DE2829456A1 - HEAT EXCHANGER - Google Patents

HEAT EXCHANGER

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DE2829456A1 DE19782829456 DE2829456A DE2829456A1 DE 2829456 A1 DE2829456 A1 DE 2829456A1 DE 19782829456 DE19782829456 DE 19782829456 DE 2829456 A DE2829456 A DE 2829456A DE 2829456 A1 DE2829456 A1 DE 2829456A1
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Thomas E Brendel
Richard D Rogers
James P Schafer
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Description

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WärmetauscherHeat exchanger

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Wärmetauscher und im besonderen auf Wärmetauscher, die in Systemen zur Kälteerzeugung und Klimatisierung Verwendung finden, um Wärme zwischen verschiedenartigen Strömungsmedien zu übertragen.The present invention relates generally to heat exchangers and in particular on heat exchangers, which are used in systems for refrigeration and air conditioning, to transfer heat between to transfer different flow media.

Man hat festgestellt, daß es zur Verbesserung der Wirksamkeit oder zur Reduzierung der Kosten bei der Kälte- und Wärmeerzeugung wünschenswert ist, Wärme zwischen verschiedenartigen Strömungsmedien zu übertragen. Herkömmliche Wärmetauscher übertragen die Wärme nur zwischen zwei Strömungsmedien; normalerweise werden in derartigen Wärmetauschern keine zwischengeschalteten oder alternierenden Strömungsmedien zur Verbesserung der Wärmeübertragung oder zur Wärmeergänzung eingesetzt. Beispielsweise sind Wärmetauscher in einem System zur Kälteerzeugung normalerweise so ausgebildet, daß sie Wärme von einem Kältemittel innerhalb eines rohrförmigen Elementes an Luft übertragen, die über das rohrförmige Element und um dieses herum strömt.It has been found that it can improve effectiveness or to reduce the costs of cold and heat generation, it is desirable to transfer heat between different types of flow media. Conventional heat exchangers only transfer heat between two flow media; normally used in such heat exchangers no intermediate or alternating flow media used to improve heat transfer or to supplement heat. For example, there are heat exchangers in a system for generating cold normally designed to transfer heat from a refrigerant within a tubular member to air passing through the tubular element and flows around it.

Bei einigen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Kälteverflüssigern, ist es wünschenswert, Wärme von dem Strömungsmedium innerhalb eines rohrförmigen Elementes auf ein Strömungsmedium, beispielsweise Wasser, innerhalb eines zweiten rohrförmigen Elementes zu übertragen oder WärmeIn some applications, such as refrigeration condensers, it is desirable to remove heat from the flow medium within a tubular element to a flow medium, for example water, to transfer or heat within a second tubular element

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von dem Kältemittel in dem ersten rohrförmigen Element sowohl auf die um die Rohre strömende Luft als auch auf das im zweiten rohrförmigen Element befindliche Wasser zu übertragen. Derartige Fälle treten auf, wenn eine Wasserquelle zur Verfugung steht, deren Wasser eine niedrigere Temperatur als die Umgebungsluft besitzt und zur Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen den Strömungsmedien herangezogen werden kann. Beispielsweise steht bei Schiffscontainern Kühlwasser an Bord des Schiffes zur Verfügung, das als Wärmetauschermedium dienen kann, das jedoch entfällt, wenn der Container an einen anderen Ort vom Schiff entfernt bewegt wird.from the refrigerant in the first tubular element to both the air flowing around the tubes and to that in the second tubular element Transfer element located water. Such cases occur when a source of water is available, its water has a lower temperature than the ambient air and is used to improve the heat transfer between the flow media can be. In shipping containers, for example, cooling water is available on board the ship as a heat exchange medium can serve, but this is not necessary if the container is transferred to another Is moved away from the ship.

In ähnlicher Weise ist es bei vielen Anwendungsfällen von Wärmepumpen wünschenswert, in bezug auf die Wärmeübertragung wählen zu können zwischen einem ersten Strömungsmedium, beispielsweise dem Wärmepumpenkältemittel, und einem zweiten Strömungsmedium, beispielsweise der Raumluft, zwischen dem Kältemittel und einem Medium zur Wärmeübertragung aus einem Wärmespeicher oder zwischen dem Strömungsmedium aus dem Wärmespeicher und der Umgebungsluft. Wenn beispielsweise ein Raum in einer Umfassung gekühlt wird, ist es oft vorteilhaft, Wärme aus dem Raum auf einen Wärmespeicher zu übertragen, in dem die Wärme gespeichert werden kann, um zu einem späteren Zeitpunkt Verwendung zu finden. Wenn jedoch aus bestimmten Gründen der Wärmespeicher nicht genug Wärme aufnehmen kann, um den Raum in der Umfassung angemessen zu kühlen, kann es vorteilhaft sein, Wärme ausIt is similar in many heat pump applications desirable to be able to choose between a first flow medium, for example the heat pump refrigerant, with regard to the heat transfer, and a second flow medium, for example the room air, between the refrigerant and a medium for heat transfer from a heat store or between the flow medium from the heat accumulator and the ambient air. For example, when a room is cooled in an enclosure it is often advantageous to transfer heat from the room to a heat store, in which the heat can be stored in order to become one to be used later. However, if for some reason the heat accumulator cannot absorb enough heat to move the room in To cool the enclosure adequately, it can be beneficial to remove heat

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der Umfassung auf das Kältemittel einer Wärmepumpe zu übertragen und die Wärmepumpe in bekannter Weise dazu zu verwenden, die Wärme aus der Umfassung herauszubewegen. Darüber hinaus kann es auch dann, wenn die Temperatur in der Umfassung einen zufriedenstellenden Wert besitzt, wünschenswert sein, Wärme zwischen dem Wärmespeicher und der Umgebungsluft außerhalb der Umfassung unter Umgehung der Umfassung zu übertragen, um auf diese Weise den Wärmespeicher für spätere Wärme- oder Kältebedürfnisse vorzubereiten.transferring the enclosure to the refrigerant of a heat pump and to use the heat pump in a known manner to move the heat out of the enclosure. In addition, it can also occur if the Temperature in the enclosure has a satisfactory value, it may be desirable to transfer heat between the heat accumulator and the ambient air outside the enclosure bypassing the enclosure, in this way to prepare the heat accumulator for later heating or cooling requirements.

Bei den vorstehend genannten oder ähnlichen Fällen können viele Vorteile erzielt werden, wenn in der erfindungsgemäßen Weise vorgegangen und ein Wärmetauscher verwandet wird, der eine Vielzahl von unabhängigen Rohrschlangen oder -systemen aufweist, die miteinander verbunden sind und mit der Umgebungsluft über eine Reihe von im Abstand angeordneten wärmeleitenden Rippen oder Platten in Verbindung stehen. Die Rohrsysteme können verschachtelt oder in Reihe in der Strömungsbahn der Luft angeordnet sein, die die Rippen passiert, je nachdem, ob in dem speziellen Anwendungsfall des Wärmetauschers Wärme direkt zwischen den in den Rohrsystemen vorhandenen Strömungsmedien, zwischen der Luft und den Strömungsmedien in den Rohrsystemen oder zwischen den Strömungsmedien in den Rohrsystemen mit Luft als Zwischenmedium für den Wärmetausch übertragen werden soll. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wärmetauscher zwei unabhängige Rohrschlangen auf, die thermisch miteinander verbunden sind und über Bine Reihe von im Abstand angeordnetenIn the above or similar cases, there can be many advantages can be achieved when proceeding in the manner according to the invention and a heat exchanger is used which has a plurality of independent Has coiled tubes or systems which are interconnected and connected to the ambient air via a series of spaced apart heat conducting ribs or plates are connected. The pipe systems can be nested or arranged in series in the flow path of the air that passes the fins, depending on whether in the particular Application of the heat exchanger Heat directly between the flow media present in the pipe systems, between the air and the flow media in the pipe systems or between the flow media should be transferred in the pipe systems with air as an intermediate medium for the heat exchange. In a preferred embodiment, the Heat exchanger on two independent coils, which are thermally connected to each other and spaced apart by a series of

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wärmeleitenden Rippen thermisch mit der Umgebungsluft in Verbindung stehen. DBr Wärmetauscher kann in einem System zur Kälteerzeugung eingesetzt werden, wobei durch die eine Schlange Kältemittel und durch die andere Schlange Wasser strömt, so daß zwischen dem Wasser und dem Kältemittel, dem Wasser und der Umgebungsluft und dem Kältemittel und der Umgebungsluft Wärme ausgetauscht werden kann.heat-conducting ribs thermally in connection with the ambient air stand. DBr heat exchangers can be used in a refrigeration system, with refrigerant through which a coil and through the other snake water flows so that between the water and the refrigerant, the water and the ambient air and the refrigerant and the ambient air heat can be exchanged.

