-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft ein Wärmepumpen system mit einem Warmwasserspeicher,
durch den ein Heizrohr geführt ist, durch das ein Wärmeträgermedium leitbar ist.
-
Aus Sicherheitsgründen sind die bisher bekannten Wärmepumpensysteme
derart aufgebaut, daß in einem ersten Wärmekreislauf, in dem auch der Verdichter
liegt, ein Wärmeträgermedium aufgeheizt wird, das sodann durch einen Wärmeaustauscher
geführt wird, bei dem es seine Wärme an ein Wärmeträgermedium eines getrennten zweiten
Wärmekreislaufs abgibt, der Heizschlangen umfaßt, die durch den Brauchwasserspeicher
des Wärmepumpensystems führen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß auch bei
einem Bruch eines Rohres des ersten, den Verdichter umfassenden Wärmekreislaufs
keine Verunreinigung oder gar Verseuchung des Wassers im Brauchwasserspeicher erfolgen
kann. Ein solches Wärmepumpensystem, bei dem die Wärme in einem geeigneten Wärmeaustauscher
von dem ersten Wärmekreislauf auf einen zweiten Wärmekreislauf übertragen werden
muß, arbeitet jedoch verhältnismäßig ineffektiv, da der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung
im Wärmeaustauscher verhältnismäßig niedrig ist.
-
Es sind zw,ar auch bereits Wärmepumpenysteme bekannt, bei denen ein
durch den Brauchwasser- bzw. Reizungswasserspeicher führendes Heizrohr unmittelbar
mit dem Verdichter verbunden ist, sodaß nur ein einziger Wärmekreislauf vorhanden
ist.
-
Eine derartige Anlage stellt jedoch ein erhebliches Risiko dar, da
bei einem Bruch des durch den Brauchwasser- bzw.
-
teizungswasserspeicher führenden Rohres Wärmeübertragungsmedium aus
dem Wärmekreislauf in das Wasser gelangt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
ein
Wärmepumpensystem mit verbessertem Wirkungsgrad bei wenigstens gleich yoßer Sicherheit
anzugeben.
-
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Wärmepumpensystems der eingangs
erwähnten Art erreicht, das sich dadurch auszeichnet, daß das Heizrohr aus zwei
getrennten, ineinander gezogenen Rohren gebildet ist.
-
Auf diese Weise ist lediglich ein einziger Wärmeträgerumlaufkreis
notwendig, bei dem das von dem Verdichter kommende Wärmeträgermedium unmittelbar
durch das in dem Brauchwasser- bzw. Heizungswasserspeicher angeordnete Heizrohr
geleitet wird. Dadurch ergibt sich ein wesentlich verbesseter Wirkungsgrad. Die
Sicherheit ist aber gleichzeitig gegenüber-einer Anordnung, bei der lediglich ein
einfaches Rohr durch den Brauchwasser- bzw. Heizungswasserspeicher verläuft, verbessert,
da selbst dann, wenn das Innenrohr für das Wärmeträgermedium undicht werden sollte,
noch das außenliegende Rohr voll wirksam bleibt und ein Eindringen des Wärmeträgermediums
in das Speicherwasser verhindert.
-
Die Anordnung kann derart getroffen werden, daß die beiden ineinander
gezogenen Rohre über ihre gesamte Länge auf ihrem Außen- bzw. Innenumfang miteinander
in Beruhrung stehen. Hierdurch wird ein besonders günstiger Wärmeübergang erreicht.
Eine Anordnung, bei der sich das aus den beiden Rohren hergestellte Reizrohr besonders
gunstig herstellen läßt, ergibt sich dann, wenn das Innenrohr auf seinem Außenmantel
mit in Längsrichtung verlaufenden Rippen versehen ist, die in auf der Innenseite
des Außenrohres in Längsrichtung verlaufende Aussparungen vorstehen.
-
Ein besonders günstiger Wärmeübergang ergibt sich
in
diesem Falle auch dann, wenn die Rippen derart ausgebildet sind, daß sie im wesentlichen
den gleichen Querschnitt aufweisen wie die Aussparungen, sodß ein Wärmeübergang
auf einer ausgedehnten Kontaktfläche erfolgen kann.
