DE2945495A1

DE2945495A1 - Waermerueckgewinnungsspeicher o.dgl.

Info

Publication number: DE2945495A1
Application number: DE19792945495
Authority: DE
Inventors: Hans 7850 Lörrach Asal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-10
Filing date: 1979-11-10
Publication date: 1981-06-11
Also published as: FR2470946A3; FR2470946B3

Description

Wärmerückgewinnungsspeicher od. dgl.

Die Erfindung betrifft einen Wärmerückgewinnungsspeicher mit einem unteren Eintritt für insbesondere kaltes Wasser und einem oberen Warmwasseraustritt, in welchem Speicher ein Wärmetauscher eingebaut ist, der sich im Kreislauf des Kühlmediums einer Kühlmaschine vorzugsweise größerer Leistung befindet.

Derartige Rückgewinnungsspeicher sind bekannt. Dabei befindet sich in einem Speicherbehälter im unteren Bereich nahe dem Wassereintritt der Wärmetauscher, durch welchen in der Regel Freon od. dgl. Kühlmedium geleitet wird, welches von der Kühlmaschine her gasförmig und überhitzt an kommt und durch die Abkühlung in dem Wärmetauscher kondensiert wird. Die dabei von dem Kühlmedium abgegebene Wärme wird an das in dem Speicherbehälter befindliche Wasser abgegeben und steigt innerhalb des Behälters hoch. Dadurch wird erreicht, daß zumindest nach einer gewissen Laufzeit ohne Wasserentnahme praktisch der gesamte Speicher eine mittlere Temperatur erhält, die aber bestenfalls der Kondensationstemperatur des Kühlmediums entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmerückgewinnungsspeicher od. dgl. für Kühlmaschinen zu schaffen, aus welchem Wasser höherer Temperatur entnommen werden kann, als es der Kondensationstemperatur des Kühlmediums entspricht.

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Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin, daß die wärmere Seite des Wärmetauschers nahe dem Wasseraustritt angeordnet und seine kältere Seite dem Wassereintritt zugewandt ist. Dadurch kann erreicht werden, daß das überhitzte Kühlmedium im gasförmigen Zustand bereits nahe dem Wasseraustritt Wärme an das in dem Speicher befindliche Wasser, vorzugsweise Brauchwasser, abgibt, so daß in diesem Bereich eine aufgrund der überhitzung des Kühlmediums über dessen Kondensationstemperatur liegende Temperatur erreicht werden kann. Diese Temperatur bleibt bei ausreichender Isolierung des Speicherbehälters auch weitgehend erhalten, da sie nicht höher steigen kann und dann auf kältere Wasserschichten trifft Auf seinem Weg durch den Wärmetauscher von oben nach unten kondensiert dann das Kühlmedium auch und gibt dabei weiter Wärme ab. Im aller untersten Bereich, wo das kalte Wasser zuläuft, braucht der Speicherbehälter in der Regel kein erwärmtes Wasser zu enthalten. Erst wenn eine gewisse Zeit lang überhaupt kein Wasser aus dem Speicher entnommen wird, so daß kein kälteres Wasser nachströmt, wird sich das Wasser allmählich von oben nach unten mehr und mehr erwärmen, weil im oberen Bereich aufgrund der starken Erwärmung des Wassers keine weitere Wärme von dem Kühlmedium an dieses Wasser abgegeben werden kann. Die Erwärmungs- und Kondensationszone verlagert sich dann mehr und mehr nach unten. Sollte dabei mangels Wasserentnahme aus dem Speicher dieser schließlich über seine gesamte Höhe eine so hohe Wassertemperatur haben, daß das Kühlmedium im Verlauf des in dem Speicher befind lichen Wärmetauschers nicht mehr kondensiert, kann es in dem der Kühlmaschine zugehörigen Kondensator in üblicher Weise abgekühlt und kondensiert werden.

Die Erfindung macht sich also praktisch den Gedanken zunutze, vor allem nur den Wasserbereich innerhalb des Speichers zu erhitzen, der unmittelbar bei dem Wasseraustritt angeordnet ist, so daß bei der Wasserentnahme der Benutzer sofort das heißeste Wasser erhält. Auf diese Weise kann auch die Uberhitzungstemperatur des Kühlmediums ausgenutzt werden.