Dar Wärmetauscher kann auch in einem System zur Übertragung und Speicherung von Wärme Verwendung finden, bei dem ein erstes Wärmeübertragungsmedium, beispielsweise Wasser, aus einem Wärmespeicher, beispielsweise einem isolierten Wassertank, durch das erste Rohrsystem des Wärmetauschers zirkuliert und ein zweites Wärmeübertragungsmedium, beispielsweise ein Kältemittel einer Wärmepumpe, durch das zweite Rohrsystem des Wärmetauschers zirkuliert. Dabei kann Wärmezwischen den beiden Wärmeübertragungsmedien und zwischen einem Medium oder beiden Medien und der Umgebungsluft ausgetauscht werden. Bei einer Ausführungsfarm ist der Drei-Medien-Wärmetauscher außerhalb einer Umfassung in Verbindung mit der Außenschlange der Wärmepumpe angeordnet, und bei einer zweiten Ausführungsform befindet sich der Drei-Medien-Wärmetauscher innerhalb der Umfassung und steht mit der Innenschlange der Wärmepumpe in Verbindung.Dar heat exchangers can also be used in a system for transmission and storage of heat use in which a first heat transfer medium, for example water, from a heat store, for example an insulated water tank, circulated through the first pipe system of the heat exchanger and a second heat transfer medium, for example a refrigerant of a heat pump, circulates through the second pipe system of the heat exchanger. Thereby, heat can between the two heat transfer media and be exchanged between one medium or both media and the ambient air. In one embodiment, the three-media heat exchanger is arranged outside an enclosure in connection with the outside coil of the heat pump, and in a second embodiment the three-media heat exchanger is located inside the enclosure and is in connection with the inner coil of the heat pump.

In der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen SIn the following description are exemplary embodiments of the invention explained in connection with the accompanying drawing. It show S

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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rippsnrohrwärmetauschers zusammen mit einer schematisch dargestellten Einrichtung zur Luftumwälzung;Fig. 1 is a perspective view of one designed according to the invention Finned tube heat exchanger together with a schematically shown device for air circulation;

Fig. 2 ein Schema einer Anordnung der Rohre im Wärmetauscher der Fig. 1, wobei die Rohre des einen Rohrsystems als dunkle Kreise und die Rohre des anderen Rohrsystems als helle Kreise dargestellt sind;FIG. 2 shows a diagram of an arrangement of the tubes in the heat exchanger of FIG. 1, the tubes of one tube system as dark circles and the pipes of the pipe system other than bright circles are shown;

Fig. 3 ein Schema einer anderen Anordnung der Rohre im Wärmetauscher der Fig. 1, wobei wiederum die Rohre des einen Rohrsystems als dunkle Kreise und die Rohre des anderen Rohrsystems als helle Kreise dargestellt sind;3 shows a diagram of another arrangement of the tubes in the heat exchanger of Fig. 1, with the pipes of one pipe system as dark circles and the pipes of the other Pipe system are shown as light circles;

Fig. 4 ein Schema einer weiteren Anordnung der Rohre im Wärmetauscher der Fig. 1, wobei wiederum dunkle Kreise die Rohre des einen Rohrsystems und helle Kreise die Rohre des anderen Rohrsystems bezeichnen;4 shows a diagram of a further arrangement of the tubes in the heat exchanger of Fig. 1, where again dark circles the pipes of a pipe system and light circles the pipes of the other pipe system;

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht eines Abschnitts dBs in Fig. dargestellten Wärmetauschers;FIG. 5 is an enlarged partial view of a section dBs in FIG. illustrated heat exchanger;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Systems zur Wärmeübertragung und Speicherung, bei-dem der in Fig. 1 dargestellte6 is a schematic representation of a system for heat transfer and storage, in which the one shown in FIG

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Wärmetauscher in Verbindung mit der Außenschlange einer Wärmepumpe eingesetzt ist;Heat exchanger is used in conjunction with the outside coil of a heat pump;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Systems zur Wärmeübertragung und Speicherung, bei dem der in Fig. 1 dargestellte Wärmetauscher in Verbindung mit der Innenschlange einer Wärmepumpe eingesetzt ist;7 is a schematic representation of a system for heat transfer and storage, in which the heat exchanger shown in Fig. 1 in connection with the inner coil a heat pump is used;

Fig. 8 ein schematisches Flußdiagramm für den in den Systemen der Fig. 6 und 7 verwendeten Drei-Medium-Wärmetauscher, das zur Darstellung der Strämungsrichtung der Medien durch die beiden unabhängigen Strömungskreise des Wärmetauschers dient, wenn Wärme vom Wärmespeicher an die Wärmepumpe übertragen wird; undFigure 8 is a schematic flow diagram for the in the systems 6 and 7 used three-medium heat exchanger, which is used to illustrate the flow direction of the media is used by the two independent flow circuits of the heat exchanger when heat from the heat storage to the Heat pump is transferred; and

Fig. 9 ein schematisches Flußdiagramm für den in den Systemen der Fig. 6 und 7 verwendeten Drei-Medien-Wärmetauscher, das zur Darstellung der Strömungsrichtung der Medien durch die beiden unabhängigen Strömungskrsise des Wärmetauschers dient, wenn Wärme von der Wärmepumpe zum Wärmespeicher übertragen wird.Figure 9 is a schematic flow diagram for the in the systems 6 and 7 used three-media heat exchanger, which is used to illustrate the flow direction of the media through the two independent flow crises of the heat exchanger is used when heat is transferred from the heat pump to the heat accumulator is transmitted.

In den Fig. 1 und 5 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Wärmetauscher dargestellt. Wärmetauscher eines derartigen Typs können für Anwendungs-In FIGS. 1 and 5, a heat exchanger designed according to the invention is shown shown. Heat exchangers of this type can be used for application

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zwecke eingesetzt werden, bei denen Luft oder ein gasförmiges Strömungsmedium über oder durch eine Reihe von Rohren geleitet werden soll, die ein Strömungsmedium enthalten, das eine von der Luft verschiedene Temperatur aufweist, und bei denen Wärme zwischen dem Strömungsmedium und der Luft übertragen werden soll. Der dargestellte Wärmetauscher besitzt die zusätzliche Möglichkeit, Wärme zwischen zwei Strömungsmedien in den Rohren zu übertragen unabhängig davon, ob Luft durch den Wärmetauscher zirkuliert oder nicht.purposes are used in which air or a gaseous flow medium to be passed over or through a series of pipes containing a flow medium which is different from air Has temperature, and at which heat is to be transferred between the flow medium and the air. The heat exchanger shown has the additional option of transferring heat between two flow media in the pipes, regardless of whether air circulated through the heat exchanger or not.

Der Wärmetauscher 2 ist mit zwei Endplatten 10 versehen, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der durch den Raumbedarf bestimmt wird, der in dem speziellen Anwendungsfall zur Wärmeübertragung benötigt wird. Die Endplatten 10 und der zwischen den Endplatten 10 vorhandene Raum bilden eine Strömungsbahn für die Bewegung von Luft durch den Wärmetauscher 2. Ein in Fig. 1 schematisch dargestelltes Gebläse kann Verwendung finden, um Luft durch den Wärmetauscher 2 in einerRichtung parallel zu den Endplatten 10 zu drücken. Die Endplatten 10 lagern ein erstes System von Rohren 14, die sich durch Öffnungen in den Endplatten und über den zwischen den Endplatten vorhandenen Raum erstrecken. Die Rohre 14 sind normalerweise in den Endplatten 10 befestigt, indem sie im Bereich der Endplatten ausgeweitet sind, so daß zwischen den Außenwänden der Rohre 14 und den die Öffnungen in den Endplatten 10 begrenzenden Flächen ein Druckkontakt besteht. Die Rohre 14 sind auf der Außenseite dBr Endplatten 10 über eine Reihe von Endkappen 16 verbunden, so daß auf diese Weise eine gewundene oder serpentinenförmigeThe heat exchanger 2 is provided with two end plates 10, which are in one Are arranged at a distance from each other, which is determined by the space required for heat transfer in the specific application will. The end plates 10 and the one between the end plates 10 Space form a flow path for the movement of air through the heat exchanger 2. A fan shown schematically in FIG. 1 can be used to force air through the heat exchanger 2 in a direction parallel to the end plates 10. Store the end plates 10 a first system of tubes 14 extending through openings in the end plates and extend across the space between the end plates. The tubes 14 are normally secured in the end plates 10 by they are widened in the region of the end plates so that the openings in the end plates 10 between the outer walls of the tubes 14 and the bordering surfaces there is pressure contact. The tubes 14 are connected on the outside dBr end plates 10 via a series of end caps 16, so that in this way a sinuous or serpentine shape

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Bahn durch den Wärmetauscher 2 gebildet wird. In der gleichen Weise wie der erste Satz Rohre 14 wird ein zweiter Satz Rohre 1G durch die Endplatten 10 gelagert. Die Rohre 18 durchziehen ebenfalls den Raum zwischen den Endplatten 10 und sind mit den Rohren 14 so v/erschachtelt, wis es beispielsweise in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Alternativ dazu können die Rohre 10 auch neben den Rohren 14 angeordnet sein, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Endkappen 20 verbinden die Rohre 18 auf der Außenseite der Endplatten 10, so daß ebenfalls eine gewundene oder serpentinenförmige Bahn durch den Wärmetauscher 2 gebildet wird.Path is formed by the heat exchanger 2 . In the same way as the first set of tubes 14, a second set of tubes 1G are supported by the end plates 10. The tubes 18 also pass through the space between the end plates 10 and are nested with the tubes 14 as is shown, for example, in FIGS. 2 and 3. As an alternative to this, the tubes 10 can also be arranged next to the tubes 14, as is shown in FIG. 4. End caps 20 connect the tubes 18 on the outside of the end plates 10 so that a tortuous or serpentine path through the heat exchanger 2 is also formed.