-
Der Wärmeübergang zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr kann auch
dann, wenn der Außenumfang des innenliegenden Rohres nicht vollständig in Beruhrung
mit dem Innenumfang des außenliegenden Rohres steht, dadurch erhöht werden, daß
zwischen das außenbund das innenliegende Rohr ein Wameleitungsmedium etwa in Form
einer wärmeleitenden Flüssigkeit oder eines Gases eingefüllt werden. Für diesen
Fall hat sich ein«Anordnung als zweckmässig erwiesen, bei der der Innenumfang des
Außenrohres glatt ist und bei dem auf dem Außenumfang des Innenrohres abstandshaltende
Längsrippen ausgebildet sind. Zweckmässigerweise werden in diesem Fall zusätzlich
noch an der Außenseite des Außenrohres verschließbare Einfüllöffnungen zum Einfüllen
eines Wärmeübertragungsmediums zwischen das Außen- und das Innenrohr vorgesehen.
-
Aufgrund der besonders guten Wärmeleitfähigkeit und auch der guten
Resistenz gegen Speisewasserkorrosion werde sowohl das innen- wie auch das außenliegende
Rohr aus Euter hergestellt. Es können jedoch auch andere Metalle bzw. Metallegierungen
für die Herstellung der Rohre verwandt werden, soweit diese einen hohen Wärmeleitfahigketskoeffizienten
aufweisen und die Ausdehnungskoeffizienten nicht erheblich voneinander abweichen.
-
Das Heizrohr kann in beliebiger Weise gebogen werden. Bevorzugasind
Anordnungen,
bei denen das Heizrohr entweder in Schlangenform oder in Schraubenlinienform oder
auch Spiralform gebogen ist.
-
Insbesondere dann, wenn entweder der Innenumfang des Außenrohres oder
der Außenumfang des Innenrohres derart mit Rippen versehen ist, die gegen den Außenumfang
des Innenrohres bzw. den Innenumfang des Außenrohres anliegen, daß entlang dem Heizrohr
verlaufende Zwischenräume gebildet werden, die etwa im Inneren des Heizrohres an
der tiefstliegenden Sitze des Heizrohres etwa mit Hilfe von die Rippen durchbrechenden
Aussparungen verbunden werden können, eignet sich das Heizrohr ganz besonders als
Vberwachungssicherheitseinrichtung für die frühzeitige Erkennung einer Leckage des
Heizungsrohres. In diesem Falle wird vorzugsweise die Anordnung derart getroffen,
daß von der tiefstliegenden Stelle des Heizrohres ein den Zwischenraum zwischen
dem Außen- und Innnenrohr des Heizrohres mit einem außerhalb des Warmwasserspeichers
liegenden Flüssigkeitsanzeigeeinrichtung verbindende ge -neigte Leitung vorgesehen
ist.
-
Gemäß einer anderen vorzugsweisen Ausführungsform kann die Anordnung
derart getroffen werden, daß in diesem Fall wenigstens das tiefliegende Ende des
Heizrohrs aus dem Warmwasserspeicher herausgeführt ist und daß der Zwischenraum
zwischen dem Außen- und Innenrohr des Heizrohres an diesem Ende mit einer Flüssigkeitssammelanzeigeeinrichtung
verbunden ist. Der Vorteil einer derartigen Einrichtung besteht darin, daß sich
zwangsläufig bei einer Leckage des Außenrohres des Heizrohres Braudawasser und bei
einer Leckarge des Innenrohres Wärmeträgermedium in der Flüssigkeitssammelanzeigeeinrichtung
sammelt.
-
Hierdurch wird unmittelbar eine Undichtigseit in dem Heizrohr angezeigt.
Die Anzeige erfolgt, bevor aber Wärmeträgermedium in das Brauchwasser des Heizwasserkessels
oder umgekehrt gelangt ist.
-
Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeichnung zeigen: Fig.
1 eine Schemaansicht einer Wärmepumpe, bei der das neuerungsgemäße Heizrohr verwandt
werden kann.