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Eine ganz besonders zweckmäßige konstruktive Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß als Wärmetauscher eine Rohrschlange od. dgl. für das Kühlmedium innerhalb des Speicherbehälters sich von der Nähe des '..'asseraustrittes zum Wassereintritt erstreckt, wobei der Eintritt des Kühlmediums in diese vorzugsweise gewendelte Rohrschlange insbesondere nache dem Wasseraustritt aus dem Speicherbehälter vorgesehen ist, während der Austritt des Kühlmediums etwa im Bereich des Kaltwassereintrittes vorgesehen ist. Im Falle der Wasserentnahme entspricht diese Anordnung praktisch einem Gegenstromwärmetauscher. Der Eintritt des Kühlmediums möglichst nahe bei dem Wasseraustritt sorgt dafür, daß das Kühlmedium wirklich noch mit seiner höchsten Temperatur im obersten Bereich des Wasservorrates eintritt und dort entprechend viel Wärme an das Wasser abgeben kann. Das Kühlmedium ist dort dann noch gasförmig, so daß die Oberfläche des es führenden Rohres entsprechend warm ist.

Eine ganz besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß als Rohrschlange im Inneren des Speicherbehälters eine doppelwandige Sicherheitsschlange vorgesehen ist. Sollte die Wandung der Rohrschlange einmal beschädigt werden, wird auf diese Weise vermieden, daß Kühlmedium mit eventuellen Verunreinigungen wie Ölrückständen od. dgl. in das Brauchwasser gelangen kann. In dem Doppel- mantel kann sich dabei ein Wärmeträger, z.B. eine Wärme]eitpaste oder Wasser, befinden. Durch an sich bekannte Anzeigemittel kann dabei überwacht werden, ob der innere oder äußere Mantel der doppelwandigen Rohrschlange ein Leck aufweist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung von großer Bedeutung insbesondere für größere Betriebe mit mehreren Kühl räumen, Kühltruhen und Kühlschränken kann darin bestehen, daß mehrere ineinandergewickelte Rohrschlangen mit je einem Ein- und einem Austritt für das Kühlmedium in einem Speicherbehälter vorgesehen sind. Auf diese Weise können entsprechend viele Kühlmaschinen mit demselben Speicherbehälter zusammen-

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arbeiten, wobei dann jede der Rohrschlangen zu einem anderen Kühlkreislauf gehört. Dadurch lassen sich die Installationskosten vermindern und der Wirkungsgrad erhöhen. Außerdem kann in diesem Falle der Speicherbehälter entsprechend größer sein.

Dabei ist es auch vorteilhaft, daß in dem Wärmerückgewinnungsspeicher ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen sein kann, mit welchem aus dem erwärmten Brauchwasser Wärme beispielsweise in ein Heizungssystem oder auch einen einzelnen Heizkörper übergeführt werden kann.

Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Maßnahmen ergibt sich, daß ein Teil des Brauchwassers nahezu auf die überhitzungstemperatur des Kühlmediums, in jedem Falle auf eine höhere Temperatur gebracht werden kann, als wenn in üblicher Weise im unteren Bereich des Speichers ein Wärmetauscher vorgesehen ist, was wegen der bekannten physikalischen Eigenschaft, daß wärmeres Wasser hochsteigt, an sich die näherliegende Lösung ist. Die Erfindung ermöglicht es jedoch nun, im oberen Bereich des Speicherbehälters Wasser von entsprechend höherer Temperatur zu entnehmen. Entsprechend schnell steht nach der Entnahme auch wieder derartiges heißes Wasser zur Verfügung, weil immer nur dieser obere Bereich, also eine entsprechend kleinere Wassermenge erhitzt werden muß.

