DE2815382A1 - Warmwasserbereiter - Google Patents

Warmwasserbereiter

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Publication number
DE2815382A1
DE2815382A1 DE19782815382 DE2815382A DE2815382A1 DE 2815382 A1 DE2815382 A1 DE 2815382A1 DE 19782815382 DE19782815382 DE 19782815382 DE 2815382 A DE2815382 A DE 2815382A DE 2815382 A1 DE2815382 A1 DE 2815382A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water
heat exchanger
condenser
water heater
heater according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19782815382
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Ing Grad Hackner
Manfred Hahn
Helmut Ing Grad Schoenberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication of DE2815382A1 publication Critical patent/DE2815382A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02Water heaters
    • F24H4/04Storage heaters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

  • Warmwasserbereiter
  • Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
  • Bei einem bekannten Warmwasserbereiter dieser Art (DE-GM 1 800 743) ist in Serie zu dem im Wasserkessel angeordneten Kondensator der Wärmepumpe in den Eältemittelkreislauf ein weiterer außenliegender Kondensator eingebaut. Dieser außenliegende Kondensator wird mittels Umschaltventilen dann in den Eältemittelkreislauf eingeschaltet, wenn die Wärmeabgabe des innenliegenden Kondensators in Folge einer erhöhten Wassertemperatur zu gering geworden ist. In diesem Fall wird der außenliegende Kondensator mittels eines Gebläses gekühlt. Von Nachteil ist bei diesem Aufbau, daß hierbei ein Eingriff in den hermetisch geschlossen zu haltenden Kältemittelkreislauf erforderlich ist, sowie der Aufwand für die dazu notwendigen Umschaltventile.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwasserbereiter der Eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Begrenzung des Kondensationsdruckes im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe erfolgen kann, ohne einen Eingriff in den Eältemittelkreislauf vornehmen zu müssen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs erreicht.
  • Durch die besondere Bemessung der Verlustleistung des Wasserkessels kann somit über den Kondensator der Wärmepumpe stets die gesamte Leistung abgegeben werden, ohne hierfür zusätzliche Kondensatoren oder einen Kühlwasserzufluß in den Wasserkessel vorsehen zu müssen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigt: Figur 1 einen Warmwasserbereiter mit einem allseitig wärmeisolierten Wasserkessel, Figur 2 einen Warmwasserbereiter mit einem teilweise wärmeisolierten Wasserkessel, Figur 3 und Figur 4 Warmwasserbereiter mit allseits wärmeisoliertem Wasserkessel und äußerem Wärmeübertrager.
  • In den Wasserkesseln 1 der einzelnen Warmwasserbereiter ist ein Kondensator 2 einer nicht näher dargestellten Wärmepumpe angeordnet, deren Verdampfer beispielsweise dem Kühlraum eines Haushaltskühlschrankes zugeordnet ist. Der Kondensator 2 befindet sich dabei im unteren Bereich des Wasserkessels 1 nahe an dessen Boden. Mittels eines Heizelementes 3 kann im Bedarfsfall eine zusätzliche Beheizung des im Wasserkessel 1 befindlichen Wassers vorgenommen werden. Durch den Boden des Wasserkessels 1 ist eine Kaltwasserzuleitung 4 und durch den Deckel eine Warmwasserleitung 5 geführt. An der Außenseite des Wasserkessels 1 ist eine Wärmeisolierschicht 6 vorgesehen.
  • Gemäß Figur 1 umgibt die Wärmeisolierschicht 6 die gesamte äußere Oberfläche des Wasserkessels 1. Dabei ist die Wärmeisolierschicht 6 so bemessen, daß der Wärmedurchgang und damit die Verlustleistung beim Erreichen einer maximalen Wassertemperatur gerade so groß ist, wie die in diesem Fall auftretende Nutzleistung am Kondensator 2. Selbst wenn dann über einen längeren Zeitraum kein kaltwasser in den Wasserkessel 1 einfließt, erreicht das Wasser im unteren Bereich des Wasserkessels, in dem auch der Kondensator angeordnet ist, durch die stetige, der Verlustleistung entsprechende Abkühlung nur eine Temperatur, die den Druck im Eältemittelkreislauf innerhalb des Kondensators 2 auf einem bestimmten Wert hält. Durch die Wahl der Verlustleistung des Wasserkessels 1 kann somit der Druck des Kältemittels auf einen wählbaren Wert begrenzt werden.
