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Gefriergerät Die Erfindung betrifft ein Gefriergerät, und zwar insbesondere,
wenn auch nicht ausschließlich,eine Gefriertruhe für Haushaltszwecke.
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Im allgemeinen sind solche Gefriergeräte als gut wärmeisolierte Kastenstruktur
ausgebildet, die den zu kühlenden Gefrierraum umschließt. Das Kälteaggregat enthält
dabei üblicherweise einen Verdampfer, einen Kondensator und einen Kompressorrwobei
der Verdampfer im Wärmeaustausch mit dem Gefrierraum steht und der Kondensator im
Wärmeaustausch mit der äußeren Umgebung der Struktur angeordnet ist. Häufig befindet
sich der Kondensator offen hinter der rückseitigen Wand des Gefriergerätes, er kann
aber auch, hinter einer gitterartigen Verkleidung verdeckt, in eine der Seitenwände
eingelassen sein. Im Betrieb des Kälteaggregates entzieht der Verdampfer dem Gefrierraum
Wärme, und diese Wärme wird zum Kondensator geleitet, welcher seinerseits durch
den Wärmeaustausch mit der äußeren Umgebung gekühlt wird.
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In diesem Sinne wirkt ein Gefriergerät auf seine äußere Umgebung stets
als Wärmequelle, und das ist nicht immer erwünscht, beispielsweise dann nicht, wenn
das Gefriergerät in einem an sich kühl zu haltenden Vorratskeller steht.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Gefriergerät zu schaffen, welches
keine Wärme mehr an seine äußere Umgebung abgibt, sondern die erzeugte Wärme in
einer vorteilhafteren Weise nutzbar macht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der Kondensator des Kälteaggregats im Wärmeaustausch
mit einem eingebauten Wasserboiler angeordnet ist und das Heizmittel für warmes
Brauchwasser bildet.
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Die Erfindung nutzt somit eine Wärmequelle, die bisher eine nutzlos
vergeudete oder sogar unerwünschte Wärme produziert hat, nunmehr in sehr geschickter
und wirtschaftlicher Weise zur Warmwassererzeugung aus, und zwar verblüffend einfach
dergestalt, daß der Kondensator seine Wärme nicht mehr in die äußere Umgebung dissipiert,
sondern statt dessen einen Wasserboiler aufheizt.
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Der Wasserboiler ist einlaßseitig an die Kaltwasserleitung und auslaßseitig
an die Warmwasserleitung eines Hauses angeschlossen, und Versuche haben gezeigt,
daß ein Gefriergerät von durchschnittlicher Größe tatsächlich in der Lage ist, sowohl
im Sommer als auch im Winter das für den täglichen Bedarf eines Haushalts erforderliche
warme Wasser in einer angemessenen Menge zu liefern. Deshalb ist das erfindungsgemäße
Gefriergerät keineswegs nur als zusätzliche Warmwasserquelle zu betrachten, die
gelegentlich (z.B. im Sommer, wenn normale Heizungsanlagen ausgeschaltete sind)
zur Warmwasserversorgung eines Haushalts beiträgt, sondern das erfindungsgemäße
Gefriergerät ist, neben seiner Grundfunktion der Kälteerzeugung, zugleich ein vollwertiger
Warmwasserboiler, der für einen normalen Haushalt als alleinige Warmwasserquelle
ausreicht. Folglich wird nicht nur bislang vergeudete Wärme nutzbar gemacht, sondern
es werden auch die bislang zur Warmwassererzeugung erforderlichen Heizgeräte und
Heizmittel überflüssig.
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In konsequenter Weiterbildung dieses Aspekts ist das erfindungsgemäße
Gefriergerät vorzugsweise mit einer Steueranlage
versehen, welche
dafür sorgt, daß das Kälteaggregat nicht nur dann anspringt, wenn im Gefrierraum
des Gerätes eine Kälteerzeugung erforderlich ist, sondern auch - unabhängig dazu
- dann, wenn im Wasserboiler warmes Wasser gebraucht wird. Damit ist sichergestellt,
daß das Gefriergerät in jedem Fall auch als unabhängiger, nach dem Wasserverbrauch
gesteuerter Wasserboiler arbeiten kann.
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Die Tatsache, daß das Kälteaggregat, sobald es gestartet ist, stets
gleichzeitig im Kühlraum Kälte erzeugt und im Warmwasserboiler Warme erzeugt, hat
natürlich zur Folge, daß jede Betätigung des Kälteaggregats, sei sie nun durch die
Notwendigkeit zur Kälteerzeugung oder durch die Notwendigkeit zur Warmwassererzeugung
ausgelöst, zwangsläufig auch in dem jeweils anderen Teil des Systems eine entsprechende
Wärmeerzeugung bzw.