Eine Reihe von wärmeleitenden Rippen oder Platten 22 aus Metall oder einem anderen geeigneten wärmeleitenden Material ist in Abständen und zueinander ausgerichtet .wischen den Endplatten 10 angeordnet. Die Rippen 22 werden durch die Rohre 14 und 18 gelagert und sind parallel zu den Endplatten angeordnet, so daß Luft über die Oberfläche der Rippen strömen kann. Jede Platte oder Rippe 22 weist eine Reihe von eingeschnittenen Öffnungen auf, deren Lage der Position der Rohre 14 und 18 entspricht. Wenn die Rohre in die öffnungen der Endplatten 10 eingesetzt werden, werden sie auch durch die entsprechenden Öffnungen in den Rippen 22 geschoben. Die Rippen werden dann zu Lagerungs- und Wärmeübertragungszwecken an den Rohren befestigt, so daß zu diesen ein guter thermischer Kantakt besteht.A series of thermally conductive ribs or plates 22 made of metal or Another suitable thermally conductive material is at intervals and aligned with one another. Between the end plates 10 arranged. Ribs 22 are supported by tubes 14 and 18 and are parallel to the end plates so that air can flow over the surface of the ribs. Each plate or rib 22 has a series of cutouts Openings, the position of which corresponds to the position of the tubes 14 and 18. When the tubes are inserted into the openings of the end plates 10 they are also pushed through the corresponding openings in the ribs 22. The fins are then used for storage and heat transfer purposes attached to the pipes so that there is a good thermal contact with them.

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Im Betrieb des Wärmetauschers dringt ein erstes Strömungsmedium, beispielsweise ein Kältemittel, am Punkt 24 in die Rohre 14 ein, läuft durch den Raum zwischen den Endplatten 10 vor und zurück und tritt schließlich am Punkt 26 aus. Ein zweites Strömungsmedium, beispielsweise Wasser, dringt in die Rohre 18 am Punkt 28 ein,· läuft durch den Raum zwischen den Endplatten 10 vor und zurück und verläßt den Wärmetauscher am Punkt 30. Die Lage der Eintrittspunkte 24 und 28 und Austrittspunkte 26 und 30 wird durch die spezielle Anordnung der verwendeten Rohre festgelegt. Jedes Strömungsmedium kann vom Boden des Wärmetauschers bis zum oberen Ende desselben oder umgekehrt fließen, oder das Strömungsmedium kann an einer Seite in den Wärmetauscher eintreten und an der anderen Seite wieder austreten. Die wärmeleitenden Rippen können Wärme in jeder Richtung zwischen den Rohren 14 und den Rohren übertragen. Daher kann Wärme von dem Strömungsmedium im Rohrsystem 14 auf das Strömungsmedium im Rohrsystem 18 übertragen werden oder in umgekehrter Richtung, d.h. von dem Strömungsmedium im Rohrsystem 18 auf das Strömungsmedium im Rohrsystem 14. Wenn beispielsweise ein heißes Kältemittel durch das Rohrsystem 14 und Kühlwasser durch das Rohrsystem 18 geleitet wird, wird Wärme aus dem Strömungsmedium in den Rohren 14 über die Rippen 22 auf das Strömungsmedium in den Rohren 18 übertragen. Darüber hinaus können die Rippen 22 auch Wärme zwischen jedem Rohrsystem 14,18 und der Umgebungsluft übertragen. Wenn daher in dem obigen Beispiel kein Kühlwasser zur Verfugung steht, kann das Gebläse 12 in Betrieb gesetzt werden, um Luft mit einer niedrigeren" Temperatur als das Kältemittel in den Rohren 14 durch den Raum zwischen den Endplatten 10 inDuring operation of the heat exchanger, a first flow medium penetrates, for example refrigerant, entering tubes 14 at point 24, travels back and forth through the space between end plates 10 and passes finally at point 26. A second flow medium, for example Water, penetrates the pipes 18 at point 28, runs through the Space between the end plates 10 back and forth and exits the heat exchanger at point 30. The location of entry points 24 and 28 and exit points 26 and 30 is determined by the special arrangement of the pipes used. Any flow medium can flow from the bottom of the heat exchanger flow up to the top of the same or vice versa, or the flow medium can enter the heat exchanger on one side and exit on the other side. The heat conductive fins can heat in any direction between the tubes 14 and the tubes transfer. Therefore, heat can be transferred from the flow medium in the pipe system 14 to the flow medium in the pipe system 18 or in the opposite direction, i.e. from the flow medium in the pipe system 18 the flow medium in the pipe system 14. If, for example, a hot refrigerant through the pipe system 14 and cooling water through the pipe system 18 is conducted, heat is transferred from the flow medium in the tubes 14 via the ribs 22 to the flow medium in the tubes 18. In addition, the fins 22 can also transfer heat between each pipe system 14, 18 and the ambient air. Therefore, if in the above example If no cooling water is available, the fan 12 can be put into operation be to air with a lower "temperature than the refrigerant in the tubes 14 through the space between the end plates 10 in

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Kantakt mit den Rippen 22 zu leiten. Die Wärme aus dem Kältemittel wird dann über die Rippen 22 auf die Luft übertragen. Bei dieser Betriebsweise können die Rohre 18 untätig sein, ader sie können Kühlwasser enthalten, um zur Wärmeübertragung von den Rohren 14 beizutragen. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Rohranordnungen sind für diese Alternativmöglichkeiten besonders geeignet.Direct contact with the ribs 22. The heat from the refrigerant is then transferred to the air via the ribs 22. In this mode of operation, the tubes 18 can be idle, but they can cool water to aid in the transfer of heat from the tubes 14. The tube assemblies shown in Figures 2 and 3 are particularly suitable for these alternative options.

Für Anwendungsfälle, bei denen Luft das primäre Kühlmedium ist und Wasser verwendet wird, um die Wärmeübertragung zu ergänzen, wenn die Lufttemperatur besonders hoch ist, kann die in Fig. 4 dargestellte Rohranordnung Verwendung finden. Die Luft strömt zuerst über denjenigen Abschnitt der Rippen 22, der sich mit dem Kühlwasser enthaltenden Rohrsystem 18 in Kontakt befindet. Die in der Luft enthaltene Wärme wird über die Rippen 22 auf das Wasser in den Rohren 18 übertragen, wodurch die Temperatur der Luft verringert wird. Danach strömt die Luft über denjenigen Abschnitt der Rippen 22, der sich mit dem Kältemittel enthaltenden Rohrsystem 14 in Kontakt befindet, wobei die Wärme des Kältemittels über die Rippen 22 auf die Luft übertragen wird. Bei dieser Betriebsweise wird darüber hinaus auch Wärme direkt von den Rohren 14 über die Rippen 22 auf die Rohre 18 übertragen.For applications where air is the primary cooling medium and Water used to supplement heat transfer when the air temperature is particularly high can be that shown in FIG Find pipe arrangement use. The air first flows over that portion of the ribs 22 that is contained with the cooling water Pipe system 18 is in contact. The heat contained in the air is transferred via the fins 22 to the water in the pipes 18, whereby the temperature of the air is reduced. Thereafter, the air flows over that portion of the ribs 22 that is contained with the refrigerant Pipe system 14 is in contact, wherein the heat of the refrigerant is transferred via the fins 22 to the air. In this mode of operation In addition, heat is also transferred directly from the tubes 14 via the fins 22 to the tubes 18.