-
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II durch eine erste
Ausführungsform eines neuerungsgemäßen Heizrohres, Pig. 3 eine ähnliche Ansicht
wie in Fig 2 durch eine weitere Ausführungsform eines neuerungsgemäßen Heizrohres
und Fig. 4 eine Ansicht ähnlich wie in den Figuren 2 und 3 einer weiteren Ausführungsform
gemäß der Neuerung.
-
In Fig. 1 ist mit 1 allgemein ein schematisch dargestelltes Wainepumpensystem
bezeichnet. In einem Wärmekreislauf 2 sind ein Verdichter 3, eine Heizrohrschlange
4 und ein als Wärme-' zuführvorrichtung dienender Kühler 5 angeordnet. Vor dem Bihler
5 ist ein Ventilator6zum Durchblasen.von Luft durch den Kühler 5 angeordnet. Die
Heisrohrschlange 4 ist in einem wärmemäßig abgedichteten Heizungswasserspeicher
7 angeordnet und die Heizrohrschlange ist über die Zuführleitung 8 mit dem Verdichter
3 und über die Abführleitung 9 mit dem Kühler 5 verbunden. Die Rohrleitungen 8 und
9 sind dichtend durch das Gehäuse 10 des Heizungswasserspeichers 7 geführt.
-
Das Wärmepumpen system arbeitet im umgekehrten Sinne wie ein Eühlschranksystem,
indem ein Wzmeträgermedium in dem Verdichter 3 unter Arbeitsleistung und Erwärmung
verdichtet wird. ~
Das Wärmeträgermedium wird sodann durch die
Heizrohr schlange 4 in den Heizungswasserspeicher 7 geleitet, wobei das Wärmeträgermedium
den größten Teil liner Wärme an das Heizungswasser abgibt. Das Wärmeträgermedium
wird sodann über die Leitung 9 zurückgeleitet und in dem Kühler 5 expandiert, wobei
es sich weiter abkühlt, während es gleichzeitig von außen durch den Wärmeaustausch
mit der Umgebungsluft wieder aufgeheizt wird.
-
In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform des zu der Heizrohrschliage
4 gebogenen Heizrohr 12 gezeigt. Das Heizrohr 12 besteht aus einem äußeren Rohr
13 und einem inneren Rohr 14.
-
Das Innenrohr 14 weist auf seinem äußeren Umfang schwalbenschwanzförmige
Vorsprünge 15 bis 18 auf. Die Innenwand des Außenrohres 13 ist so ausgebildet, daß
in ihr ensprechende schwalbenschwanzförmige Aussparungen 19 bis 22 ausgebildet sind.
Die Aussparungen und die Vorsprünge sind jeweils praktisch auf Passung gearbeitet,
sodaß die Vorsprünge praktisch auf ihrer gesamten Oberfläche mit der Innenfläche
der Aussparungen in Berührung stehen. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig große
Kontaktfläche zwischen dem Außenrohr 13 und dem Innenrohr 14, über die die Wärme
von dem Innenrohr an das Außenrohr und von dort an das Leitungswasser übertragen
werden kann.
-
In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform eines Heizrohres dargestellt,
bei dem das Außenrohr 23 wie das Innenrohr 24 jeweils mit einer glatten Innenfläche
25 bzw. einer glatten Außenfläche 26 ausgebildet. ist. Der Innendurchmesser des
Außenrohres 23 ist gleich dem Außendurchmesser des Innenrohres 24 gewählt, sodaß
praktisch beide Rohre mit ihrer Außen- bzw. Innenfläche miteinander in Berührung
stehen, sodaß sich ein ausgezeichneter Wärmeübergang zwischen den beiden Rohren
ergibt.
