DE2713061A1

DE2713061A1 - Warmwasserbereitungsanlage

Info

Publication number: DE2713061A1
Application number: DE19772713061
Authority: DE
Inventors: Paul Mueller; Ray Allen Prine
Original assignee: Paul Mueller Co
Current assignee: Paul Mueller Co
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2713061C2; CA1068182A; US4146089A; US4114686A; IE48026B1; FR2346644B1; NL7703320A; JPS52119560A; MX144775A; FR2346644A1; JPS52119555A; US4041726A

Description

DR. BERG PiPL.-lNG STAPF DlPL ING. SCHWABE Uk. DR. SANÜMAIR

8 MÜNCHEN 86. POSTFACH 8602 45

Anwaltsakte 27 95^ 2*4. MSrz 1977

PAUL MUELLER COMPANY
Springfield, Missouri / U.S.A.

Warmwasserbereitungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Warmwasserbereitungsanlage zum Erwärmen von Wasser auf einen vorgewählten Temperaturbereich unter Anwendung von gesteuerter Konvektionsströmung in Verbindung mit einer Kühlanlage.

Es kommt häufig vor, daß ein gleichzeitiger Bedarf an einer Kühl- und/oder Klimaanlage und an einer Warmwasserbereitungsanlage besteht. Gewöhnlich wird eine Kühlanlage

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völlig getrennt von einer Warmwasserbereitungsanlage betrieben, wobei dann die in der Kühlanlage im Kondensationsprozess entzogene Wärme verloren geht, während das Wasser in der Warmwasserbereitungsanlage unter Verbrauch besonderer Energieträger wie Gas, öl oder Strom erwärmt wird. Insbesondere bei einem großen Bedarf an warmem Wasser können die Kosten für solche Energieträger sehr hoch sein. Die Erfindung ist darauf gerichtet, den Verbrauch teurer Brennstoffe wenigstens einzuschränken und die beim Kondensationsprozess in der Kühlanlage anfallende Wärmeenergie zur Bereitung von warmem Wasser zu verwenden.

Ein besonderes Beispiel dafür, daß einerseits eine Kühlanlage verwendet wird und andererseits ein großer Bedarf an warmem Wasser besteht, bietet die Milchwirtschaft. Ein landwirtschaftlicher Betrieb mit Milchwirtschaft hat große Milchbehälter, in welche die von Melkmaschinen ermolkene Milch geleitet wird. Dabei wird die Milch während des Melkens unmittelbar einem zentralen Kühlbehälter zugeführt. Der Behälter ist gekühlt, um der Milch unmittelbar nach ihrer Gewinnung ihre Wärme zu entziehen. Zu diesem Zweck ist der Verdampfer der Kühlanlage im Kühlbehälter selbst angeordnet, während die übrigen Einrichtungen einschließlich des Kondensators woanders aufgestellt sein können. Der Kondensator ist gewöhnlich in bekannter Weise luftgekühlt, zuweilen jedoch auch wassergekühlt, wobei wenigstens der größte Teil des Wassers ohne weitere Nutzung abgeleitet

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wird. In jedem Falle geht ein großer Teil der der Milch bei der Kühlung entzogenen Wärme verloren. Gemäß der Erfindung wird diese Wärme zur Bereitung von warmem Wasser verwendet.

Neben einer Kühlanlage für die sofortige Kühlung der Milch benötigt man in der modernen Milchwirtschaft große Mengen warmen Wassers mit verschiedenen Temperaturen. So werden im gleichen Betrieb große Mengen warmen Wassers zum Waschen der Kühe, zum Waschen des Milchkühlers, der Rohrleitungen, der Melkmaschinen, anderen Teilen der Melkanlage sowie zur Reinigung der Melkstände und der Milchkammer benötigt. Darüber hinaus empfiehlt es sich, das Trinkwasser für die Kühe im Winter zu erwärmen. Zum Waschen der Kühe wird Wasser mit einer Temperatur von ca. 37 °C benötigt, während zum Waschen der Melkanlage und des Milchkühlers Wasser mit Temperaturen von ca. 60 bis 66 C verwendet wird. Wo es möglich ist, große Wassermengen auf 60 bis 66 C zu erwärmen, stehen ohne Schwierigkeit noch größere Mengen auf ca, 37 C erwärmten Wassers zur Verfügung. Zur Erzielung der richtigen Wassertemperatur von ca. 37 für das Waschen der Kühe kann das auf 66 C erwärmte und über einen Thermostaten abgezapfte Wasser in einer herkömmlichen Mischbatterie mit kaltem Wasser gemischt werden, oder das Wasser kann vor Erreichen der Temperatur von 66 ⁰C an der Zuströmseite des Thermostaten abgenommen werden. Das letztere Verfahren verdient dabei den Vorzug, da es dazu beiträgt, die Kondensationstemperatur zu senken und damit die Kühlleistung zu erhöhen. Die Erfindung schafft die Möglichkeit

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unter Verwendung der im Kondensationsprozeß in einer Kühlanlage gewonnenen Wärme große Mengen warmen Wassers zu bereiten.

