DE2936584C2

DE2936584C2 - Warmwasserspeicher mit einer Wärmepumpe

Info

Publication number: DE2936584C2
Application number: DE2936584A
Authority: DE
Inventors: Paulus Jacobus Induno Olona Varese Disco; Ernesto Malnate Varese Quargentan; Pietro Laveno Mombello Varese Santalucia
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Whirlpool International BV
Priority date: 1978-09-13
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1984-10-04
Also published as: AT374272B; SE7907487L; DE2936584A1; GB2031136B; US4290275A; GB2031136A; FR2436339A1; CH643936A5; CA1121608A; FR2436339B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Warmwasserspeicher mit einer Wärmepumpe und einem Wasserbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist aus der US-PS 25 16 094 bekannt, eine Wärmepumpe in einem Warmwasserspeicher zu benutzen, um beispielsweise Trinkwasser zu erwärmen. Eine derartige Wärmepumpe enthält einen Kompressor, einen Kondensator und einen Verdampfer, die in einem geschlossenen Kreis angeordnet sind, wobei der genannte Kreis ein Kältemittel enthält.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer Wärmepumpe wurde vorgeschlagen, den Kondensator in einer Wand des Wasserbehälters anzuordnen.

Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen Warmwasserspeicher mit einer Wärmepumpe zu schaffen, wobei eine große Wärmeabsorptionskapazität des Verdampfers erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorzugsweise ist der Außenmantel aus zwei aufeinandergelegten, mit Sicken versehenen Tafeln gebildet, die einen mäanderförmigen Kanal für den Verdampfer bilden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß zwischen der thermischen Isolierung und dem Außenmantel ein Raum freigelassen ist und der Außenmantel mi' öffnungen versehen wird. Auf diese Weise erfolgt Wärmeabsorption aus der Umgebung auf beiden Seiten des Verdampfers.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere bei Behältern großer Kapazität, wenn der Zwischenraum durch eine vertikale Wand in zwei Teile aufgeteilt ist, die am unteren Ende miteinander in Verbindung stehen und zwar durch eine Öffnung, in dem ein Lüfter angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein forcierter Luftumlauf erhalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung des Warmwasserspeichers, wobei die Vorderseite teilweise entfernt und der innere Behälter teilweise weggeschnitten ist,

F i g. 2 einen vertikalen Schnitt durch einen Teil des inneren Behälters an de^r Stelle des Kondensators,

is Fig.3 einen vertikalen Schnitt durch einen Teil des Verdampfers, der teilweise den Außenmantel des Warmwasserspeichers bildet,

Fig.4 eine Darstellung einer Abwandlung des Warmwasserspeichers mit einer zum Teil weggeschnittenen Abdeckplatte.

In den Figuren enthält der erfindungsgemäße Warmwasserspeicher einen Außenmantei, der durch i bezeichnet ist und zwar in Form eines Parallelepipeds mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt und mit einem inneren Behälter, der durch 2 bezeichnet ist.

Der Außenrnantel 1 enthält eine Basis 3, die aus einer dicken Platte gepreßt ist, eine Plattenabdeckung 4 mit öffnungen 70 oder mit Belüftungsschlitzen, eine entfernbare Vorderplatte 5 und eine Platte 6, die U-förmig gebogen ist und drei Seiten des Mantels 1 defir.Isrt und den Verdampfer einer Wärmepumpe darstellt. Die Vorderplatte 5 ist mit Schrauben an den Stegen 7 längs der Vorderseiten der Platte 6 sowie am Steg 8 der Basts 3 angeordnet. Die Platte 6 ist auf der Unterseite an den übrigen drei Stegen 8 der Basis 3 angeordnet und zwar durch Verschrauben bzw. Verschweißen. Die Abdeckplatte 4 ist entfernbar angeordnet und zwar mit Hilfe von Schrauben an den Stegen 9 an den drei oberen Seiten der Platte 6. Die dargestellte Platte 6, die, wie schon erwähnt, den Verdampfer dcf Wärmepumpe bildet, ist aus zwei Tafeln 10, 11 zusammengeschweißt, wobei eine dieser Tafeln vorher mit einem Mäander versehen ist, die in der Zeichnung durch 12 angegeben ist. Nach dem Zusammenschweißen bildet der Mäander 12 mit der anderen Tafel einer. Kanal 13, durch den das Kältemittel fließt, das der thermische Energieträger der Wärmpumpe ist und halogenisiertes gesättigtes Hydrocarbon ist, beispielsweise Dichlordifluormethan.