In Fig. 6 ist ein erstes System zur Wärmeübertragung und Speicherung schematisch dargestellt, das erfindungsgemäß ausgebildet ist und bei dem der vorstehend beschriebene Drei-Medien-Wärmetauscher 2 Verwendung findet. Das System umfaßt eine Wärmepumpe 110, die ein Wärmeübertragungs-In Fig. 6 is a first system for heat transfer and storage shown schematically, which is designed according to the invention and in which the three-media heat exchanger 2 described above is used finds. The system includes a heat pump 110 which is a heat transfer

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medium, beispielsweise ein Kältemittel, enthält und einen Wärmespeicher 150, beispielsweise einen isolierten Wassertank, der ein Wärmeaustauschmedium, beispielsweise Wasser, enthält. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in Verbindung mit einem Solarkollektor ISO verwendet. Es können jedoch auch andere Wärmequellen mit dem System zur Wärmeübertragung und Speicherung kombiniert werden, oder das System kann alleine verwendet werden.medium, for example a refrigerant, and a heat storage 150, for example an insulated water tank containing a heat exchange medium such as water. A preferred one Embodiment of the invention is used in connection with a Solar collector used ISO. However, other heat sources can also be used can be combined with the heat transfer and storage system, or the system can be used alone.

Die Wärmepumpe 110 umfaßt einen Kompressor 112, ein Umschaltventil für das Kältemittel, ein umschaltbares Expansionsventil 116, eine Innenschlange 132, die innerhalb einer Umfassung 130 angeordnet ist, eine Außenschlange 14, die in den Fig. 5, 8 und 9 dargestellt und in dem Drei-Medien-Wärmetauscher 2 gelagert ist, sowie Kältemittelleitungen 122,124,126 und 128. Über eine Wasserpumpe 151 wird Wasser aus dem Wassertank ,150 über eine Wasserversorgungsleitung 152 zu einer in den Fig. 5, 8 und 9 gezeigten Wasserschlange 18 gepumpt, die in dem Drei-Medien-Wärmetauscher 2 gelagert ist. Das Wasser zirkuliert durch die Wasserschlange 18 und danach durch die Wasserrückführleitung 154 in den Wassertank 150 zurück. Die Wasserrückführleitung 154 führt das Wasser durch einen Solarkollektor 160. Ein Überlaufventil 156 und eine Auswaichlaitung 158 sind vorgesehen, um das Wasser aus der Wasserschlange 18 direkt zum Wassertank 150 zurückzuführen, wenn der Solarkollektor übergangen werden soll. Ein Gabläse 136 ist vorgesehen, um Umgebungsluft über die Innenschlange 132 dar Wärmepumpe 110 zu drücken, während einThe heat pump 110 includes a compressor 112, a changeover valve for the refrigerant, a switchable expansion valve 116, an inner coil 132 disposed within an enclosure 130, an outer coil 14 shown in FIGS. 5, 8 and 9 and shown in the Three-media heat exchanger 2 is mounted, as well as refrigerant lines 122,124,126 and 128. A water pump 151 is water from the Water tank 150 is pumped via a water supply line 152 to a water coil 18 shown in FIGS. 5, 8 and 9, which is in the three-media heat exchanger 2 is stored. The water circulates through the water coil 18 and then through the water return line 154 in FIG the water tank 150 back. The water return line 154 leads the water through a solar collector 160. An overflow valve 156 and a Evacuation pipes 158 are provided to keep the water out of the water snake 18 returned directly to the water tank 150 if the solar collector should be passed over. A gas fan 136 is provided to ventilate ambient air via the inner coil 132 to press the heat pump 110 while on

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Gebläse 146 dazu dient, Umgebungsluft über beide Schlangen 14 und 18 des Wärmetauschers 2 zu führen.Fan 146 serves to blow ambient air through both coils 14 and 18 of the heat exchanger 2 to lead.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten System handelt es sich bei dem Drei-Medien— Wärmetauscher 2 um einen Luft-Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher, der, wie in den Fig. 5, O und 9 gezeigt ist, durch Verknüpfung der Außenschlange 14 der Wärmepumpe 110 mit der Wasserschlange 18 gebildet ist. Die Aussenschlange 14 wird durch die Rohrbleche 10 gelagert und erstreckt sich zwischen diesen, und das Kältemittel der 'iVärmepumpe 110 zirkuliert durch dis Schlange 14 in beiden Richtungen, Wie durch die gestrichsl-The system shown in Fig. 6 is the three-media- Heat exchanger 2 to an air-water-refrigerant heat exchanger, which, like 5, 0 and 9 by linking the outside queue 14 of the heat pump 110 is formed with the water coil 18. The outside snake 14 is supported by the tube sheets 10 and extends between these, and the refrigerant of the heat pump 110 circulates through the coil 14 in both directions, as indicated by the dashed line

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ten Linien in den Fig. 8 und 9j ist. Die Strömungsrichtung des Kältemittels hängt von der speziellen Betriebsweise der Wärmepumpe 110 ab. Wenn die Wärmepumpe 110 heizt, d.h. zum Erwärmen des in der Umfassung 130 befindlichen Raumes eingesetzt wird, zirkuliert das Kältemittel durch die Schlange 14, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 8 gezeigt ist. Wenn die Wärmepumpe 110 kühlt, d.h. zum Kühlen des in der Umfassung 130 befindlichen Raumes eingesetzt wird, zirkuliert das Kältemittel durch die Schlange 14 so, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 9 gezeigt. Zwischen den gleichen Rohrblechen 10 erstreckt sich auch die Wasserschlange 18, wobei Wasser aus dem Speichertank 150 durch die Schlange in der durch die durchgezogenen Linien der Fig. 8 und 9 angedeuteten Weise zirkuliert. Die Schlangen 14 und 18 werden jeweils durch die Rohrbleche 10 in alternierenden Vertikalebenen gelagert und tragen über die sich zwischen den Rohrblechen 10 erstreckende Längs der Schlangen eine Vielzahl von gemeinsamen Rippen 22.th lines in Figures 8 and 9j. The direction of flow of the refrigerant depends on the particular mode of operation of the heat pump 110. When the heat pump 110 heats, i.e. to heat the inside of the enclosure 130 is used, the refrigerant circulates through the queue 14 as shown by the dashed line in FIG is. When the heat pump 110 cools, i.e. is used to cool the space located in the enclosure 130, this circulates Refrigerant through the coil 14 as shown by the dashed line in FIG. 9. Between the same tube sheets 10 extends also the water snake 18, with water from the storage tank 150 passing through the snake in the direction indicated by the solid lines of FIGS. 8 and 9 indicated way circulates. The snakes 14 and 18 are each supported by the tube sheets 10 and in alternating vertical planes wear over the between the pipe plates 10 extending along the Snakes a multitude of common ribs 22.

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Bei dem Luft-Wasser-KältBmittel-Wärmetauscher 2 kann Wärme zwischen den verschiedenartigen Wärmeübertragungsmedien, die den Wärmetauscher passierenf übertragen warden. Beispielsweise kann durch Inbetriebsetzen der Wärmepumpe 110 und der Wasserpumpe 150 und durch Außerbetriebsetzen des Gebläses 146 Wärme zwischen dem Wärmepumpenkältemittel, das die Schlange 14 passiert, und dem Wasser, das die Schlange 18 passiert, ausgetauscht werden. Durch Inbetriebnahme der Wärmepumpe 110 und des Gebläses 146 und Außerbetriebsetzen der Wasserpumpe 151 kann Wärme zwischen dem Wärmepumpenkältemittel, das die Schlange 14 passiert, und der Umgebungsluft ausgetauscht werden. Oder es kann durch Inbetriebnahme der Wasserpumpe 151 und des Gebläses 146 und Außerbetriebsetzen der Wärmepumpe 110 Wärme zwischen dem durch die Schlange 18 strömenden Wasser und der Umgebungsluft ausgetauscht werden.In the air-water heat exchanger 2 can KältBmittel heat between the various heat transfer media, the f the heat exchanger pass warden transmitted. For example, by starting the heat pump 110 and water pump 150 and turning off the fan 146, heat can be exchanged between the heat pump refrigerant passing through coil 14 and the water passing through coil 18. By starting the heat pump 110 and fan 146 and shutting down the water pump 151, heat can be exchanged between the heat pump refrigerant passing through the coil 14 and the ambient air. Or heat can be exchanged between the water flowing through the coil 18 and the ambient air by starting up the water pump 151 and the fan 146 and shutting down the heat pump 110.