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Kälteerzeugung verursacht, ohne daß dies an sich für den betreffenden
anderen Teil des Systems notwendig wäre. Dies ist jedoch für die Praxis kein spürbarer
Nachteil. Falls nämlich im Wasserboiler mehr Wärme angefordert wird, als der Gefrierraum
an Kälte benötigt, führt dies lediglich zu einer verstärkten Kühlung des Gefrierraumes,
aber da der Gefrierraum gut wärmeisoliert ist, bedeutet diese zusätzliche Kühlung
keinen Energieverlust. Vielmehr bleibt dann lediglich der Gefrierraum für eine längere
Zeitdauer hinweg ausreichend kalt. Die umgekehrte Situation, bei der der Gefrierraum
mehr Kälte benötigt als dem Bedarf an warmem Wasser entspricht (z.B. falls der Haushalt
eine Zeitlang nicht bewohnt ist und somit kein warmes Wasser verbraucht wird) kann
entsprechend zu einer überhitzung des Wasserboiler führen, die möglichst vermieden
werden sollte. Deshalb ist die im Gefriergerät enthaltene Steuerung zweckmäßig so
beschaffen, daß sie auch noch auf das Auftreten einer Überhitzung im Wasser boiler
anspricht, und zwar dergestalt, daß dann ein Absperrventil
geöffnet
wird, welches den Wasserboiler entleert. Dadurch kann frisches kaltes Wasser in
den Wasserboiler nachströmen, welches dann als- frisches Kühlmittel für den Kondensator
die aus dem Gefrierraum des Gerätes abgeführte Wärme aufnimmt. Das entleerte warme
Wasser wird in diesem Fall normalerweise verworfen. Das ist zwar ein gewisser Energieverlust,
der aber nicht entscheidend zu Buch schlägt, weil die Situation eines ständigen
Kältebedarfs bei nicht vorhandenem Warmwasserbedarf in der Praxis nur sehr selten
auftritt. Hinzu kommt ja auch noch, daß die bei einer Entleerung des Wasserboilers
verworfen Energie in jedem Fall sehr viel geringer ist als diejenige Energie, die
bei den bisherigen Gefriergeräten permanent in die äußere Umgebung hinein vergeudet
wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Dabei stellen dar: Fig. 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen
Gefriergeräts und Fig. 2 dessen Seitenansicht.
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Das zeichnerisch dargestellte Gerät ist in seinem Hauptteil eine
übliche Gefriertruhe, bestehend aus einer kastenartigen und gut wärmeisolierten
Wandstruktur 2, die einen Gefrierraum 4 umschließt und nach oben hin durch eine
ebenfalls gut wärmeisolierte Deckelklappe 6 abgeschlossen ist. Unmittelbar hinter
der Innenwandung des Gefrierraumes 4 befindet sich in der Wandstruktur 2 ein Rohrsystem
8, das den Verdampfer eines Kälteaggregats bildet. Dieses Kälteaggegrat enthält
weiterhin noch einen Kompressor
10 und einen Kondensator, der normalerweise,
also bei den bisherigen Gefriergeräten, außerhalb der Wandstruktur 2 mit der äußeren
Umgebung des Gerätes im Wärmeaustausch steht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gefriergerät ist der Kondensator 14 des
Kälteaggregats hingegen einem Wasserboiler 12 zugeordnet, der sich unter der Wandstruktur
2 befindet und ebenfalls gut wärmeisoliert ist. Dabei kann sich der Kondensator
14 direkt im Wasserboiler 12 befinden, aber die räumliche Anordnung des Kondensators
kann auch anders vorgesehen sein, solange nur sichergestellt ist, daß der Kondensator
voll im Wärmeaustausch mit dem Wasserboiler steht. Der Wasserboiler 12 ist in nicht
weiter dargestellter Weise mit einem Kaltwasseranschluß an die Kaltwasserleitung
des Hauses angeschlossen und mit einem Warmwasseranschluß an die Warmwasserversorgung
des Hauses. Weiterhin enthält der Wasserboiler 12 einen Temperatur-Sensor 16, der
mit der Steueranlage 18 des Kälteaggegrats verbunden ist. Natürlich befindet sich
noch ein weiterer, nicht mehr dargestellter Temperatur-Sensor in üblicher Weise
innerhalb des Gefrierraumes 4, welcher die Steueranlage 18 entsprechend dem Kühlbedarf
im Gefrierraum zum Einschalten und Abschalten des'Kälteaggegrats ansteuert, um die
Temperatur des Gefrierraums innerhalb der vorgeschriebenen oberen und unteren Grenze
zu halten.