Gemäß der Erfindung wird das Wasser dadurch erwärmt, daß die überschüssige Wärme, die Kondensationswärme und ein Teil der Restwärme des flüssigen Kühlmittels in einem besonders ausgebildeten Wärmetauscher übertragen werden. Bei Erreichen einer vorgewählten Temperatur fließt das warme Wasser durch Konvektion in einen Warmwasserbehälter, in welchem eine Schichtbildung mit dem warmen Wasser im oberen und kaltem Wasser im unteren Teil eintritt. Je mehr Wasser im Kondensator-Wärmetauscher erwärmt wird, um so tiefer sinkt die Grenzlinie zwischen warmem und kaltem Wasser im Behälter, bis dieser gänzlich mit auf die gewählte Temperatur erwärmtem Wasser gefüllt ist.

Das Erwärmen von Wasser unter Ausnützung von Konvektionsströmen für die Schichtbildung in einem Warmwasserbehälter ist allgemein bekannt. Eine dazu verwendete Vorrichtung ist als "Sidearm"-Erhitzer bekannt und weist einen Warmwasserbehälter auf, welcher zwischen dem Einlaß und dem Auslaß eines Erhitzers angeschlossen ist. Der Erhitzer besteht aus einer Rohrschlange aus Kupfer od. dergl., welche nahe dem Boden und zu einer Seite des Behälters hin versetzt angeordnet ist. Ein Ende der Rohrschlange ist mit dem unteren und das andere mit dem oberen Teil des Behälters verbunden. Ferner ist am unteren Teil ein Einlaß für die Zufuhr von kaltem Wasser und am oberen Teil des Behälters

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ein Auslaß für die Entnahme von warmem Wasser vorhanden. Unter der Erhitzerschlange ist eine Heizeinrichtung, etwa ein Gasbrenner angeordnet, welcher das Wasser in der Schlange durch Zufuhr von äußerer Energie erwärmt. Das mittels des Brenners erwärmte Wasser steigt durch Konvektion in der Schlange auf und gelangt so in das obere Teil des Behälters. In diesem bildet das warme Wasser von oben nach unten fortschreitende Schichten, bis der Behälter gänzlich mit warmem Wasser gefüllt ist.

Es ist auch bereits bekannt, einen Teil der beim Kondensationsprozeß in einer Kühlanlage gewonnenen Wärme zum Erwärmen von Wasser in einem Vorratsbehälter zu verwenden. Eine derartige Anordnung ist in einem Beitrag auf Seite der Veröffentlichung "Refrigeration Service And Contracting" vom Juni 1962 beschrieben.

Die dort beschriebene Einrichtung arbeitet mit zwei als "Wärmetauscher" und "Endkondensator" bezeichneten Einheiten, wobei dem Kühlmittel zum Erwärmen des Wassers auf ca. 71 ⁰C im Wärmetauscher die überschüssige Wärme entzogen wird, während die latente Wärme und die Unterkühlungswärme im Endkondensator entzogen werden. Das warme Wasser wird also nur im Wärmetauscher bereitet.

Gemäß der Erfindung wird das Wasser in einer einzigen Kondensatoreinheit auf ca. 60 bis 66 ⁰C erwärmt, indem dem Kühlmittel in der Kondensatoreinheit die überschüssige Wärme, die gesamte latente Wärme und, in einer bevorzugten Ausführung, ein Teil der Restwärme entzogen werden.

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Eine erfindungsgemäße Warinwasserbereitungsanlage weist einen Kondensator auf, welcher zu einer Kühlanlage gehört, wie sie etwa in der Milchwirtschaft zum Kühlen der Milch in einem Kühlbehälter verwendet wird. Der Kondensator hat ein unteres Gehäuseteil, welches in mehreren Schichten angeordnete, jeweils mehrere Windungen aufweisende Rohrschlangen enthält, welche eine beträchtlich größere Wärmeaustauschflache haben als für die notwendige Kühlung in einer solchen Kühlanlage normalerweise notwendig sind. Die Hohlräume zwischen dem Gehäuse und den Rohrschlangen stellen einen Wasserbehälter dar, und das Gehäuse hat einen Wassereinlaß und einen Wasserauslaß. Das Wasser strömt durch den Einlaß in das Gehäuse und um die Rohrschlangen herum, an denen es die überschüssige Wärme, die latente Wärme und einen Teil der Restwärme des Kühlmittels aufnimmt, worauf es durch Konvektion durch den Auslaß auströmt. Der Auslaß des Gehäuses ist mit einem senkrechten Steigrohr verbunden, welches einen Thermostaten od. dergl. enthält, der die Strömung des Wassers unterhalb einer gewählten Temperatur drosselt. Ein Warmwasserbehälter ist mit seinem oberen Teil über einen Einlaß mit der Abströmseite des Thermostaten verbunden und hat im unteren Teil einen Auslaß, welcher mit dem Einlaß des Kondensatorgehäuses verbunden ist. Am oberen Teil des Behälters ist ferner ein Warmwasserauslaß vorgesehen, und ein am unteren Teil vorhandener Einlaß ist mit einer Kaltwasserzufuhr verbunden.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung sind

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verschiedene Teile der Kühlanlage auf dem Kondensatorgehäuse angeordnet, und das Steigrohr tritt unmittelbar aus der Oberseite des Gehäuses hervor. In anderen Ausführungsformen können mehrere Vorratsbehälter in paralleler Anordnung miteinander verbunden sein, oder ein zweiter Warmwasserbehälter herkömmlicher Ausführung kann in Reihe mit dem Vorratsbehälter verbunden sein.

Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung die Aufbereitung von warmem Wasser unter Ausnützung der überschüssigen Wärme, der gesamten latenten oder Kondensationswärme und eines Teils der Restwärme in einem einzigen Kondensator einer für die Aufbereitung warmen Wassers eingerichteten Kühlanlage.

Somit schafft die Erfindung eine Warmwasser-Aufbereitungsanlage, welche zur Bereitung von warmem Wasser die Wärme des Kühlmittels einer Kühlanlage ausnützt. Dabei wird sowohl die überschüssige Wärme des Kühlmitteldampfs und die latente oder Kondensationswärme, als auch ein Teil der Restwärme des flüssigen Kühlmittels ausgenützt. Das durch die zu der Kühlanlage gehörige Kondensatoreinheit hindurchgeleitete Wasser wird durch Aufnahme der überschüssigen Wärme und der latenten Wärme sowie eines Teils der Restwärme des Kühlmittels auf eine gewählte Temperatur erwärmt. Die Kondensatoreinheit hat einen Wassereinlaß und einen Wasserauslaß, zwischen denen ein Warmwasserbehälter angeschlossen ist. Das in der Kondensatoreinheit durch Aufnahme der über-

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schüssigen und der latenten Wärme sowie eines Teils der Restwärme des die Kondensatoreinheit durchströmenden Kühlmittels erwärmte Wasser steigt durch Konvektion aufwärts und strömt in den Warmwasserbehalter, bis dieser schließlich mit Wasser der gewählten Temperatur gefüllt ist. Zwischen dem Wasserauslaß des Kondensators und dem Vorratsbehälter ist eine temperaturabhängige Drosseleinrichtung, etwa ein Thermostat, angeordnet, welche bzw. welcher die Strömung des Wassers unterhalb einer gewählten Temperatur drosselt. Das erwärmte Wasser ist leichter als das übrige Wasser im Vorratsbehälter, so daß es im oberen Teil des Behälters eine Schicht bildet und nach Bedarf entnommen werden kann.

Die Kondensatoreinheit hat eine größere Wärmetauscher-Oberfläche als für eine solche Kühlanlage üblich, so daß durch Konvektion strömendes Wasser mit einer über der üblicherweise angewendeten Temperatur in der Kondensatoreinheit verwendet werden kann und dabei soviel Wärme von dem die Kondensatoreinheit durchströmenden Kühlmittel aufnehmen kann wie für den sachgemäßen Betrieb der Kühlanlage notwendig. Die Kondensatoreinheit hat ein unteres Gehäuseteil, in welchem mehrere jeweils eine Anzahl von Windungen aufweisende, im wesentlichen waagerechte Lagen einer Kühlschlange angeordnet sind, welche die notwendige Wärmetauscher-Oberfläche darstellen. Das Gehäuse hat einen Einlaß und einen Auslaß zum Hindurchleiten von Wasser, wobei der Auslaß mit einem den Thermostat enthaltenden senkrechten Steig-

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rohr verbunden ist. Auf dem Kondensatorgehäuse können verschiedene weitere Teile der Kühlanlage angeordnet sein.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kühlanlage mit einer mit einer Warmwasserbereitungsanlage verbundenen Kondensatoreinheit gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein schematisiertes Flußdiagramm einer im Rahmen der Erfindung verwendeten Kühlanlage,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4- eine Teil-Schnittansicht eines Steigrohrs der Kondensatoreinheit mit einem darin angeordneten Thermostaten,

Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 3,

Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 eine Teil-Schnittansicht eines oberen Teils des Steigrohrs,

Fig. 8 eine abgewandelte Ausführung der Warmwasserbereitungsanlage nach Fig. 1 mit zwei parallel zueinander angeschlossenen Warmwasserbehältern und

Fig. 9 noch eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 1 mit einem in Reihe an der Warmwasserbereitungsanlage angeschlossenen Warmwasserbehälter herkömmlicher Ausführung.

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Eine in Fig. 1 dargestellte Warmwasserbereitungsanlage 5 enthält eine Kondensatoreinheit 10, welche über Kühlmittelleitungen 11, 12 mit einer in herkömmlicher Weise in einem Ni Ich-Kühlbehälter 14 angeordneten (nicht gezeigten) Verdampferschlange verbunden ist. Der Kühlbehälter 14 kann von der Art sein, wie sie zum Sammeln und Kühlen der Milch in einer Milchwirtschaft allgemein gebräuchlich ist.

Wie man in Fig. 1 erkennt, hat die Kondensatoreinheit 10 einen WasseraiElaß, welcher über eine Leitung 16 mit dem Warmwassereinlaß 17 am oberen Teil eines Warmwasserbehälters 18 verbunden ist. Über eine Leitung 22 ist der Einlaß 17 ferner mit einem Warmwasserauslaß 20 verbunden. Ein Temperatur- und Druckentlastungsventil 25 ist in bekannter, bei herkömmlichen Wassererhitzern üblicher Weise mit dem Auslaß 20 und einem Ablaßrohr 26 verbunden. Das Ventil 25 arbeitet als Sicherheitsventil und verhindert ein Platzen des Behälters aufgrund von übermäßiger Erhitzung oder übermäßigem Druck, wie dies bei Wassererhitzern allgemein Vorschrift ist.