Auf verschiedene Weise kann Wärme in den Wassertank 150 zu Speicherungszwecken für eine spätere Verwendung eingeführt werden. Wenn beispielsweise die Wasserpumpe 151 in Betrieb genommen wird, kann Wasser vom Wassertank 150 durch den Solarkollektor 160 strömen, von diesem Wärme absorbieren und zum Wassertank 150 zurückströmen. Darüber hinaus kann, wenn sich die Wärmepumpe 110 im Kühlbetrieb befindet, d.h. zur Kühlung des in der Umfassung 130 befindlichen Raumes verwendet wird, und überschüssige Wärme aus der Umfassung 130 durch die Wärmepumpe 110 von der Innenschlange 132 zur Außenschlange 14 übertragen wird, diese überschüssige Wärme durch Inbetriebnahme der Wasserpumpe 151 zum Wassertank 150 überführt werden. Die Wasserpumpe 151 bewirkt eine Zirkulation desIn various ways, heat can be put into the water tank 150 for storage purposes for later use. For example, when the water pump 151 is put into operation, water from Water tank 150 flow through solar collector 160, from this heat absorb and flow back to the water tank 150. In addition, when the heat pump 110 is in cooling mode, i.e. for cooling of the space located in the enclosure 130 is used, and excess Heat from the enclosure 130 is transferred by the heat pump 110 from the inner coil 132 to the outer coil 14, this excess Heat can be transferred to the water tank 150 by starting the water pump 151. The water pump 151 causes the

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Wassers aus dem Wassertank 150 durch die Wasserschlange 18. Während das Wasser die Wasserschlange 18 passiert, kann es Wärme von dem Kältemittel absorbieren, das durch die Außenschlange 14 strömt. Dieses erhitzte Wasser strömt dann entweder direkt oder durch den Solarkollektor 160 zum Wassertank 150 zurück. Auf diese Weise kann überschüssige Wärme der Umfassung 130 aus der Umfassung herausgeführt und im Wärmespeicher 150 zur späteren Verwendung gespeichert v/erden.Water from the water tank 150 through the water snake 18. During As the water passes through the water coil 18, it can absorb heat from the refrigerant flowing through the outer coil 14. This heated Water then flows either directly or through the solar collector 160 back to the water tank 150. That way, excess heat can be eliminated of the enclosure 130 led out of the enclosure and stored in the heat storage 150 for later use.

Zur besseren Verdeutlichung der Art und Weise, in der das in Fig. 6 dargestellte System zur Wärmeübertragung und Speicherung funktioniert, wird das System sowohl beim Aufheizen als auch beim Kühlen des in der Umfassung 130 befindlichen Raumes beschrieben.To better illustrate the manner in which the FIG The system shown for heat transfer and storage works, the system is used both when heating and when cooling the in the Enclosure 130 located space described.

Um den in der Umfassung 130 befindlichen Raum zu erhitzen, werden die Gebläse 136 und 146 in Betrieb gesetzt, und die Wärmepumpe 110 wird zum Heizen in Betrieb genommen. An der Außenschlange 14 absorbiert das Wärmepumpenkältemittel Wärme von der Umgebungsluft, da diese Luft durch das Gebläse 146 über die Außenschlange 14 geführt wird. Die Wärmepumpe 110 überträgt dann diese Wärme zur Innenschlange 132, wo sie zur Umgebungsluft freigegeben wird, die durch das Gebläse 136 über die Schlange geführt wird.In order to heat the space located in the enclosure 130, the Fans 136 and 146 are activated and the heat pump 110 is turned on Heating started. At the outer coil 14, the heat pump refrigerant absorbs heat from the ambient air as this air passes through the fan 146 is passed over the outer coil 14. The heat pump 110 then transfers this heat to the inner coil 132 where it is released to the ambient air which is passed over the queue by fan 136.

Wenn die Wärmepumpe 110 keine ausreichende Wärmemenge von dar Außenluft an den in der Umfassung 130 befindlichen Raum übertragen kann, um diesen in zufriedenstellender Weise zu erwärmen, kann die vorher in den Wassertank 150 eingeführte Wärme zur Unterstützung der Wärmepumpe 110When the heat pump 110 does not have a sufficient amount of heat from the outside air can be transferred to the space located in the enclosure 130 in order to heat it in a satisfactory manner, the previously in the Heat introduced into the water tank 150 to support the heat pump 110

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verwendet werden. Dies wird durch Inbetriebnahme der »Vasserpumpe 151 bewirkt. Die Wasserpumpe 151 wälzt Wasser aus dorn Wassertank 150 durch die Wasserschlange 10 des Wärmetauschers 2 um. Das Wasser führt IVärme mit sich, die im Wassertank 150 gespeichert worden war. Wenn das Wasser durch die Wasserschlange 18 strömt, wird ein großer Teil dieser Wärme auf das Kältemittel übertragen, das durch die Außenschlange 14 der Wärmepumpe 110 strömt, das danach diese Wärme zusammen mit der von der Umgebungsluft absorbierten Wärme über die Innenschlange 132 an die Umfassung 130 überträgt. Wenn der in der Urnfassung 130 befindliche Raum durch die vom Speichertank 150 über die Wärmepumpe 110 zur Umfassung übertragene Wärme allein ausreichend erwärmt werden kann, so daß es nicht erforderlich ist, Wärme von der Außenluft zur Umfassung zu übertragen, kann das Gebläse 146 außer Betrieb gesetzt werden, so daß keins Umgebungsluft mehr über die Außenschlange 14 geführt wird. Nachdem das Wasser die Wasserschlange 18 verlassen hat, kann es über die Wasserrückführleitung 154 durch den Solarkollektor 160 strömen und danach zum Wassertank 150 zurückströmen, so daß die Strahlungswärme der Sonne zum Wassertank 150 überführt werden kann. Wenn es gewünscht wird, den Solarkollektor 160 zu umgehen, kann Wasser durch Betätigung des Überlaufventils 156 von der Wasserschlange 18 über die Bypasswasserleitung 158 zum Wassertank 150 geführt werden.be used. This is done by putting the water pump 151 into operation causes. The water pump 151 circulates water from the water tank 150 through the water coil 10 of the heat exchanger 2. The water carries heat with it, which had been stored in the water tank 150. When the water flowing through the water snake 18 becomes a large portion of that heat transferred to the refrigerant flowing through the outer coil 14 of the heat pump 110, which then this heat together with that of the Ambient air absorbed heat via inner coil 132 to the enclosure 130 transmits. When the space in the enclosure 130 by the heat transferred from the storage tank 150 via the heat pump 110 to the enclosure alone can be sufficiently heated so that it is not required to transfer heat from the outside air to the enclosure, the fan 146 can be disabled so that none Ambient air is passed more over the outer coil 14. After that Water has left the water snake 18, it can be via the water return line 154 flow through the solar collector 160 and then to the Water tank 150 flow back so that the radiant heat of the sun can be transferred to the water tank 150. If desired, the solar collector 160, water can be bypassed by actuating the overflow valve 156 from the water coil 18 via the bypass water line 158 to the water tank 150.

Um dan in der Umfassung befindlichen Raum zu kühlen, werden die Gebläse 136 und 146 in Betrieb genommen, und die Wärmepumpe 110 wird zum Kühlen in Betrieb gesetzt. An der Innenschlange 132 absorbiert das Wärmepumpenkältemittel Wärme von der Umgebungsluft, da diese Luft durch das GebläseIn order to cool the room located in the enclosure, the fans 136 and 146 are put into operation, and the heat pump 110 is put into operation for cooling. The heat pump refrigerant absorbs on the inner coil 132 Heat from the surrounding air, as this air passes through the blower

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136 über die Innenschlange 132 geführt wird. Die Wärmepumpe 110 überträgt diese Wärme an die AuDenschlange 14, wo sie an die Umgebungsluft, die über das Gebläse 146 über die Schlange 14 geführt wird, freigegeben wird. Die Wasserpumpe 151 kann in Betrieb genommen werden, so daß, wie vorstehend erläutert, Wasser aus dem Wassertank 150 durch die Wassarschlange 10 strömt, Wärme vom Kältemittel absorbiert, das durch die Außenschlange 14 der Wärmepumpe 110 strömt, und danach zum Wassertank 150 zurückströmt. Die vorstehend beschriebene Betriebsweise ist nicht nur zur Speicherung überschüssiger Wärme aus der Umfassung 130 für eine spätere Verwendung von Vorteil, sondern auch zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Wärmepumpe 110, wenn das Wasser im Wassertank 150 eine niedrigere Temperatur besitzt als die die Außenschlange 14 umgebende Luft.136 is passed over the inner queue 132. The heat pump 110 transmits this heat to the outside snake 14, where it is transferred to the ambient air, which is fed via the fan 146 over the snake 14 is released will. The water pump 151 can be put into operation, so that how discussed above, water from the water tank 150 through the water snake 10, absorbs heat from the refrigerant passing through the Outer coil 14 of the heat pump 110 flows, and then to the water tank 150 flows back. The mode of operation described above is not only for storing excess heat from the enclosure 130 for a later use of advantage, but also to improve efficiency of the heat pump 110 when the water in the water tank 150 has a lower temperature than that surrounding the outer coil 14 Air.