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Im Betrieb des Gefriergerätes gibt der Kondensator 14 seine Wärme
im Austausch an das im Wasserboiler 12 enthaltene Wasser ab. Dadurch wird der Kondensator
14 in der erforderlichen Weise gekühlt, und zugleich wird das Wasser im Wasserboiler
12 auf eine Temperatur von etwa 40 - 450C aufgeheizt, so daß es als warmes Brauchwasser
verwendet werden kann. Bei einer Entnahme des warmen Brauchwassers aus dem Wasserboiler
12 strömt frisches kaltes Wasser aus der Kaltwasserleitung nach, und der Sensor
16 erkennt
einen Abfall der Wassertemperatur. Sobald dieser Temperaturabfall
eine festgelegte untere Grenze unterschritten hat, spricht die Steueranlage 18 an
und setzt den Kompressor 10 des Kälteaggregats in Gang, sofern dieser nicht zufällig
gerade sowieso im Ansprechen auf eine abgetastete Notwendigkeit zur Kälteerzeugung
läuft. In jedem Fall bleibt das Kälteaggregat mindestens solange in Betrieb, bis
eine festgelegte obere Grenze für die Wassertemperatur im Wasserboiler 12 erreicht
ist. Dann wird das Kälteaggregat über den Sensor 16 abgeschaltet, es sei denn, daß
dann noch weiterer Kühlbedarf besteht.
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Wenn der Fall eintritt, daß das Brauchwasser im Wasserboiler 12 seine
obere Temperatur erreicht hat, zugleich aber noch eine weitere Kühlung des Gefrierraumes
4 erforderlich ist, muß dafür gesorgt werden, daß eine entsprechende Menge an warmem
Wasser aus dem Wasserboiler 12 abgezogen wird, damit im Wasserboiler 12 keine Überhitzung
entsteht und damit die erforderliche Kühlwirkung des Wassers auf den Kondensator
14 nicht verloren geht. In der Praxis läßt sich dies entweder mit dem Sensor 16
über die Wassertemperatur steuern oder aber (vorzugsweise) über einen Pressostat,
der einen Überdruck in dem ungenügend gekühlten Kältemittel-Kreislauf abtastet.
Im Ansprechen auf die Überhitzung des Wassers wird dann einjebenfalls nicht dargestelltes)
Absperrventil geöffnet, durch welches hindurch das warme Wasser aus dem Wasserboiler
12 ablaufen kann, um eine entsprechende Menge an frischem kalten Wasser nachlaufen
zu lassen. Das auf diese Weise abgezogene warme Wasser wird, sofern es sich nicht
noch irgendwo verwenden läßt, verworfen.
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In der zeichnerischen Darstellung ist der Kompressor 10 in der rechten
oberen Ecke des Gefriergeräts angeordnet, und zwar innerhalb einer abgeteilten Kammer
20, die zugleich auch noch
als Lagerraum benutzt werden kann und
eine Fronttür hat. Innerhalb dieser Kammer befindet sich auch noch ein Steuerpaneel
mit der Steueranlage 18 für das Kälteaggregat. Natürlich können der Kompressor 10
bzw. die Steueranlage 18 aber auch im Bodenbereich des Gefriergeräts neben dem Wasserboiler
12 angeordnet sein.
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Zur Veranschaulichung eines typischen praktischen Beispiels kann
die Volumen-Relation zwischen dem Gefrierraum 4 und dem Wasserboiler 12 bei etwa
2 : 1 liegen, aber ebenso gut können auch andere Proportionen gewählt werden. Die
Anordnung des Wasserboilers im Bodenbereich des Gefriergerätes ist im Falle der
zeichnerisch dargestellten Gefriertruhe deshalb bevorzugt, weil die Truhe dadurch,
verglichen mit herkömmlichen Gefriertruhen, weniger tief wird. Im Falle eines als
Gefrierschrank ausgebildeten Gefriergerätes hingegen kann es zweckmäßiger sein,
den Wasserboiler an der Rückseite des Gerätes anzuordnen.
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Hinsichtlich der Wärmeisolation des Gefriergerätes ist noch zu bemerken,
daß diese nicht notwendigerweise extrem gut sein muß, da etwaige Kälteverluste im
Gefrierraum automatisch in Heizwärme für das Brauchwasser im Wasserboiler 12 umgewandelt
werden. Natürlich muß dabei darauf geachtet werden, daß sich durch eine zu schlechte
Wärmeisolation Kondenswasser auf der Außenseite des Gerätes bilden kann, aber es
ist ohne weiteres möglich, die Wärmeisolierung des Gerätes den jeweiligen betrieblichen
Gegebenheiten anzupassen. Bemerkt sei in diesem Zusammenhang aber noch, daß die
Erfindung gerade auch bei gewerblichen zum Verkauf von Tiefkühlware bestimmten Kühltruhen
sehr vorteilhaft sein kann, wenn der betreffende Betrieb zugleich auch laufend warmes
Wasser braucht, denn diese gewerblichen Kühltruhen haben infolge des Fehlens einer
schützenden Deckelklappe durchweg einen höheren Kühlbedarf.
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Der zeichnerisch dargestellte einzige Wasserboiler 12 kann ebenso
auch durch zwei oder mehr Wasserboiler ersetzt sein die z.B. in Serie so geschaltet
sind, daß das stromabwärts gelegene Boilerteil mit dem wärmsten Teil des Kondensator-Systems
zusammenwirkt.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß in der zeichnerischen
Darstellung alle elektrischen Leitungen und alle zum Kälteaggregat gehörenden Kältemittel-Leitungen
weggelassen sind.
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L e e r s e i t e