 bis 6 stimmt weitgehend mit derjenigen der F i g. 1 bis 3 überein. Die Wärmepumpe umfaßt einen Kältekreislauf mit einem Verdampfer 171, einem Kompressor 172, einem Kondensator 173 und einer Drossel 174, in dem das Kältemittel stets gleichsinnig entsprechend dem Pfeil 175 durch die Leitungen 176, 177, 178 und 179 umgewälzt wird. Der Verdampfer 171 und der Kondensator 173 befinden sich in Wärmetauschern 180 und 181, wobei der Wärmetauscher 180 im wesentlichen dem Wärmetauscher 10 gem. Fig. I und 2 entspricht, auf die hier Bezug genommen wird. Ein Gebläse 182 dient zur Umwälzung von Luft entsprechend den gestrichelten Pfeilen 183. Der Auslaß 184 und der Einlaß

185 des Wärmetauschers 180, sowie der Auslaß 186 des angrenzenden Wärmetauschers 181 liegen wiederum als parallele Schlitze nebeneinander, während sich der Einlaß 187 des Wärmetauschers 181 in einer anderen Posiiiorv, im dargestellten Falle gegenüber dem Auslaß

186 befindet. Ein Gebläse 188 dient zur Luftumwälzung durch den Wärmetauscher 181. Über den Auslaß 184, den Einlaß 185 und den Auslaß 186 ist wiederum ein Verteilerkasten 189 verschiebbar, und zwar zwischen zwei Positionen, ^;n denen er entweder Auslaß und Einlaß des Wärmetauschers 180 (Fig. 11) oder den Einlaß des Wärmetauschers 180 und den Auslaß des Wärmetauschers 181 mit zwei getrennt™ Kammern abdeckt, die über Schläuche 190,191 mit der Außenluft in Verbindung stehen. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Stelhiig des Verteilerkastens 189 gem. F i g. 5 der Stellung des Verteilerkastens 30 in F i g. 2, so daß sich hier keinerlei Unterschiede ergeben. Bei der

Stellung in Fig.4 dagegen wird verbrauchte Innenluft entsprechend dem Pfeil 192 abgezogen und über den Wärmetauscher 181 und den Verteilerkasten 189 nach außen gefördert, während von außen Frischluft über den Verteilerkasten 189 und den Wärmetauscher 180 angesaugt und entsprechend dem gestrichelten Pfeil 183 gekühlt an das Rauininnere abgegeben wird. Für den Sommerbetrieb, der in F i g. 4 gezeigt ist, ermöglicht die vorliegende Ausführungsform daher zugleich eine Belüftung des Gebäudeinneren. Wie bereits erwähnt, reicht die umgewälzte Luftmenge, die zur Kühlung erforderlich ist, dazu aus, zugleich die üblichen Belüftungsanforderungen für Gaststätten und dgl. zu erfüllen.

Fig. 6 zeigt die Wärmepumpe der Fig. 4 und 5 in einer teilweise aufgebrochenen Draufsicht. Ein kastenförmiges Gehäuse 193 weist an der vorderen Wand in Fig. 6 drei parallele, nebeneinanderliegende Schlitze auf, die dem Auslaß 184, dem Einlaß 185 und dem Auslaß

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fer 171 enthält und die durchgesetzte Luft kühlt. Es handelt sich folglich um Winter- oder Heizbetrieb. Die Raumluft wird durch den seitlich angedeuteten Einlaß 187 eingesaugt und durch den Auslaß 186 abgegeben.

Der Verteilerkasten ist aufgebrochen dargestellt, und die Trennwand 195 ist zur Verdeutlichung des Einlasses 185 ebenfalls teilweise ausgebrochen. Diese Ausführungsform der Erfindung ist nicht nur außerordentlich einfach und kompakt im Aufbau, sondern sie ermöglicht

ίο neben einer Heizung oder Kühlung zugleich eine Belüftung mit Frischluft im Sommerbetrieb.

