DE2747649A1

DE2747649A1 - Waermepumpe

Info

Publication number: DE2747649A1
Application number: DE19772747649
Authority: DE
Inventors: Manfred Hahn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-10-24
Filing date: 1977-10-24
Publication date: 1979-04-26

Description

EBHZ-77/70 20.10.1977

Bt/k t

Licentia

Patent-Verwaltungs-GmbH

Frankfurt /Main

Wärmepumpe

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Es ist bei einer in entsprechender Weise aufgebauten Wärmepumpe bekannt (DT-GM 1 800 743), die im KältemittelKreislauf liegenden Bauteile bis auf den Verdampfer einem Warmwasserbehälter zuzuordnen, wobei lediglich der Kondensator innerhalb des Warmwasserbehal ters angeordnet ist. Trotz der Anwendung eines gekapselten Kompressors mit Sauggaskühlung erreicht der Kompressor im Betrieb erfahrungsgemäß Temperaturen bis etwa 100 C, so daß mehr als die Hälfte der aufgenommenen elektrischen Energie als Wärme über seine Oberfläche verlorengeht und nicht dem Warmwasserkessel über den Kondensator zugeführt werden kann. Dabei erreicht der Kompressor umso höhere Temperaturen, je höher die Kondensationstemperatur und folglich der Kondensationsdruck infolge steigender Wassertemperatur im Warmwasserkessel wird.

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ORIGINAL INSPECTED

-A-

EBHZ-77/70 20.10.1977

BtAt

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Wärmepumpe Maßnahmen zu treffen, die mit einfachen Mitteln eine Nutzung der vom Kompressor abgegebenen Wärme ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die Anwendung der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird durch das vom Flüssigkeitsabscheider zum Nachverdampfer geführte Rohr infolge des Druckunterschiedes zwischen den beiden Bauteilen eine definierte flüssige Kältemittelmenge in den Nachverdampfer geleitet. Hierzu ist das Rohr entweder mit einer Drosselstelle versehen oder vorzugsweise als Kapillarrohr mit entsprechend bemessenem Querschnitt ausgebildet, so daß der Kältemitteltransport durch die Kapillarwirkung noch unterstützt wird. Durch die Verdampfung des flüssigen Kältemittels im Nachverdampfer wird eine Kühlung erzielt, durch die die vom Kompressor an den Nachverdampfer abgegebene Wärmemenge aufgenommen und in den Kältemittelkreislauf geführt wird. Die im Kätemittel enthaltene Wärme wird aber anschließend über den Kondensator einem Wärmeverbraucher, insbesondere einem Warmwasserkessel zugeführt, wodurch die Nutzung der vom Kompressor abgegebenen Wärmemenge sichergestellt ist. Dabei steht durch die Gesetzmäßigkeit des Kältemittelkreislaufs immer dann flüssiges Kältemittel im Flüssigkeitssammler bereit, wenn infolge hoher Temperaturen am Kondensator die Temperatur am Kompressor steigt. Da der Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitssammler abhängig von der Kondensationstemperatur ist, kann durch entsprechend tiefes Eintauchen des Kapillarrohres in den Flüssigkeitssammler festgelegt werden, wann die zusätzliche Kühlung des Kompressors einsetzen soll.

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Bt/kt

Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Prinzipskizze einer Heiz- und Kühlanlage mit einer nach der Erfindung ausgestalteten Wärmepumpe näher erläutert.

Eine Wärmepumpe weist in ihrem Kältemittelkreislauf in Serienschaltung einen gekapselten, sauggasgekühlten Kompressor 1, einen Kondensator 2 zur Nutzwärmeabgabe, ein Expansionsventil 3, einen Verdampfer 4 zur Nutzwärmeaufanhme, einen Flüssigkeitsabscheider 5 und einen Nachverdampfer 6 auf. Der Kondensator 2 ist in einem Warmwasserbehälter 7 angeordnet, in den ein Kaltwasserzulauf 8 mündet und von dem eine Brauchwarmwasserleitung 9 wegführt. Dadurch ist der Kondensator 2 stark schwankenden Temperaturen ausgesetzt. Der Verdampfer 4 befindet sich in einem zu kühlenden Raum 7, vorzugsweise in einem Haushaltskühl- oder gefriergerät.

Der Flüssigkeitsabscheider 5 weist unterhalb seiner Öffnungen für die Zu-und Abströmung des Kältemittels einen Auffangbehälter auf, in dem sich der im Verdampfer nicht in den gasförmigen Zustand versetzte Teil des Kältemittels sammelt. Dabei ist der nicht verdampfte Anteil um so höher, je höher die Kondensationstemperatur im Kondensator 2 und damit die Temperatur des Warmwasserbehälters 7 ist. Der am Auffangbehälter 11 mit a bezeichnete hohe Kältemittelstand wird demnach bei der höchsten Temperatur des Warmwasserkessels 7, des Kondensators 2 und daher auch des Kompressors 1 erreicht. Dagegen sinkt der Kältemittelstand z.B. auf das Niveau b bei kaltem Warmwasserbehälter 7, bei dem infolge eines geringen Kompressionsdruckes auch die Kompressortemperatur sinkt.