Eine Kaltwasser-Zufuhrleitung 30 ist über ein Rückschlagventil 31 mit einem Einlaß 32 im unteren Teil des Warrawasserbehälters 18 verbunden. Eine weitere Leitung 35 führt vom unteren Teil der, Behälters zu einem Kaitwassereinlaß 36 der Kondensatoreinheit 10.

Die im einzelnen in Fig. 5 dargestellte Kondensatoreinheit hat ein auf Stützbeinen 41 ruhendes Gehäuse AO. Dieses setzt

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sich zusammen aus einem oberen und einem unteren schüsseiförmigen Teil 44 bzw. 43, welche direkt oder unter Zwischenlage eines zylindrischen Wandungsteils 45 miteinander verschweißt sind. Das obere Teil 44 ist mit einem Isoliermaterial, etwa einer Glasfasermatte 46 abgedeckt. An der Oberseite des Gehäuses 40 ist mittels Stützen 50 eine Plattform 48 angebracht. Der Kaltwassereinlaß 36 befindet sich in der Mitte des Bodens des Gehäuses, und in der Mitte der Oberseite hat das Gehäuse einen Warmwasserauslaß 52, an welchem ein senkrechtes Steigrohr 5^· angeschlossen ist.

Den größten Teil des Innenraums des Gehäuses 40 nimmt eine Kondensator-Rohrschlange 60 ein (Fig. 5, 6). Diese ist aus einem durchgehenden Rohr gebildet und hat einen in Fig. 7 sichtbaren Kühlmitteleinlaß 62 und einen über die Plattform 48 hervorstehenden Kühlmittelauslaß 63. Vom Einlaß 62 erstreckt sich ein senkrechtes Rohrstück 64 innerhalb des Steigrohrs 5^ abwärts zu der in mehreren jeweils eine Anzahl von Windungen enthaltenden Lagen vorzugsweise aus Kupferrohr gebildeten Rohrschlange 60 innerhalb des Gehäuses 40. Die einzelnen Lagen 65 sind im wesentlichen waagerecht angeordnet und haben jeweils mehrere Windungen 68. Die einzelnen Lagen 65 sind durch rechtwinklig abgebogene Stabe 72 voneinander getrennt gehalten (Fig. 6). Diese Anordnung der Rohrschlange und des Gehäuses ergibt eine sehr große Wärmetauscherfläche, welche es ermöglicht, dem die Kondensatoreinheit durchströmenden Kühlmittel die gesamte überschüssige und latente Wärme sowie einen Teil der Restwärme

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zu entziehen, wobei das mit einer Höchsttemperatur von ca. 15 bis 27 °C einströmende Wasser auf eine Temperatur von ca. 60 bis 66 C erwärmt wird. Dies ist in der dargestellten Anordnung dadurch ermöglicht, daß es im Kondensator zu einer Schichtbildung des Wassers kommt und das Kühlmittel im Gegenstrom zum Wasser hindurchgeleitet wird. In einer typischen Anwendung strömt das heiße Kühlmittel mit einer Temperatur von ca. I15 °C in den Kondensator und trifft dabei auf dan mit einer Temperatur von ca. 63 °C ausströmende Wasser. Dar kalte Wasser strömt am Boden des Kondensators mit einer Temperatur von ca. 16 C ein, und das flüssige Kühlmittel wird auf ca. 43 ⁰C abgekühlt.

Unmittelbar über dem Einlaß 62 der Kondensatorschlange 60 ist mittels eines Kupplungsstücks 82 ein Thermostat 80 in das Steigrohr 5^ eingesetzt (Fig. 4). Unterhalb des Thermostaten 80, welcher von der in einem Fahrzeugmotor verwendeten Art sein kann, ist ein Warmwasser-Ablaßventil 84 angeordnet. Dieses ist in Abhängigkeit von einem Überdruck am Kompressor der Kühlanlage elektromagnetisch betätigbar, um nach Bedarf warmes Wasser abzulassen, so daß der Kondensatoreinheit kälteres Wasser zugeführt wird.

Ferner ist unterhalb des Thermostaten 80 ein Mischventil angeordnet, dessen Warmwassereinlaß über eine Leitung 86 an einer Stelle unterhalb des Thermostaten mit dem Steigrohr 54 verbunden ist und an dessen Kaltwassereinlaß eine Leitung 87 angeschlossen ist, welche sich durch das Steigrohr 54 hindurch bis nahe an den Boden des Gehäuses 40 erstreckt

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und an dieser Stelle dem Kondensator zufließendes kaltes Wasser aufnimmt. Das Ventil 85 hat ferner einen Auslaß 88 für die Entnahme von warmem Wasser. Die Entnahme von warmem Wasser unterhalb des Thermostaten und das Mischen desselben in der beschriebenen Weise mit kaltem V/asser beschleunigt den Ersatz von warmem Wasser im Gehäuse 40 durch kaltes Wasser und erhöht dadurch die Leistung der Kühlanlage. Das Kühlmittel in dem senkrechten Eohrstück 64 trägt zur Erwärmung des Wassers im Steigrohr 54 bei, wodurch der Thermostat schneller anspricht.