-
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizrohres
dargestellt, bei dem das. Außenrohr aus einem glatten Rohr 33 besteht. Das Innenrohr
35 weist auf seiner Außenseite im Abstand voneinander über den Umfang verteilte
und in Längsrichtung des Rohres verBuSende Rippen 35 auf. Der äußere Durchmesser
des Innenrohrs 34 mit den Rippen ist gerade so gewählt, daß er dem Innendurchmesser
des Außenrohres 33 entspricht. In diesem Falle liegen die äußeren Endender Rippen
35 gegen die Innenwand 36 des Außenrohres an. Zwischen je zwei Rippen sowie dem
Innenrohr 34 einerseits und dem Außenrohr 33 andererseits werden somit praktisch
abgeschlossene Kammern 37 gebildet. Durch diese Kammern kann durch nicht dargestellte
verschließbare Einfüllöffnungen in dem Außenrohr 33 ein Wärmeübertragungsmedium
in Form einer Flüssigkeit oder eines Gases eingefüllt werden, das zur besseren Wärmeübertragung
der Wärme von dem durch das Innere 38 des Innenrohres 34 leitete Wärmeträgermedium
über das Innenrohr 38 und entweder die Rippen 35 oder das Wärmeübertragungsmedium
in den Kammern 37 und das Außenrohr 33 an das Reizungswasser dient.
-
Anstelle von in Längsrichtung des Innenumfanges des Außenrohres bzw.
des Außenumfangs des Innenrohres verlaufenden Rippen können auch das Innen- bzw.
Außenrohr mit spiralförmig oder quer verlaufenden Rippen versehen sein. Vorzugsweise
wird auch die Außenseite des Außenrohres mit solchen Rippen versehen, um eine bessere
Wärmeübertragung an das Heizungswasser im Heizungswasserspeicher zu ermöglichen.
-
Das Heizrohr 4 (Fig. 1) braucht lediglich über seine im Inneren des
Gehäuses 10 liegende Länge als doppelwandiges Rohr ausgebildet zu sein, da lediglich
hierdurch verhindet werden soll, daß die Gefahr eines Ubertrittes von Wärmeträgermedium
in das Heizungswasser verhindert werden soll. Vorzugsweise wird das lleizungsrohr
jedoch so ausgebilbt, daß seine Enden
41 und 42 noch ausdem Gehäuse
10 heraus vorstehen.
-
In Fig. 1 ist gleichzeitig dargestellt, wie in diesem Falle eine einfache
tberwachung der Dichtigkeit des Heizrohres vorgenommen werden kann. In Fig. 1 ist
angenommen, daß das tiefliegende Ende 41 des Heizrohres 4 praktisch die tiefstliegende
Stille des Heizrohres 4 überhaupt bildet. In diesem Falle ist der nicht näher dargestellte
Zwischenraum zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr des Heizrohres 4 an dieser
tiefstliegenden Stelle 41 über einen Anschlußstuten 43 mit einem Schauglas 45 verbunden,
das über eine Gummidichtung 44 mit dem Ansdlußstutzen verbunden ist. Tritt eine
Undidigkeit des Außenrohres auf, so sammelt sich zwangsläufig Heizungswasser in
dem Schauglas 45, während bei einer Undichtigkeit des Innenrohres sich Wärmeträgermedium
in dem Schauglas 45 der Flüssigkeitsanzeigeeinrichtung 46 sammelt. Es kann also
nicht nur überhaua eine Undichtigkeit festgestellt werden, sondern durch Uberprüfung
der Konsistenz der Flüssigkeit gleichzeitig auch bestimmt werden, welcher Rohrteil
undicht ist.
-
Das Außen- und das Innenrohr des Heizrohres sind vorzugsweise aus
Kupfer gefertigt, da Kupfer einen hohen Wärmeleitkoeffizienten besitzt und praktisch
keine Korrosion durch Wasser erzeugt. Anstelle von Kupfer können jedoch auch andere
Metalle oder Legierungen oder aber auch gegebenenfalls geeignete Kunststoffrohre
verwandt werden.
-
Das Heizrohr, das innerhalb des Heizungswasserspeichers liegt, kann
in Form einer Schlange oder auch einer Schraubenwindung oder aber auch in Spiralform
gebogen sein. Darüberhinaus können auch andere Führungen des Heizrohres vorgesehen
sein, sofern diese eine günstige Wärmeübertragung an das Heizungswasser ermöglichen.
-
Leerseite