In Fig. 7 ist der schematische Aufbau eines zweiten Systems zur Wärmeübertragung und Speicherung dargestellt, das erfindungsgemäß ausgebildet ist und bei dem der vorstehend erläuterte Drei-Medien-Wärmetauscher 2 Verwendung findet. Das in Fig. 7 dargestellte System istIn Fig. 7 is the schematic structure of a second system for heat transfer and storage shown, which is designed according to the invention and in which the three-media heat exchanger explained above 2 is used. The system shown in Fig. 7 is

derthe

dem der Fig. 6 ähnlich mit]Ausnahme, daß in Fig. 7 der Drei-Medien-Wärmetauscher 2, der die Kühlschlange 14 der Wärmepumpe 10 einschließt, innerhalb einer Umfassung [in Fig. 7 nicht gezeigt) angeordnet ist und daß die Kühlschlange 132 der Wärmepumpe außerhalb der Umfassung ange ordnet ist. Daher wird mit Bezug auf das in Fig. 7 dargestellte System die Schlange 14 als Innenschlange der Wärmepumpe und die Schlange 132 als AußBnschlange der Wärmepumpe bezeichnet. Darüber hinaus mündet bei dem in Fig. 7 dargestellten System die WasserrückfUhrleitung 154 vom6 with the exception that in FIG. 7 the three-media heat exchanger 2, which encloses the cooling coil 14 of the heat pump 10, is arranged within an enclosure [not shown in FIG. 7) and that the cooling coil 132 the heat pump outside the enclosure is arranged. Therefore, is referred to with reference to the example shown in Fig. 7 system, the coil 14 as an inner coil of the heat pump and the coil 132 as AußBnschlange the heat pump. In addition, in the system shown in FIG. 7, the water return line 154 opens from the

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Wärmetauscher 2 direkt in den Wärmespeicher 150, und 'Wasser vom Wärmespeicher wird über eine Pumpe 161 und Wasserleitungen 162 und 163 direkt zwischen dem Speicher und dem Solarkollektor 160 umgewälzt.Heat exchanger 2 directly into the heat accumulator 150, and 'water from the heat accumulator is circulated directly between the storage tank and the solar collector 160 via a pump 161 and water pipes 162 and 163.

Um die Art und Weist, in der das in Fig. 7 dargestellte System zur Wärmeübertragung und Speicherung funktioniert, besser zu erläutern, wird das System nachfolgend sowohl beim Erhitzen als auch beim Kühlen des in einer Umfassung befindlichen Raumes (in Fig. 7 nicht gezeigt) beschrieben. Beim Heizbetrieb wird die Pumpe 161 in Betrieb gesetzt, so daß die Solarkollektoren 160 Strahlungswärme der Sonne auf das im Speichertank 150 enthaltene Wasser übertragen. Um den in der Umfassung befindlichen Raum zu erhitzen, wird die Pumpe 151 in Betrieb gesetzt, um das erhitzte Wasser über die Wasserzuführleitung 152 abzuziehen, damit dieses durch die Wasserschlange 1Θ des Wärmetauschers 2 zirkulieren kann. Der Wärmetauscher 2 ist in einem Raum 142 in der Nähe eines geeigneten Gebläses 146 angeordnet, das eingeschaltet wird und Luft durch den Wärmetauscher 2 führt, während das erhitzte Wasser über die Rückführleitung 154 zum Speichertank 150 zurückgeführt wird. Das durch die Wasserschlange 18 zirkulierende erwärmte Wasser überträgt Wärme auf die vorbeiströmende Luft, so daß auf diese Weise eine Erhitzung des in der Umfassung befindlichen Raumes in Ansprache auf eine Thermostatsteuerung (nicht gezeigt) bewirkt wird, die zur Steuerung des WärmeUbertragungssystems in bekannter Weise angeschlossen ist. Die van dem Solarkollektor 160 übertragene Wärme, die für eine sofortige Erwärmung nicht benötigt wird, wird im Wasser des Speichertanks 150 zur späteren Verwendung gespeichert.To the manner in which the system shown in Fig. 7 to Heat transfer and storage works, to better explain the system below, both heating and cooling of the space located in an enclosure (not shown in FIG. 7). In heating mode, the pump 161 is put into operation, so that the solar collectors 160 transfer radiant heat from the sun to the water contained in the storage tank 150. To the one in the enclosure To heat the room located, the pump 151 is put into operation to draw off the heated water via the water supply line 152, so that this circulates through the water coil 1Θ of the heat exchanger 2 can. The heat exchanger 2 is arranged in a room 142 in the vicinity of a suitable fan 146 which is switched on and Air passes through the heat exchanger 2, while the heated water is returned to the storage tank 150 via the return line 154. That transfers heated water circulating through the water coil 18 Heat on the air flowing past, so that in this way a heating of the space located in the enclosure in response to a thermostat control (not shown) which is used to control the Heat transfer system is connected in a known manner. The van The heat transferred to the solar collector 160, which is not required for immediate heating, is used in the water of the storage tank 150 saved for later use.

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Wenn die Wärmemenge, die durch den Solarkollektor 160 dem im Speichertank 150 enthaltenen Wasser zugeführt wird, den geforderten Heizbedarf nicht erfüllen kann, wird die Wärmepumpe 110 in Betrieb genommen, um Wärme durch Zirkulation des Wärmepumpenkältemittels durch die Innenschlange 14 in einer bei im Handel erhältlichen Wärmepumpen üblichen Weise van außen nach innen zu übertragen. Dabei können das Kältemittel von der Wärmepumpe 110 und das Wasser vom Speichertank 150 getrennt oder kombiniert umgewälzt werden, um Wärme durch Umwälzung von Luft durch den Wärmetauscher 2 von außen in die Umfassung zu überführen, wie dies die Thermostatsteuerung erfordert.When the amount of heat generated by the solar collector 160 corresponds to that in the storage tank 150 contained water is supplied, the required heating requirement can not meet, the heat pump 110 is put into operation Heat by circulating the heat pump refrigerant through the inner coil 14 in one common to commercially available heat pumps Way to transfer van outside to inside. The refrigerant can be separated from the heat pump 110 and the water from the storage tank 150 or are circulated in combination in order to transfer heat from the outside into the enclosure by circulating air through the heat exchanger 2, as required by the thermostat control.

Um die Betriebskosten des Systems zu senken, beispielsweise durch Inanspruchnahme von niedrigeren Stromtarifen zu bestimmten Tages- und Nachtzeiten, kann die Wärmepumpe 110 zur Speicherung von Wärme zur späteren Verwendung eingesetzt werden, indem die durch das Wärmepumpenkältemittel an der Außenschlange 132 absorbierte Wärme über den Wärmetauscher 2 auf das Speichermedium im Tank 150 übertragen wird. Um Wärme zwischen den beiden Strömungsmedien zu übertragen, wird die Wärmepumpe 110 zum Heizen in Betrieb gesetzt, wobei Wärme von der Außenschlange zur Innenschlange 14 übertragen wird, die Wasserpumpe 151 betätigt wird, um WassBr aus dem Speicher 150 durch die Wasserschlange 18 umzuwälzen, und die durch das Gebläse 146 bewirkte Luftströmung gestoppt wird. Wie man Fig. θ entnehmen kann, in der die üblichen Flußsymbole @ und © zur Anzeige einer Strömung in die ZeichnungsebenB hinein und aus dieser heraus verwendet sind, ist die Strömungsbahn der beiden Wärmetauschmedien parallel. Wärme wird dann von außen auf das WärmespeichermediumTo reduce the operating costs of the system, for example by using it from lower electricity tariffs at certain times of the day and night, the heat pump 110 can be used to store heat later use by being used by the heat pump refrigerant Heat absorbed on the outer coil 132 is transferred via the heat exchanger 2 to the storage medium in the tank 150. About warmth To transfer between the two flow media, the heat pump 110 is put into operation for heating, with heat from the outer coil is transmitted to the inner coil 14, the water pump 151 is actuated to circulate WassBr from the accumulator 150 through the water coil 18, and the flow of air caused by the fan 146 is stopped. As can be seen from Fig. Θ, in which the usual flow symbols @ and © for Indication of a flow into and out of plane B is the flow path of the two heat exchange media parallel. Heat is then transferred from the outside to the heat storage medium

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übertragen, um sie bis zu einem Zeitpunkt zu speichern, an dem sie benötigt wird, ader für sine spätere Verwendung in Zeiträumen, wenn sich die Energiekasten zum Betrieb der Wärmepumpe 11D auf einem höheren Niveau befinden.transferred to save them up to a point in time when they is needed, or for its later use in periods when the energy box for operating the heat pump 11D at a higher level Level.