Auf der Plattform 48 sind verschiedene Teile der Kühlanlage angeordnet, darunter ein Kompressor 90, ein Filter/Trockner 92, ein Drosselventil 94, ein Wärmetauscher 95 und ein Druckspeicher/Wärmetauscher 96, sowie ferner die Kühlmittelleitungen für die Verbindung der verschiedenen Teile untereinander, Füllventile 98, Schnellkupplungen 100, 101 für den Anschluß der Verdampferschlange 102 im Kühlbehälter 14, und die notwendigen elektrischen Schaltkästen 105, 106.

Die Kühlanlage kann etwa von der in der US-PS 3 264 837 beschriebenen Art sein. Der Ausgang des Kompressors 90 ist über eine Leitung mit dem Einlaß 62 der Kondensatorschlange 60 verbunden, deren Auslaß 63 über eine Leitung 107 und den Wärmetauscher 95 mit einem Einlaß des Druckspeicher/Wärmetauschers °6 verbunden ist. Bei diesem handelt es sich um eine allgemein bekannte Vorrichtung, welche anderenfalls in die Saugleitung gelangende Flüssigkeit abfängt und eine

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Wärmetauscherschlange zum Verdampfen der angesammelten Flüssigkeit enthält. Die durch den Wärmetauscher 95 hindurch verlaufende Leitung 107 ist mit der Wärmetauscherschlange innerhalb des Druckspeicher/Wärmetauschers 96 verbunden, deren Auslaß seinerseits über eine Leitung 110 mit der Einlaßseite des Drosselventils 94 verbunden ist. Der Ausgang des Drosselventils 94 ist über eine Leitung 112 und die Schnellkupplung 101 mit der zur Verdampferschlange 102 führenden Leitung 12 verbunden.

Die Auslaßseite der Verdampferschlange 102 ist über die Leitung 11, die Schnellkupplung 100 und eine weitere Leitung 114 mit einem zweiten Einlaß des Druckspeicher/Wärmetauschers 96 verbunden. Ein entsprechender Auslaß desselben ist über eine Leitung 116 und den Wärmetauscher 95 mit dem Einlaß des Trockners 92 verbunden, dessen Auslaß über eine weitere Leitung 120 mit dem Einlaß des Kompressors verbunden ist.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind also sämtliche Teile der Kühlanlage, mit Ausnahme der Verdampferschlange, mit dem Kondensator 40 zu einer Einheit 10 zusammengefaßt.

In Fig. 8 ist eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt, in welcher der Warmwasserbehälter 18 ersetzt ist durch zwei parallel zueinander angeschlossene Behälter 130, 131.

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Fig. 9 zeigt noch eine andere Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein herkömmlicher, von außen beheizbarer Warmwasserbereiter 133 in Reihe mit dem Auslaß des Warmwasserbehälters 18 verbunden ist. Der Warmwasserbereiter 133 hat einen Einlaß 135 und einen Auslaß 136 und braucht nicht im einzelnen beschrieben zu werden, da er von herkömmlicher Art ist.

Die vorstehend beschriebene Anlage arbeitet folgendermaßen: Während des Melkens ist die Kühlanlage in Betrieb, um die in den Behälter 14 fließende Milch fortlaufend zu kühlen. Über den Kaltwassereinlaß 32 wird Wasser mit einer Temperatur von ca. 15 bis 2? °C, vorzugsweise höchstens ca. 21 ⁰C, zugeführt, bis der Behälter 18, das Kondensatorgehäuse 40 und alle dazugehörigen Leitungen damit gefüllt sind. Das im Kondensatorgehäuse 40 befindliche Wasser wird durch Aufnahme der überschüssigen und der latenten Wärme sowie eines Teils der Restwärme der die Kondensatoreinheit durchströmenden gasförmigen Kühlmittels erwärmt, bis die erzielte Temperatur ausreicht, den Thermostaten 80 zu öffnen. Der Thermostat ist vorzugsweise so eingestellt, daß er bei ca. 60 bis 66 ⁰C öffnet. Nach dem Öffnen des Thermostaten steigt das erwärmte Wasser durch Konvektion im Steigrohr hoch und strömt in das obere Teil des Behälters 18, so daß sich das darin befindliche kältere Wasser abwärts bewegt und in die Kondensatoreinheit strömt, um das vorher darin erwärmte Wasser zu ersetzen. Während das erwärmte Wasser durch Konvektion kontinuierlich aus der Kondensatoreinheit auf-

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steigt und durch am Boden nachströmendes kälteres Wasser ersetzt wird tritt bei dem im Behälter 18 befindlichen Wasser eine Schichtung ein, d.h. das warme Wasser füllt den oberen und das kalte Wasser den unteren Teil des Behälters. Dadurch fließt der Kondensatoreinheit fortlaufend das kältere Wasser zu, bis der gesamte Behälter 18 mit Wasser mit der durch den Thermostaten 80 bestimmten Temperatur gefüllt ist.