Die vorliegende Erfindung eignet sich z. B. gut für Metzgereien, wo einerseits große Kühlräume vorhanden sind, andererseits ziemlich viel und oft heißes Wasser gebraucht wird. Darüber hinaus sind alle anderen Betriebe mit größeren Kühlräumen, z. B. auch Gaststätten geeignet. Ein kleinerer Speicherbehälter könnte auch in der Nähe eines Haushalts- oder Hotelkühlschrankes oder einer Gefriertruhe installiert wer den. Schon ein normaler Haushaltskühlschrank liefert so viel Abwärme, daß täglich ca. 250 Liter Wasser von 20° Celsius auf 60° Celsius erhitzt werden könnte, ohne daß ein erhöhter Energieverbrauch auftritt. Gleichzeitig kann während der

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Übertragung der Abwärme des Kühlschrankes in den Speicherbehälter der Ventilator des Kondensators z. B. über einen Druckschalter abgeschaltet sein, daß sogar Energie gespart werden kann. Der Druckschalter sorgt erst dann wieder für ein Einschalten des Ventilators, wenn das Wasser in dem Speicher so weit erwärmt ist, daß die Kondensation des Kühlmediums nicht mehr in dem Behälter erfolgt, sondern in dem Kondensator der Kühlmaschine durchgeführt werden muß.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel noch näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt dabei schematisch einen Kühlkreislauf und einen Speicherbehälter mit einem Wasserein- und einem Wasseraustritt, in welchem eine in dem Kühlkreislauf liegende Rohrschlange als Wärmetauscher angeordnet ist.

Ein im ganzen mit 1 bezeichneter Wärmerückgewinnungsspeicher hat einen unteren Eintritt 2 für insbesondere kaltes Wasser und einen oberen Warmwasseraustritt 3. Der zu diesem Wärmerückgewinnungsspeicher gehörige Speicherbehälter 4, welcher auf seiner Außenseite einen Isoliermantel 5 hat, enthält einen Wärmetauscher, der im Ausführungsbeispiel als Rohrschlange 6 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel ist sogar angedeutet, daß zwei derartige gewendelte Rohrschlangen 6 ineinandergewickelt sein können, so daß an diesem Speicherbehälter A zwei Kühlkreisläufe angeschlossen werden könnten. Dargestellt ist allerdings nur ein solcher Kühlkreislauf.

Das Kühlmedium kommt von einem Kompressor 7 in überhitztem Zustand in den oberen Eingang 8 der Rohrschlange 6, denn die wärmere Seite 9 des Wärmetauschers 6 ist erfindungsgemäß möglichst nahe bei dem Wasseraustritt 3 angeordnet, während die kältere Seite 10 dem Wassereintritt 2 zugewandt ist. Auch der Eingang oder Eintritt 8 des Kühlmediums in die Rohrschlange 6 befindet sich möglichst nahe bei dem Wasseraustritt 3, um eine Abkühlung des Kühlmediums vor dem Erreichen

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dieser oberen Wasserzone möglichst zu vermeiden. Denkbar wäre zwar auch, den Kühlmitteleingang 8 tiefer zu legen, dann wäre aber zweckmäßig, das entsprechende Rohrstück zu der wärmeren Seite 9 des Wärmetauschers 6 innerhalb des Behälters zu isolieren, damit das Kühlmedium an der oberen wärmeren Seite des Wärmetauschers 6 eine möglichst große Temperatur hat. Dadurch wird erreicht, daß der an dem Eingang 11 in den Warmwasseraustritt 3 möglichst heißes Wasser zur Verfugung steht. Das Kühlmedium kann hier die Wärme abgeben, die seine Überhitzung ausmacht. Im weiteren Verlauf der Rohrschlange 6 zu dem Ausgang 12 hin kann dann das Kühlmedium kondensiert werden, wobei es.weitere Wärme an das Wasser abgibt. Innerhalb des Behälters wird also unten immer die niedrigste Temperatur sein, während oben eine stark erhöhte Temperatur erreicht werden kann. Da die von dem Kühlmedium abgegebene Wärmemenge nicht dauernd zur Erwärmung des gesamten Speicherinhaltes benutzt wird, kann das Wasser am Austritt 3 eine entsprechend höhere Temperatur haben.

Die Rohrschlangen 6 können als doppelwandige Sicherheitsschlangen mit einer Leckflüssigkeit zwischen dem inneren und äußeren Mantel ausgebildet sein.

Es ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, zwei Rohrschlangen 6 in den Speicherbehälter 4 einzubauen, so daß zwei Kühlkreisläufe angeschlossen werden können. Selbstverständlich können bei entsprechend größerem Speicherbehälter 4 auch noch mehr solche Rohrschlangen vorgesehen sein.