  • Bei der Ausführung nach Figur 2 ist im oberen Bereich des Wasserkessels 1 eine hochwertige Wärmeisolierung 6 vorgesehen, während im unteren Bereich eine Wärmeisolierschicht völlig fehlt. Aufgrund der natürlichen Schichtung sammelt sich das erwärmte Wasser im oberen Bereich des Wasserkessels 1, der eine vernachlässigbare Verlustleistung aufweist. Erreichen dann aber die erwärmten Wasserschichten den nichtisolierten Teil des Wasserkessels 1, dann steigt die Verlust leistung an den nichtisolierten Wandungsflächen stark an. Dabei nimmt die Verlustleistung um so mehr zu, äe weiter die warmen Wasserschichten sich nach unten erstrecken. Am Wärmeaustausch mit der Umgebung nehmen somit nur die Wasserschichten im unisolierten Teil des Wasserbehälters 1 teil. Dagegen stehen die am höchsten erwärmten Wasserschichten im oberen Abschnitt des Wasserkessels 1 praktisch nicht unter dem Einfluß von Wärmeverlusten durch die Isolation. Durch die Größe des nichtisolierten Abschnitts des Wasserkessels 1 läßt sich somit die Verlustleistung des Wasserkessels so bestimmen, daß bei einem wählbaren Druck im Kältemittelkreislauf des Kondensators 2 gerade die dabei erzeugte Nutzwärme abgeführt wird.
  • Beim Warmwasserbereiter nach Figur 3 ist der Wasserkessel 1 allseitig mit einer hochwertigen Wärmeisolierung 6 versehen, die die Wärmeverlustleistung auf ein unbeachtliches Maß absenkt. Um hierbei die Wassertemperatur im Bereich des Kondensators 2 mit Rücksicht auf den Kältemitteldruck nicht über einen vorbestimmten Wert ansteigen zu lassen, ist im Bereich des Kondensators 2 im Wasserkessel 1 ein Wärmeübertrager 7 angeordnet. Der Wärmeübertrager 7 steht über Rohrleitungen 8 und 9 mit einem äußeren Wärmeübertrager 10 in Verbindung. Als Wärmeträgermittel kann dabei Wasser oder dergleichen vorgesehen sein.
  • Nachdem sich das Wasser im unteren Bereich des Wasserkessels 1 erst zuletzt erwärmt, und der äußere Wärmeübertrager 10 räumlich oberhalb des inneren Wärmeübertragers 7 angeordnet ist, tritt eine Zirkulation durch Schwerkraft in den Wärmeübertragern 7, 10 zunächst praktisch nicht auf. Erst wenn sich auch das Wasser im unteren Bereich des Wasserkessels 1 zu erwärmen beginnt, setzt die Schwerkraftzirkulation durch die Wärmetauscher 10 ein und steigert sich mit zunehmender Temperatur des Wassers im unteren Kesselbereich. Eine Wärmeabfuhr bzw. eine Verlustleistung tritt somit an diesem Kessel erst auf, wenn der gesamte Inhalt des Wasserkessels 1 erwärmt ist und steigert sich mit zunehmender Temperatur im unteren Bereich des Wasserkessels 1 auf seinen maximalen Wert, bei dem die über den äußeren Wärmetauscher 10 abgeführte Wärmeleistung gleich der vom Kondensator 2 aufgebrachten Wärmeleistung ist. Um dabei einen Wärmeverlust solange als möglich hinauszuzögern, kann in die Rohrleitung 9, die das aus dem Wärmeübertrager 10 austretende gekühlte Wasser führt, ein MagnetventillOa eingeschaltet werden. Dieses Magnetventil kann über einen Temperaturfühler 11 gesteuert werden, der im unteren Bereich des Wasserkessels 1 angeordnet ist und ein Öffnen des Magnetventils 10 a erst dann bewirkt, wenn eine vorbestimmte Temperatur erreicht ist.
  • I)er in Figur 4 dargestellte Aufbau entspricht im Wesentlichen dem Aufbau nach Figur 3. Hier ist Jedoch anstelle von Wasser eine bei relativ niedrigen Temperaturen verdunstende Flüssigkeit als Wärmeträgermittel für die Wärmeübertrager 7, 10 vorgesehen. Dabei befindet sich flüssiges Kältemittel praktisch nur im inneren Wärmeübertrager 7. Wird die Verdampfungstemperatur des Wärmeträgermittels so eingestellt, daß es erst bei einer im Bezug auf den Druck im Kondensator 2 maximal zulässigen Wassertemperatur zu verdampfen beginnt, dann setzt auch hier eine Erhöhung der Verlust leistung auf den für die ausreichende Kühlung des Kondensators 2 erforderlichen Wert erst ein, wenn der gesamte Inhalt des Wasserkessels 1 aufgeheizt wird. Hierbei sind aber keine zusätzlichen Steuerungsorgane zur Beeinflussung des Kühlkreislaufes in dem Wärmeübertrager 10 erforderlich. Ein Druckausgleichgefäß 12 verhindert dabei im Fehlerfalle einen zu hohen Druckanstieg in den Leitungen 8 und 9.