Dank der im Behälter 18 auftretenden Schichtung wird die Kondensatoreinheit fortlaufend mit Wasser von einer ausreichend niedrigen Temperatur gespeist, wobei die Konvektionsströmung durch den Thermostaten so weit gedrosselt wird, daß das Wasser dem den Kondensator durchströmenden Kühlmittel seine gesamte überschüssige und latente Wärme sowie vorzugsweise einen Teil der Restwärme entzieht. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis der Behälter 18 im wesentlichen mit den erwärmten Wasser gefüllt ist. Darauf erreicht das Wasser in der Kondensatoreinheit dann eine Temperatur von ca. 60 bis 66 C, so daß es notwendig wird, entweder einen Teil des warmen Wassers aus dem Behälter zum Verbrauch zu entnehmen, oder warmes Wasser über das Ventil 84 abzulassen, damit der Druck im Kompressor nicht übermäßig hoch wird. Dar Fassungsvermögen des Warmwasserbehälters ist daher vorzugsweise so zu bemessen, daß er das während eines normalen Kühlzyklus bereitete warme Wasser aufzunehmen vermag.

Die Wärmetauscherkapazität der Kondensatoreinheit muß in Übereinstimmung mit der Kühlkapazität der Kühlanlage bemessen

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sein, damit dem Kühlmittel während des Kondensierens die gesamte überschüssige und latente Wärme sowie ein Teil der Restwärme entzogen wird. Der Kondensator muß ferner so bemessen sein, daß das unter Drosselung durch den Thermostaten durch Konvektion strömende Wasser bei einer Einlaßtemperatur von höchstens 15 bis 27 °C bis zum Auslaß des Kondensators auf etwa 6O bis 66 C erwärmt wird.

Die Wirkungsweise des Mischventils 85 und der dazugehörigen Leitungen für die Entnahme von warmem Wasser ist vorstehend bereits beschrieben.

Die Ausführungsform nach Fig. 8 hat im wesentlichen die gleiche Wirkungsweise wie vorstehend beschrieben, wobei jedoch die doppelte Menge warmen Wassers in den beiden Behältern 130, 131 gespeichert werden kann. Diese Anlage findet also Verwendung, wenn große Mengen warmen Wassers benötigt werden.

Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 9 ist ebenfalls ähnlich der vorstehend beschriebenen, wobei jedoch der von außen beheizbare Warmwasserbereiter 133 dazu verwendet werden kann, das Wasser aus dem Behälter 18 falls notwendig noch weiter zu erwärmen. Außerdem kann der Warmwasserbereiter 133 warmes Wasser liefern, solange die Kühlanlage aus irgend einem Grunde nicht arbeitet.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern erstreckt sich auf verschiedene Änderungen und Abwandlungen derselben.

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Warmwasserbereitungsanlage zum Erwärmen von Wasser auf einen gewählten Temperaturbereich unter Anwendung von gesteuerter Konvektionsströmung in Verbindung mit einer Kühlanlage, gekennzeichnet durch eine Kühlanlage (90 bis 114) mit einem wassergekühlten Kondensator (10), welcher einen Kühlmittel-Strömungsweg (60) und einen zusammen mit diesem eine Wärmetauscherfläche bildenden Wasser-Strömungsweg (40) jeweils mit einem Einlaß (62 bzw. 36) und einem Auslaß (63 bzw. 52) aufweist, durch einen Warmwasserbehälter (18) mit einem Warmwassereinlaß (17) in oberen und einem Kaltwasserauslaß (35) im unteren Teil, durch eine den Warmwassereinlaß des Behälters mit dem Auslaß des Wasser-Strömungswegs des Kondensators verbindende Einrichtung (5^» 16), durch eine den Kaltwasserauslaß des Behälters mit dem Einlaß des Wasser-Strömungswegs des Kondensators verbindende Einrichtung (36) und durch eine in der den Auslaß des Wasserströmungswegs des Kondensators mit dem Warmwassereinlaß des Behälters verbindenden

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ORIGINAL INSPECTED

Einrichtung angeordnete temperaturabhängige Drosseleinrichtung zum Drosseln der Konvektionsströmung des Wassers unterhalb einer gewählten 'wassertemperatur.
2. Wprmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wassergekühlte Kondensator (10) senkrecht angeordnet ist und den Einlaß (36) des Wasser-Strömungswegs am unteren und dessen Auslaß (^r>2) am oberen Ende hat, daß am Wasserauslaß des Kondensators das untere Ende eines Steigrohrs (5²O angeschlossen ist, daß das obere Ende des senkrechten Steigrohrs über eine Einrichtung (16) mit dem Warmwassereinlaß des Behälters (18) verbunden ist und daß die temperaturabhängige Drosseleinrichtung (80) im Steigrohr angeordnet ist.
3. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlanlage einen Kompressor (90), einen Verdampfer (102), den Auslaß des Verdampfers mit dem Einlaß des Kompressors verbindende Einrichtungen (11), den Einlaß (6?) des Kühlmittel-Strömungswegs (60) des Kondensators (10) mit dem Kompressor verbindende Einrichtungen (105) und den Auslaß (63) des Kühlmittel-Strömungswegs des Kondensators mit dem Einlaß des Verdampfers verbindende Einrichtungen (107, 95» 12) aufweist, und daß der Warmwasserbehälter (18) in seinem unteren Teil einen Kaltwassereinlaß (32) sowie den Einlaß mit einer Zufuhreinrichtung für zu erwärmendes Wasser verbindende Einrichtungen (30, 3D hat.