Eine andere Kopstruktionsmethode für die Platte 6 ist bekannt unter dem Namen »Roll Bond«. Diese Methode besteht aus dem Markieren des Laufes des Kanales auf einer Aluminiuintafel in einem Siebdruckverfahren, wouei geeignete Substanzen verwendet werden, wonach eine andere Aluminiumtafel auf die erstgenannte gelegt wird, woraufhin diese Tafeln bis in den plastischen Zustand erhitzt und aufeinandergedrückt werden, wonach die Platten an den Stellen des markierten Kanals durch Gas unter Druck, das den Enden des markierten Teiles zugeführt wird, auseinandergedrückt werden.

In diesem Fall werden nach dem Zusammenfügen der Tafeln 10 und 11 öffnungen 14 in der Platte 6 durch Pressen und Biegen vorgesehen (siehe F i g. 3).

Die öffnungen 15 werden in der Tafel 10 an dem Ende des Kanals 13 vorgesehen und um diese Löcher wird jeweils ein Verbindungsring 16 zum Anschließen der Leitungen 17, 18 festgeschweißt, wodurch der Kanal 13 an den Wärmepumpenkreis angeschlossen wird.

Die Platte 6 wird dann U-förmig gebogen, wobei die

drei Wände des Außenmantels 1 gebildet werden, nachdem die Stege 7 und 9 abgewinkelt sind, die zum Befestigen der Vorderplatte 5 und der Abdeckplatte 4 dienen.

Der im wesentlichen zylinderförmige Innenbehälter 2 wird aus zwei zylinderförmigen Teilen 19 und 20 gebildet, die längs der Linie 21 aus F i g. 1 zusammengeschweißt werden. Der Behälter 2 enthält ebenfalls zwei Enden, ein oberes Ende 22 und ein unteres Ende 23, die mit den drei Enden der Teile 19 und 20 zusammengeschweißt werdtd. Die Enden 22, 23 und der Teil 19 werden aus einer einzigen Tafel gebildet, während der Teil 20, der den Wärmepumpenkondensator bildet, aus einer zylinderförmig gebogenen Platte gebildet wird, die an ihren Enden verschweißt wird, wobei eine der obenstehend erwähnten Methoden angewandt wird, und wobei zwei Tafeln 25,26 aufeinandergelegt werden, von denen wenigstens eine eine durch eine Ziehbearbeitung erhaltene mäanderförmige Sicke enthält. Beim Aufeinanderlegen der Tafeln wird ein Kanal 24 zum Hindurchführen eines Kältemittels erhalten. An den Enden des Kanals 24 werden Bohrungen 27 in einer der Tafeln 25, 26 vorgesehen und um diese Bohrungen wird ein Verbindungsring 28 zum Anschließen des Üanals 24 an Leitungen 29 und 17 für den Wärmepumpenkreis festgeschweißt.

Das Ende 23 wird flüssigkeitsdicht durchquert von zwei Leitungen 30 und 31 mit verschiedenen Längen. Die kürzere Leitung 31 wird auf bekannte Weise mit einer Kaltwasserquelle verbunden und die längere Leitung 30 wird an Anzapfstellen für das heiße Wasser angeschlossen.

In der Mitte des unteren Endes 23 ist eine Öffnung vorgesehen, in der ein Verschluß 35 mit einem elektrischen Heizelement 36 entfernbar angeordnet ist, das das Wasser erhitzt, wenn die Temperatur der Umgebung, in der das Wasserheizgerät aufgestellt ist, unzureichend ist, beispielsweise zu niedrig um die Wärmepumpe auf wirtschaftliche Weise arbeiten zu lassen.

Der Behälter 2 steht auf der Basis 3 mit vier Füßen 37 und zwar derart, daß sich ein Zwischenraum ergibt. F i g. 1 zeigt einfachheitshalber nur einen dieser Füße.

Der Behälter 2 hat eine Abdeckung aus Isoliermaterial 38, wobei das Profil durch strichpunktiert·; Linien in F i g. I angegeben ist. Diese isolierende Abdeckung kann aus vorgeformten expandierten Polystyrolteilen bestehen, die zusammengeklebt und mit dem Behälter 2 verklebt sind. Die Abdeckung kann ebenfalls dadurch durchgeführt werden, daß der Behälter 2 in eine Matrize gestellt wird, wonach die Mischung der Bestandteile in den Zwischenraum zwischen der Matrize und dem Behälter eingeführt wird, wonach das Verschäumen an Ort und Stelle erfolgt und eine Masse expandierten Polystyrolschaums auf bekannte Weise gebildet wird. Andererseits kann die thermische Isolierung 38 aus Glas- oder Mineralwollschichten bestehen, die an dem inneren Behälter festgeklebt sind.

Zwischen der Isolierung und dem Mantel gibt es einen Raum, wodurch es möglich ist, daß atmosphärische Luft den Verdampfer 6 an der Innenseite sowie an der Außenseite kontaktiert, so daß die ganze Verdampferoberfläche an der Wärmeübertragung beteiligt wird.