Während der Kühlung des in der Umfassung befindlichen Raumes strömen die Wärmetauschmedien gegeneinander, wie in Fig. 9 dargestellt ist, in der die gleichen Flußsymbale wie in Fig. B verwendet sind. Das Kältemittel in der Wärmepumpe 110 und/oder das Wasser im Speichertank 150 we.rden durch ihre jeweiligen Schlangen 14 und 18 des Wärmetauschers 2 unter Kontrolle des Thermostatsteuersystems umgewälzt. Wenn die Temperatur des Wassers im Speichertank 1bO so hoch ist, daß Wärme aus der Umfassung dem Wasser zugeführt wird, wird die Pumpe eingeschaltet, die Wasser durch die Schlange 18 umwälzt, während das Gebläse Luft durch den Wärmetauscher 2 führt, so daß eine Wärmeübertragung zwischen der Luft und dem durch die mit RippBn versehene Schlange strömenden Wasser möglich ist. Kältemittel wird von der Wärmepumpe 110 durch die'Innenschlange 14 umgewälzt, um Wärme aus der Umfassung nach außen hin abzuziehen und auf diese Weiss die von der Wasserschlange abgezogene Wärme zu ergänzen, falls dies erforderlich ist.Flow during the cooling of the space located in the enclosure the heat exchange media against each other, as shown in Fig. 9, in which the same flow symbols as in Fig. B are used. That Refrigerant in the heat pump 110 and / or the water in the storage tank 150 are routed through their respective coils 14 and 18 of the heat exchanger 2 circulated under the control of the thermostat control system. When the temperature of the water in the storage tank 1bO is so high that Heat from the enclosure is supplied to the water, the pump is switched on, which circulates water through the coil 18, while the Fan guides air through the heat exchanger 2, so that a heat transfer between the air and that by the ribbed Snake pouring water is possible. Coolant is circulated by the heat pump 110 through the inner coil 14 in order to draw off heat from the enclosure to the outside and, in this way, the heat from the water coil to replenish withdrawn heat, if necessary.

In ähnlicher Weise wie Wärme auf das Speichermedium übertragen wird, kann Wärme durch dia Wärmepumpe 110 in Tageszeiten vom Wärmespeichermedium abgezogen werden, wenn die Energiekasten zum Betrieb der Wärmepumpe am niedrigsten sind. Eine Übertragung von Wärme aus dem Speicher-In a similar way to how heat is transferred to the storage medium, can heat through the heat pump 110 in times of day from the heat storage medium deducted when the energy boxes for operating the heat pump are at their lowest. A transfer of heat from the storage

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medium während Zeiten geringer Energiekasten ermöglicht es, daß Wasser während Zeiten höherer Energiekasten durch die Wasserschlange 18 des Wärmetauschers 2 umgewälzt werden kann, um den Einsatz der Wärmepumpe 110 zur Kühlung des in der Umfassung befindlichen Raumes zu unterstützen ader zu ersetzen. Beim Abziehen von Wärme aus dem Speichermedium befindet sich das Gebläse nicht in Tätigkeit, um Luft durch den Wärmetauscher 2 zu leiten, sondern befindet sich außer Betrieb, während die vVärmetauschmedien durch ihre entsprechenden Schlangen 14 und 18 zur Wärmeübertragung zwischen den beiden Medien umgewälzt werden.medium during times of low energy boxes allows water to pass through the water snake during times of higher energy boxes 18 of the heat exchanger 2 can be circulated in order to use the heat pump 110 for cooling the space located in the enclosure to support vein to replace. When removing heat from the storage medium, the fan is not in action to air to pass through the heat exchanger 2, but is out of service while the vVärmetauschmedien through their respective coils 14 and 18 circulated for heat transfer between the two media will.

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Claims (14)