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4. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kondensator (10) durchströmende Wasser die latente und überschüssige Wärme sowie einen Teil der Restwärme des den Kondensator durchströmenden Kühlmittels aufnimmt.
5. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (10) ein Gehäuse (40) und eine darin angeordnete, den Kühlmittel-Strömungsweg darstellende Rohrschlange (60) aufweist, daß die Rohrschlange in mehreren Lagen (65), von denen wenigstens einige mehrere Windungen (68) haben, angeordnet ist, daß die Lagen zur Bildung von Wasserdurchlässen dazwischen durch Stützteile (72) voneinander getrennt gehalten sind und daß die Lagen zu einer durchgehenden Kondensatorschlange miteinander verbunden sind, welche an einem Ende den Kühlmitteleinlaß (62) und am anderen Ende den Kühlmittelauslaß (63) aufweist.
6. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der waagerechte Querschnitt des Gehäuses (40) des Kondensators (10) und die Form der Kondensatorschlange (60) im wesentlichen kreis- bzw. ringförmig sind, daß die Windungen der Kondensatorschlange im wesentlichen waagerecht im Gehäuse angeordnet sind, daß der Einlaß (36) des Wasser-Strömungswegs des Kondensators aa Boden (43) und der Auslaß des Wasser-Strömungswegs am oberen Teil des Gehäuses angeordnet sind.

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7. Warrowasserbereitungsanlage nach Anspruch 6, daurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (36) und der Auslaß (52) des Wasser-Strömungswegs des Kondensators (10) in der senkrechten Mittelachse des Gehäuses (40) liegen.
8. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (10) eine an der Oberseite des Gehäuses (40) angebrachte, waagerechte Plattform (48) aufweist, auf welcher der Kompressor (90) angeordnet ist.
9. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlanlage ferner eine Speichereinrichtung (96) und eine Expansionseinrichtung (94), aufweist, daß die Speichereinrichtung zwischen dem Auslaß des Verdampfers (102) und dem Einlaß des Kompressors (90) angeordnet ist, daß die Expansionseinrichtung zwischen dem Auslaß (62) des Kondensators und dem Einlaß des Verdampfers angeordnet ist und daß die Speichereinrichtung sowie die Expansionseinrichtung auf der Plattform (48) angeordnet sind.
10. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß an der den Auslaß (52) des Wasser-Strömungswegs des Kondensators (10) mit dem Warmwassereinlaß (17) des Behälters (18) verbindenden Einrichtung (54, 16) ein Wasser-Ablaßventil (84) angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von einem Höchstdruck des Kompressors (90) öffnend betätigbar ist.

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11. Warinwasserbereitungsanlage nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch ein Mischventil (85) mit einem Auslaß (88), einem Warmwassereinlaß und einem Kaltwassereinlaß, einer mit dem Kaltwassereinlaß verbundenen, innerhalb des senkrechten Steigrohrs (5⁷O angeordneten Leitung (87) für die Zufuhr von kaltem Wasser und einer Leitung (86) zum Verbinden des Warmwassereinlasses mit dem Steigrohr an einer Stelle unterhalb der Drossel einrichtung (80),
12. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das offene untere Ende der am Kaltwassereinlaß angeschlossenen Leitung (87) nahe dem Boden des Kondensatorgehäuses &40) angeordnet ist.
13. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittel-Strömungsweg (60) des Kondensators (10) ein sich senkrecht im Steigrohr (5⁷O erstreckendes Rohrstück (64) aufweist und daß der Kühlmitteleinlaß (62) nahe unterhalb der Drosseleinrichtung (80) angeordnet ist.
14. Warmwasserbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherfläche eine solche Größe hat, daß das den Kondensator (10) durch Konvektion durchströmende Wasser bei einer Einlaßtemperatur von höchstens ca. 15 bis 27 ⁰C am Auslaß des Wasser-Strömungswegs eine Temperatur von ca. 60 bis 66 ⁰C hat.
15· Verfahren zum Bereiten von warmem Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einlaß eines Wasser-

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Strömungswegs eines zu einer Kühlanlage gehörenden, von einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Kühlmittel-Strömungsweg durchsetzten, einen Wärmetauscher darstellenden und außerdem einen Auslaß des Wasser-Strömungswegs aufweisenden, wassergekühlten Kondensators relativ kaltes Wasser zugeführt wird, daß die Kühlanlage in Betrieb gesetzt wird, so daß ein Kühlmittel durch den Kühlmittel-Strömungsweg des Kondensators strömt, während das dem Einlaß zugeführte Wasser den Wasser-StrÖmungsweg durchströmt, daß das den Kondensator durchströmende Wasser durch Aufnahme der Wärme des den Kondensator durchströmenden Kühlmittels erwärmt wird, daß das erwärmte Wasser vom Auslaß des Wasser-Strömungswegs einem Warmwassereinlaß am oberen Teil eines Wasserbehälters zugeleitet wird und daß Wasser von einem Kaltwasserauslaß am unteren Teil des Behälters dem Einlaß des V/asser-Strömungswegs des Kondensators zugeleitet wird, wobei das Wasser den Kondensator und den Behälter durch Konvektion durchströmt und die Konvektionsströmung des Wassers durch den Kondensator und den Behälter gedrosselt wird, solange die Wassertemperatur unter einem vorbestimmten Wert lieg:.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Höchsttemperatur des Wassers am Einlaß des Wasser-Strömungswegs ca. 15 bis 27 C und die Temperatur des Wassers am Einlaß des Behälters ca. 60 bis 66 ⁰C beträgt.