Es ist zweckmäßig, den Kompressor in den Wärmetauscher einzufügen, der den Kondensator einschließt, da auf diese Weise die Eigenwärme des Kompressors abgegeben und ggf. ausgenutzt werden kann, wie es in Fig.4 und 5 dargestellt ist. Die Steuerung der erfindungsgemäßen Wärmepumpe ist außerordentlich einfach, da es lediglich erforderlich ist. einen in Fig. 4 und 5 nicht gezeigten Wärmefühler in

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kasten 189 in nicht näher dargestellten Führungen 194 verschiebbar angeordnet. In Fig. 6 befindet sich der Verteilerkasten 189 über dem Auslaß 184 und dem Einlaß 185 des Wärmetauschers 180, der den Verdamp-Steuerung eines stromabwärts des Verdampfers vorgesehenen Einspritzventils, das die Funktion der Drossel übernimmt, zu benutzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Wärmepumpe mit einem einen Verdampfer, einen Kompressor, einen Kondensator und eine Drossel einschließenden, stets gleichsinnig arbeitenden Kältemittelkreislauf, dessen Verdampfer und Kondensator Teile von Wärmetauschern sind, die je einen Einlaß und einen Auslaß für der Außenluft außerhalb des Gebäudes oder der Innenluft innerhalb des Gebäudes entnommene Luftströme sowie einen damit zusammenwirkenden Umschaltmechanismus für die Schaltung auf Heiz- oder Kühlbetrieb aufweisen, durch den zumindest die Auslässe der beiden Wärmetauscher wahlweise mit der Außenluft oder der Innenluft verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens alle bei Heiz- oder Kühlbetrieb mit der Außenluft zu verbindenden Ein- und Auslässe (12,13,14,15; 184, 185, 186) der Wärmetauscher (10, 11, 180, 181) nebeneinanderliegend in einer Ebene angeordnet sind, daß de- Umschaltmechanismus einen Verteilerkasten (30; 189) umfaßt, dessen Jnnenraum in zwei Kammern unterteilt ist, die über getrennte Leitungen (35, 36; 190,191) mit der Außenluft verbunden sind, und daß der Verteilerkasten (30; 189) derart verschiebbar über den bei Heiz- oder Kühlbetrieb mit der Außenluft zu verbindenden Ein- und Auslässen angeordnet ist, daß sich die auf der diesen Ein- und Auslassen zugekehrten Seite offenen Kammern in einer Endstellung der Verschiebung des Verteilerkastens (30; 189) mit dem bei Heizbetrieb und in der anderen Endstellung mit dem bei Kühlbetrieb mit der Außenluft zu verbindenden Ein- und Auslaß in Deckung befehden und jeweils den anderen Ein- und AusLß gegenüber der Innenluft des Gebäudes freilassen.

2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verdampfer (1) bzw. den Kondensator (3) einschließenden Wärmetauscher (10,11) nebeneinander in einem Gehäuse (24) liegen und U-förmig umgelenkte Luftströmungsbahnen bilden, und daß der Verteilerkasten wahlweise über Ein- und Auslaß (12, 13) des den Verdampfer einschließenden Wärmetauschers (10) oder über Ein- und Auslaß (14, 15) des den Kondensator einschließenden Wärmetauschers (11) verschiebbar ist(Fig. I bis3).

3. Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkasten (30) auf der oberen Oberfläche des Gehäuses (24) verschiebbar so angeordnet ist.

4. Wärmepumpe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Auslaß (184,185) des den Verdampfer (171) einschließenden Wärmetauschers (180) und der Auslaß (186) des den Kondensator (173) einschließenden Wärmetauschers (181) nebeneinander liegend in einer Ebene angeordnet sind, und daß der Verteilerkasten (189) derart verschiebbar ist, daß sich seine Kammern in einer Endstellung mit Ein- und Auslaß (184,185) des den Verdampfer einschließenden Wärmetauschers

(180) und in der anderen Endstellung mit dem Einlaß (185) des den Verdampfer einschließenden Wärmetauschers (180) und dem Auslaß (186) des den Kondensator einschließenden Wärmetauschers

(181) in Deckung befinden, während der Einlaß (187) des den Kondensator einschließenden Wärmetauschers (181) außerhalb der Verschiebebahn des Verteilerkastens (189) angeordnet und mit der Innenluft verbunden ist (F i g, 4 bis 6),