Carrier CorporationCarrier Corporation Carrier TowerCarrier Tower Syracuse, New York 13221 /USASyracuse, New York 13221 / USA D-119 ■ . 30. Juni 1978D-119 ■. June 30, 1978 PatentansprücheClaims /Ί. \ Einstückiger Drei-Medien-Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen einer Vielzahl von Strömungsmedien, gekennzeichnet durch zwei End— platten (10), die im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß eine Luftbewegung dazwischen stattfinden kann, ein erstes Rohrsystem (14) und ein zweites Rohrsystem (ΐθ), die jeweils durch die Endplatten (1O) gelagert sind und sich in dem Raum zwischen den Endplatten vor und zurück erstrecken, wobei das erste und zweite Rohrsystem jeweils einen unabhängigen Strömungsweg für die Strömungsmedien vorsehen, sowie Einrichtungen (22), die sich in thermischem Kontakt mit der sich zwischen den Endplatten (ΐθ) bewegenden Luft befinden, um das erste und zweite Rohrsystem (14,18) thermisch miteinander zu verbinden und eine Wärmeübertragung zwischen den Strömungsmedien in den Rohrsystemen und zwischen der Luft und den Strömungsmedien in den Rohrsystemen zu ermöglichen./ Ί. Three-media heat exchanger for heat transfer between a plurality of flow media, characterized by two end plates (10) which are spaced from each other, so that an air movement can take place between \ A one-piece, a first pipe system (14) and a second pipe system (ΐθ), which are each supported by the end plates (1O) and extend back and forth in the space between the end plates, the first and second pipe systems each providing an independent flow path for the flow media, as well as devices (22) which are in thermal contact with the air moving between the end plates (ΐθ) in order to thermally connect the first and second pipe systems (14,18) to one another and for heat transfer between the flow media in the pipe systems and between the air and the flow media in the pipe systems to enable. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur thermischen Verbindung der Rohrsysteme ein2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the Facilities for the thermal connection of the pipe systems 809885/0739809885/0739 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED wärmeleitendes Material (22) umfassen, das sich mit der sich zwischen den Endplatten (1O) bewegenden Luft, mit dem ersten Rohrsystem (14) und mit dem zweiten Rohrsystem (18) in thermischem Kontakt befindet, so daß u'ärme zwischen dem ersten Rohrsystem und der sich zwischen den Endplatten bewegenden Luft, zwischen dem zweiten Rohrsystem und der sich zwischen den Endplatten bewegenden Luft und zwischen dem ersten Rohrsystem und dem zweiten Rohrsystem übertragen werden kann.comprising thermally conductive material (22), which moves with the air moving between the end plates (1O), with the first Pipe system (14) and with the second pipe system (18) is in thermal contact, so that u'arm between the first pipe system and the air moving between the end plates, between the second pipe system and that between the end plates moving air and can be transferred between the first pipe system and the second pipe system. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material eine Reihe von im Abstand voneinander angeordneten wärmeleitenden Rippen (22) umfaßt, die zwischen den Endplatten (iü) und parallel zu diesen angeordnet sind und mit dem ersten Rohrsystem (14) und dem zweiten Rohrsystem (1S) in Kontakt stehen sowie durch diese gelagert werden, um auf diese Weise eine wärmeleitende Bahn zwischen den Rohrsystemen herzustellen.3. Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the thermally conductive material is a number of spaced apart comprises thermally conductive ribs (22) which are arranged between the end plates (iü) and parallel to these and with the first Pipe system (14) and the second pipe system (1S) are in contact and are stored by them, in order in this way a Establish a heat-conducting path between the pipe systems. 4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er des weiteren Einrichtungen (12) zur Bewegung von Luft zwischen die beiden Endplatten (1O) in Kontakt mit der Reihe der wärmeleitenden Rippen (22) einschließt.4. Heat exchanger according to claim 3, characterized in that it des further means (12) for the movement of air between the two end plates (1O) in contact with the row of heat conducting Includes ribs (22). 5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein heißes Kältemittel durch das erste Rohrsystem (14) und Kühlwasser durch das zweite Rohrsystem (ΐθ) geleitet werden, so daß Wärme vom heißen Kältemittal auf das Kühlwasser, die zwischen den5. Heat exchanger according to claim 4, characterized in that a hot refrigerant through the first pipe system (14) and cooling water through the second pipe system (ΐθ), so that heat from the hot refrigerant to the cooling water between the 809886/0739 -3-809886/0739 -3- Endplätzen hindurchströmende Luft oder sowohl auf das Kühlwasser und die zwischen den Endplatten hindurchströmende Luft übertragen wird.Air flowing through the end positions or both on the cooling water and the air flowing through between the end plates is transferred. 6. Einstückiger Drei-Medien-Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen einem Kältemittel und Luft oder Wasser, gekennzeichnet durch zwei Endplatten (1O), die im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß sie eine Luftbewegung zwischen den Platten ermöglichen, ein erstes Rohrsystem (14), das durch die Endplatten (1O) gelagert ist und sich in dem Raum zwischen den Endplatten vor und zurück erstreckt, wobei das erste Rohrsystem (14) einen Strömungsweg für ein zwischen den Endplatten (1O) vor und zurück zirkulierendes Kältemittel vorsieht, ein zweites Rohrsystem (18), das durch die Endplatten (1O) gelagert ist und sich in dem Raum zwischen den Endplatten vor und zurück erstreckt, wobei das zweite Rohrsystem 18 einen Strömungsweg für Wasser vorsieht, das zwischen den Endplatten 10 vor und zurück zirkuliert, und eine Reihe von wärmeleitenden Rippen C22die zwischen den Endplatten (1O) in thermischem Kontakt mit dem ersten Rohrsystem (14) und dem zweiten Rohrsystem (1B) angeordnet sind und sich mit der zv/ischen den Endplatten bewegenden Luft in Kontakt befinden, um eine Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel in dem ersten Rohrsystem und dem Wasser im zweiten Rohrsystem oder der sich zwischen den Endplatten bewegenden Luft zu ermöglichen. 6. One-piece three-media heat exchanger for heat transfer between a refrigerant and air or water, characterized by two end plates (1O) which are arranged at a distance from one another so that they allow air to move between the plates, a first pipe system (14), which is supported by the end plates (1O) and extends back and forth in the space between the end plates, the first pipe system (14) providing a flow path for a refrigerant circulating back and forth between the end plates (1O), a second pipe system ( 18) supported by the end plates (1O) and extending back and forth in the space between the end plates, the second pipe system 18 providing a flow path for water circulating back and forth between the end plates 10 and a series of heat-conducting ribs C 22 ) ι which are arranged between the end plates (1O) in thermal contact with the first pipe system (14) and the second pipe system (1B) and being in contact with the air moving between the end plates to enable heat transfer between the refrigerant in the first pipe system and the water in the second pipe system or the air moving between the end plates. 809885/0739809885/0739 18294561829456 7. System zur Übertragung und Speicherung von Wärme zur Erhitzung und Kühlung eines in einer Umfassung befindlichen Raumes und zur Verwendung mit einem zur Wärmeübertragung geeigneten Strömungsmedium, gekennzeichnet durch eine Wärmepumpe (1O) zur Übertragung von Wärme zwischen zwei Punkten, die ein Kältemittel, einen Kompressor (12), ein Expansionsventil (16) und ein Umschaltventil (14] für das Kältemittel aufweist, einen Wärmespeicher (15), der in der Lage ist, das zur Wärmeübertragung geeignete Strömungsmedium zu speichern, einen Drei-Medien-Wärmetauscher (2) zur Durchführung eines Wärmeaustausches zwischen dem Kältemittel und dem Strömungsmedium, dem Kältemittel und der Umgebungsluft und dem Strömungsmedium und der Umgebungsluft, erste Verbindungseinrichtungen (152,154), die den Wärmespeicher und den Drei-Medien-Wärmetauscher miteinander verbinden, so daß das Strömungsmedium zirkulieren und Wärme zwischen dem Wärmespeicher und dem Drei-Medien-Wärmetauscher übertragen kann, und zweite Verbindungseinrichtungen (126,12b), die die Wärmepumpe und den Drei-Medien-Wärmetauscher miteinander verbinden, so daß das Kältemittel zirkulieren und Wärme zwischen der Wärmepumpe und dem Drei-Medien-Wärmetauscher übertragen kann.7. System for transferring and storing heat for heating and cooling of a room located in an enclosure and for use with a flow medium suitable for heat transfer, characterized by a heat pump (1O) for the transfer of heat between two points that use a refrigerant, has a compressor (12), an expansion valve (16) and a switching valve (14] for the refrigerant, a heat accumulator (15), which is able to store the flow medium suitable for heat transfer, a three-media heat exchanger (2) for implementation a heat exchange between the refrigerant and the flow medium, the refrigerant and the ambient air and the Flow medium and the ambient air, first connection devices (152,154), the heat storage and the three-media heat exchanger connect with each other so that the flow medium circulate and heat between the heat accumulator and the three-media heat exchanger can transmit, and second connection devices (126,12b), which the heat pump and the three-media heat exchanger connect together so that the refrigerant circulates and heat is transferred between the heat pump and the three-media heat exchanger can. 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (2) folgende Bestandteile umfaßt: einen ersten thermisch leitenden Strömungsweg [ΐθ), der an die ersten Verbindungseinrichtungen (152,154) angeschlossen ist, so daß das zur Wärmeübertragung geeignete8. System according to claim 7, characterized in that the heat exchanger (2) comprises the following: a first thermally conductive flow path [ΐθ) which connects to the first connection means (152,154) is connected so that the suitable for heat transfer -S--S- 809866/0739809866/0739 Strömungsmedium durch den ersten Strömungsweg zirkulieren und Wärme zum ersten Strömungsweg übertragen kann, einen zweiten thermisch leitenden Strömungsweg (14), der an die zweiten Verbindungseinrichtungen (126,128) angeschlossen ist, so daß das Kältemittel durch den zweiten Strömungsweg zirkulieren und Wärme zum zweiten Strörnungsweg übertragen kann, und Wärmeübertragungseinrichtungen (22), die sich in thermischem Kontakt mit dem ersten Stromungsweg (ΐθ), dem zweiten Strömungsweg (14) und der Umgebungsluft befinden, so daß Wärme zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg, zwischen dem ersten Strömungsweg und der Umgebungsluft und zwischen dem zweiten Strömungsweg und der Umgebungsluft übertragen werden kann.Flow medium can circulate through the first flow path and transfer heat to the first flow path, a second thermally conductive flow path (14) connected to the second connection means (126,128) is connected so that the Refrigerant can circulate through the second flow path and transfer heat to the second flow path, and heat transfer means (22) which are in thermal contact with the first Stromungsweg (ΐθ), the second flow path (14) and the ambient air are, so that heat between the first flow path and the second flow path, between the first flow path and the Ambient air and between the second flow path and the ambient air can be transferred. 9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drei-Medien-Wärmetauscher (2) außerhalb der Umfassung (30 J angeordnet ist.9. System according to claim 8, characterized in that the three-media heat exchanger (2) is arranged outside the enclosure (30 J. 10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drei-Medien-Wärmetauscher (2)·innerhalb der Umfassung (3θ) angeordnet ist.10. System according to claim 8, characterized in that the three-media heat exchanger (2) · is arranged within the enclosure (3θ). 11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren Hilfseinrichtungen (ISO) zum Erhitzen umfaßt, die das zur Wärmeübertragung geeignete Strömungsmedium erwärmen können.11. System according to claim 9 or 10, characterized in that it des further auxiliary equipment (ISO) for heating includes that for Heat transfer can heat suitable flow medium. 12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtungen einen Solarkollektor (I6O) umfassen, der Strahlungshitze12. System according to claim 11, characterized in that the auxiliary devices include a solar collector (I6O), the radiant heat 809885/0739809885/0739 282945Θ282945Θ dsr üanne auf das zur Wärmeübertragung geeignete Strömungsmedium übertragen kann,dsr üanne on the flow medium suitable for heat transfer can transfer, 13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dt:ß dor XIrηιε-speicher ainen isaliortsn Tank (150) umfaßt, der eins Flüssigkeit enthalten kann, und daß das zur V/ärmQübertragung geeignete Strömungsmedium eine Flüssigkeit umfaßt.13. System according to claim 12, characterized in that dt: ß dor XIrηιε memory a isaliortsn tank (150) comprising one liquid may contain, and that the flow medium suitable for V / heat transfer comprises a liquid. 14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strömungsweg eine erste serpentinenförmig ausgebildete Wärmetauscherschlange (ΐθ) umfaßt, daß der zweite Strömungsv/eg eine zweite serpentinenfürmig ausgebildete IVärmetauscherschlange (14) umfallt und daß die erste und zweite Wärmetauscherschlange in alternierenden parallelen Vartikalebenen angeordnet sind und die A'ärmeübertragungseinrichtungen mindestens eine Rippe (22) umfassen, die der ersten und zweiten Wärmetauscherschlange (iü,14) gemeinsam ist.14. System according to claim 13, characterized in that the first Flow path a first serpentine heat exchanger coil (ΐθ) includes that the second flowv / eg a second serpentine-shaped IV heat exchanger coil (14) falls over and that the first and second heat exchanger coils are arranged in alternating parallel vartical planes and the heat transfer devices comprise at least one rib (22) which is common to the first and second heat exchanger coils (iü, 14). — 7 —- 7 - 809885/0739809885/0739
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