Claims (10)

  1. Patentansprüche Warmwasserbereiter mit einem isolier-ten Wasserkessel, mit dem ein Kondensator einer kompressor.}zeUrtebenen Wärmepumpe in Wärmekontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme-ferlustleistung des Wasserkessels bei einem wählbaren maximalen Druck des Kältemittels gleich der vom Kondensator abgegebenen Wärmeleistung ist.
  2. 2. Warinwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeicnnet, daß der Kondensator im unteren Bereich des Wasserkessels angeordnet ist und daß der Wärmedurchgangswert der Wärmeisolierung im unteren Bereich des Wasserkessels geringer als im oberen Bereich ist.
  3. 3 Warmwasserbereiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkessel im unteren Bereich ohne eine Wärmeisolierung ist.
  4. 4. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem wärmeisolierten Wasserkessel ein äußerer Wärmeübertrager zugeordnet ist, der aus dem Wasserkessel mit Wärmeenergie speisbar ist.
  5. 5. Warmwasserbereiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Wärmeübertrager über Rohrleitungen mit einem im Wasserkessel angeordneten inneren Wärmeübertrager erburl.len ist.
  6. 6. Warmwasserbereiter nach Anspruch 5, dadurch gekenzeichnet, daß der innere Wärmeübertrager irn unteren Bereich des Wasserkessels angeordnet ist.
  7. ?. Warmwasserbereiter nach Anspruch 5 oder 6, danuroh gekennzeichnet, daß der äußere Wärmeübertrager räumlich höher als der innere Wärmeübertrager angeordnet ist.
  8. 8. Warmwasserbereiter nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrleitung ein steuerbares Ventil angeordnet ist, dessen Steuerelement in Abhängigkeit von der Temperatur des Wassers im Bereich des Kondensators stellbar ist.
  9. 9. Warmwasserbereiter n.ach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Kreislauf der Wärmeübertrager Wasser vorgesehen ist.
  10. 10. Warmwasserbereiter nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Kreislauf der Wärmeübertrager ein Kältemittel vorgesehen ist, und daß der Druck im Kreislauf so bemessen ist, daß das Kältemittel bei einer wählbaren Temperatur des Wassers im Bereich des inneren Wärmeübertragers zu verdampfen beginnt.
DE19782815382 1978-04-10 1978-04-10 Warmwasserbereiter Withdrawn DE2815382A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0018488A1 (de) * 1979-04-27 1980-11-12 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Warmwasserbereiter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7720282U1 (de) * 1977-06-28 1977-10-06 Schweiger, Hans, 8263 Burghausen Waermetauscher fuer ein kuehlgeraet, insbesondere fuer einen tauchkuehler fuer milch

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7720282U1 (de) * 1977-06-28 1977-10-06 Schweiger, Hans, 8263 Burghausen Waermetauscher fuer ein kuehlgeraet, insbesondere fuer einen tauchkuehler fuer milch

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0018488A1 (de) * 1979-04-27 1980-11-12 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Warmwasserbereiter

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