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17. Verfahren nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser beim Durchströmen des Kondensators durch Aufnahme der latenten und der überschüssigen Wärme sowie eines Teils der Restwärme des den Kondensator durchströmenden Kühlmittels erwärmt wird.
18. Verfahren nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Wasser vom Auslaß des
Wasser-Strömungswegs aufwärts durch ein senkrechtes Steigrohr strömt, bevor es zum Warmwassereinlaß am oberen Teil des Behälters gelangt.
19. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel im Betrieb der Kühlanlage abwärts durch einen im Kondensator angeordneten
Kühlmittel-Strömungsweg strömt, welcher durch eine Rohrschlange mit mehreren übereinander liegenden Lagen, von
denen wenigstens einige mehrere Windungen aufweisen, gebildet ist, wobei sich der Kühlmitteleinlaß an der Oberseite und der Kühlmittelauslaß an der Unterseite der Rohrschlange befindet, und daß das Wasser vom Kaltwasserauslaß des Behälters dem Einlaß des Wasser-Strömungswegs des Kondensators so zugeleitet wird, daß es die Rohrschlange aufwärts umströmt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das erwärmte Wasser vom Auslaß des Wasser-Strömungswegs aufwärts durch ein senkrechtes Steigrohr strömt, bevor es in den Warmwassereinlaß am oberen Teil des Behälters gelangt.

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21. Kondensator, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (40) mit einem Wassereinlaß (36) und einem Wasserauslaß (52), durch ein senkrechtes Steigrohr (54), welches mit seinem unteren Ende am Wasserauslaß des Gehäuses angeschlossen ist, und durch eine im Gehäuse angeordnete, einen durch es hindurchführenden Kühlmittel-Strömungsweg darstellende Rohrschlange (60) mit mehreren zur Bildung von dazwischen verlaufenden Wasserdurchlässen getrennt voneinander angeordneten Lagen (65) von denen wenigstens einige mehrere Windungen (68) aufweisen und welche zu einer durchgehenden, an einem Ende einen Kühlmitteleinlaß (62) und am anderen Ende einen Kühlmittelauslaß (63) aufweisenden Rohrschlange miteinander verbunden sind.
22. Kondensator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der waagerechte Querschnitt des Gehäuses (40) und die Form der Rohrschlange (60) im wesentlichen kreis- bzw. ringförmig sind, daß die Windungen der Schlange im wesentlichen waagerecht im Gehäuse angeordnet sind, daß der Einlaß (36) des den Kondensator durchsetzenden Wasserströmungswegs am Boden (43) und der Auslaß (52) des Wasserströmungswegs am oberen Teil (44) des Gehäuses angeordnet sind.
23· Kondensator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (36) und der Auslaß (52) des Wasser-Strömungswegs in der senkrechten Mittelachse des Gehäuses (40) angeordnet sind.

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24. Kondensator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Steigrohr (54) eine temperaturabhängige Drosseleinrichtung (80) für die Wasserströmung angeordnet ist.
25· Kondensator nach Anspruch 22, ferner gekennzeichnet durch eine auf dem oberen Teil (44) des Gehäuses (40) angebrachte, waagerechte Plattform (48) und durch Einrichtungen zum Anbringen von anderen Teilen einer Kühlanlage auf der Plattform.
26. Kondensator nach Anspruch 24, ferner gekennzeichnet durch ein Mischventil (85) mit einem Auslaß (88), einem Warmwassereinlaß und einem Kaltwassereinlaß, durch eine am Kaltwassereinlaß des Mischventils angeschlossene, sich im senkrechten Steigrohr (54) erstreckende Leitung (87) für die Zufuhr von kaltem Wasser und durch eine Leitung (86), welche den Warmwassereinlaß des Mischventils an einer unterhalb der Drosseleinrichtung liegenden Stelle mit dem Steigrohr verbindet.
27· Kondensator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die am Kaltwassereinlaß angeschlossene Leitung (87) ein nahe dem Boden des Gehäuses (40) liegendes offenes unteres Ende hat.
28. Kondensator nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (60) ein sich senkrecht im Steigrohr (54) erstreckendes und den Kühlmittel-

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einlaß (62) mit den im Gehäuse (40) angeordneten Lagen der Schlange verbindendes Rohrstück (64) aufweist, und daß der Kühlmitteleinlaß nahe unter der Drosseleinrichtung (80) angeordnet ist.
29. Kondensator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Steigrohr (5^ZO eine temperaturabhängige Drosseleinrichtung (80) für die Wasserströmung angeordnet ist.

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