Der Fuß 37 hält den Behälter 2 auf einem bestimmten Abstand von der Basis 3, der groß genug ist, um den motorbetriebenen Kompressor 40 der Wärmepumpe in dem betreffenden Raum unterzubringen und auf der Basis zu befestigen. Pie Abfuhrseite des motorbetriebenen Kompressors 40 wird mit dem Kondensator 20 mittels einer Leitung 29 verbunden und die Ansaugseite wird mit der Verdampferplatte 6 durch eine Leiteng 18 verbunden. In der Leitung 17, die den Kondensator 20 mit der Platte 6 verbindet, befindet sich ein Drosselventil 41.

Aus dem Obenstehenden ist ersichtlich, daß die Wärmepumpe aus den Elementen 40, 29,20, 17,41,6 und 18 besteht.

Die Wirkungsweise ist nun wie folgt:

Wenn das Wasser im Behälter 2 erwärmt werden

ίο muß. startet ein normaler (nicht dargestellter) Thermostat den motorbetriebenen Kompressor 40. Das Kältemittel wird verflüssigt in dem Kondensator 20. geht durch die Leitung 17, danach durch das Drosselventil 41. um in der Verdampferplatte 6 zu verdampfen, wobei das Kältemittel Wärme aus der Umgebung aufnimmt. Danach erreicht das gasförmige Kältemittel wieder den Kompressor 40.

Fig.4 zeigt eine Ansicht einer Abwandlung, wobei die atmosphärische Luft, die mit der Verdampferplatte in Berührung ist, durch einen Lüfter 50 in Bewegung gebracht wird. In dieser Figur sind e-'-.prechende Teile mit denselben Bczügszcichen aus Fig. 1 bis 3 bezeich net, nur ist hier der Buchstabe A hinzugetügt. In diesem Fall ist die Abdeckplatte 4/4 völlig geschlossen, d. h. mit

Ausnahme der Öffnungen 70 in der Abdeckplatte 4. Eine vertikale Trennwand 32 verteilt den Raum zwischen der thermischen Isolierung 38/4 und dem Außenmantel \A in zwei Teile 53, 54, die am unteren Ende über eine Öffnung 55, in dem ein axialer elektrischer Lüfter 50 angeordnet ist, der auf der Basis 3A steh', miteinander in Verbindung stehen. Wenn der Lüfter in Betrieb ist, herrscht in der Kammer 53 Unterdruck, während die Kammer 54 unter Druck steht. Die durch die Öffnungen 14 der Verdampferplatte 6 angesaugte Luft, die die Kammer begrenzt, fließt dann längs dieser Kammer in einer Abwärtsbewegung nicht nur durch den Effekt der Kühlung, die diese Luft erfährt, sondern ebenfalls durch das Ansaugen des Lüfters. Die von dem Lüfter angesaugte Luft fließt am motorbetriebenen Kompressor 40/4 entlang (auf geeignete Weise vor dem Lüfter angeordnet), so daß diese Luft den Kompressor kühlt und dab λ selbst erwärmt wird.

Die vom Lüfter verdrängte Luft steigt durch die Kammer 54 und wird durch die öffnungen 14 zerstreut.

Dieser forcierte Luftumlauf ermöglicht eine größere Wärmeaufnahme für die Platte 6,4 als bei der ähnlichen Verdampferplatte 6 der in den F i g. I bis 3 dargestellten Ausführungsform, während alle anderen Umstände gleichbleiben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Warmwasserspeicher mit einer Wärmepumpe mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, die in einem geschlossenen Kreis angeordnet sind, weiterhin mit einem, von einer thermischen Isolierung umgebenen Innenbehälter für warmes Wasser mit Zuführungs- und Abführungsanschlüssen für Wasser, wobei der Kondensator mit einer Wand des Innenbehälters in Wärmeverbindung steht und mit einem Außenmantel, der den Innenbehälter umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verdampfer (6) wenigstens zum Teil über die senkrechten Wände des Außenmantels (1) erstreckt.

2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der thermischen Isolierung (38) und dem Außenmantel (1) ein Raum freigelassen Lst und der Außenmantel mit Öffnungen (14) versehen ist.

3. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum durch eine vertikale Wand (52) in zwei Teile (53, 54) aufgeteilt ist, die am unteren Ende durch eine Öffnung (55), in der ein Lüfter (50) vorgesehen ist, miteinander in Verbindung stehen.

4. Warmwasserspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (1) aus zwei aufeinandergelegten, mit Sicken versehenen Tafeln (10,11) gebildet ist, die einen mäaiiJerförmigen Kanal (13) für den Verdampfer (6) bilden.