Man erkennt, daß hinter dem Ausgang 12 der Rohrschlange ein Druckschalter 13 vorgesehen ist, über welchen das Kühlmedium zu einem üblichen Kondensator 14 einer Kühlmaschine 15 gelangt. Dieser Kondensator 14 mit einem Ventilator 16 wird für den Fall benötigt, daß sehr lange kein Wasser aus dem Behälter 4 entnommen und das darin befindliche Wasser allmählich von oben nach unten auf Kondensationstemperatur gebracht wird, so daß das Kühlmedium die in ihm enthaltene Wärme und die

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Kondensationswärme innerhalb des Behälters k nicht mehr abgeben kann. In diesem Falle wird durch den Druckschalter 13 der Ventilator 16 in Bewegung gesetzt, so daß das Kühlmedium im Kondensator 14 auskondensiert werden kann, von wo es über einen Sammler 17 zu dem eigentlichen Kälteaggregat 15 innerhalb eines Kühlraumes 18 od. dgl. gelangt.

Es sei noch erwähnt, daß der Kaltwassereintritt 2 an seiner Mündung 19 durch ein Prallblech 20 abgeschirmt ist, um beim Eintritt dieses Kaltwassers zu starke Strömungen und Umwälzungen innerhalb des Behälters A zu verhindern, die dazu führen könnten, daß das möglichst heiße Wasser im oberen Bereich des Behälters sich mit kälterem Wasser von unten vermischt.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander wesentliehe Bedeutung haben.

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Claims

Ansprüche

O Wärmerückgewinnungsspeicher od. dgl. mit einem einen unteren Eintritt für insbesondere kaltes Wasser und einen oberen Warmwasseraustritt aufweisenden Speicherbehälter, in welchem ein Wärmetauscher eingebaut ist, der eich im Kreislauf des Kühlmediums einer Kühlmaschine vorzugsweise größerer Leistung befindet, dadurch gekennzeichnet , daßdie wärmere Seite (9) des Wärmetauschers (6) nahe dem Wasseraustritt (3) angeordnet und seine kältere Seite (10) dem Wassereintritt (2) zugewandt ist.

Wärmerückgewinnungsspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß als Wärmetauscher eine Rohrschlange (6) od. dgl. für das Kühlmedium innerhalb des Speicherbehälters (A) sich von der Mähe des Wasseraustrittes (3) zum Wassereintritt hin erstreckt, wobei der Eingang (8) des Kühlmediums in diese vorzugsweise gewendelte Rohrschlange (6) insbesondere nahe dem Was seraustritt (3) aus dem Speicherbehälter (A) vorgesehen ist, während der Ausgang (12) des Kühlmediums etwa im Bereich des Kaltwassereintrittes (2) vorgesehen ist.

3. Wärmerückgewinnungsspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohrschlange (6) im Inneren des Speicherbehälters (A) eine doppelwandige Sicherheitsschlange vorgesehen ist.

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A. Wärmerückgewinnungsspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelmantel der Sicherheitsschianne mit einem Wärmeträger gefüllt ist.

5. V.'ärmerückgewinnungsspeicher nach einem der Ansprüche

1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere insbesondere ineinandergewickelte Rohrschlangen mit je einem Eingang (8) und einem Ausgang (12) für Kühlmedium in einem einzigen Speicherbehälter (A) vorgesehen sind.

6. Wärmerückgewinnungsspeicher nach einem der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicherbehälter (A) ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen ist, welcher beispielsweise an ein Heizungssystem od. dgl. angeschlossen ist.

7. Wärmerückgewinnungsspeicher nach einem der Ansprüche

1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Kühlmaschine vorgesehene Kondensator (1A) über einen Druckschalter (13) betätigbar ist, der ihn einschaltet, wenn das Kühlmedium unkondensiert aus dem zu hoch erwärmten Speicherbehälter (A) austritt.

8. Wärmerückgewinnungsspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (19) des Kaltwassereintrittes (2) gegenüber dem Inneren des Speicherbehälters (A) insbesondere durch ein Prallblech (20) od. dgl. abgeschirmt ist.

- Beschreibung -

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