Aus dem Auffangbehälter 11 des Flüssigkeitsabscheiders 5 führt neben der üblithen Kältemittelleitung 12 noch zusätzlich ein

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Rohr 13 in den Nachverdampfer 6. Dieses Rohr 13 kann innerhalb oder außerhalb der Kältemittelleitung 12 geführt sein und dient zur dosierten Zuführung von flüssigem Kältemittel zum Nachverdampfer 6, der dadurch gekühlt wird und durch seinen Wärmekontakt mit dem Kompressor auch diesen abgekühlt. Der Transport des Kältemittels im Rohr 13 erfolgt dabei durch den Druckunterschied zwischen dem Nachverdampfer 6 und dem Flüssigkeitsab— scheider 5. In das Rohr 13 kann dabei eine gegebenenfalls einstellbare Drosselstrecke eingebaut sein, um den Zustrom zu dosieren. Vorzugsweise ist es jedoch als Kap-lllarrohr ausgebildet und innerhalb der Kältemittelleitung 12 geführt. Es treten dann bei geringstem technischem Aufwand keine zusätzlichen Dichtungsprobleme auf und der Kältemitteltransport wird durch die Kapillarwirkung unterstützt.

Das Rohr 13 endet im Auffangbehälter 11 in einer zwischen den Niveaus a und b liegenden Höhe. Nachdem aber der Flüssigkeitsstand im Auffangbehälter 11 durch die Gesetzmäßigkeit des Kältemittelkreislaufes abhängig von der Temperatur des Kondensators ist, läßt sich durch die Wahl der Höhe, in der das Rohr 13 im Auffangbehälter 11 endet, der Beginn der zusätzlichen Kühlung des Kompressors festlegen. Es ist dann gewährleistet, daß der Kompressor 1 seine erforderliche Betriebstemperatur erreicht und erst bei Überscheiten derselben bei erhöhtem Kompressionsdruck sowie dann, wenn der Kältemittelstand im Auffangbehälter 11 bis zum Ende des Rohres 13 angestiegen ist und flüssiges Kälte·» mittel zum Nachverdampfer 6 geleitet werden kann, zusätzlich gekühlt wird. Es erfolgt somit eine automatische Regelung der Temperatur des Kompressors 1, wobei Überschußwärme in den Kälte·* mittelkreislauf eingeführt und nutzbringend an den als Nutzwärmeverbraucher vorgesehenen Warmwasserkessel 7 abgegeben wird. Hierdurch ist somit ein optimaler Betrieb und eine hohe Leistungsziffer der Wärmepumpe erreicht.

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Claims

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Bt/kt

ANSPRUCHE

Wärmepumpe mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Entspannungsventil, einem Verdampfer, einem Flüssigkeitsabscheider und einem Nachverdampfer, die in Serie in einem Kältemittelkreislauf liegen, insbesondere zum Übertragen der aus einem Kühlprozeß gewonnenen Wärmemenge in einen Flüssigkeitsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachverdampfer (6) mit dem Kompressor (1) in Wärmekontakt steht und daß aus dem das abgeschiedene flüssige Kältemittel aufnehmenden Aufnahmeraum (11) des Flüssigkeitsabscheiders (5) zusätzlich ein Rohr (13) in den Nachverdampfer (6) führt.
2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr ein Kapillarrohr (13) ist.
3. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (13) in der Verbindungsleitung (12) des Kältemittelkreislaufs vom Flüssigkeitsabscheider (5) zum Nachverdampfer (6) angeordnet ist.
4. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (13) in einer wählbaren Höhe unterhalb des maximalen Kältemittelspiegels im Aufnahmebehälter (11) des Flüssigkeitsabscheiders (5) endet.
5. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (1) gekapselt und sauggasgekühlt ist und daß der Nachverdampfer (6) den Kompressor weitgehend umgibt.

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ORIGINAL INSPECTED

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BtAt
6. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder einem tier

folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in das Rohr (13) eine Drossel strecke eingefügt ist.
7. Wärmepumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstrecke einstellbar ist.
8. Wärmepumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel strecke mit einer von der Temperatur des Kompressors (1) gesteuerten Stelleinrichtung versehen ist.
9. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Flussiqkeitsab— scheider (5) dem Nachverdampfer (6) unmittelbar über eine Kältemittelleitung (12) vorgeschaltet ist und der Nachverdampfer (6) direkt mit der Saugseite des Kompressors (1) verbunden ist.

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ORIGINAL INSPECTED