-
Die Erfindung betrifft eine Kompakteinheit zum Erwärmen und
-
Speichern von Brauchwasser, bestehend aus einem mit einer Isolierung
versehenen Behälter und einer diesem Behälter zugeordneten Wärmepumpe0 deren aus
Rohren bestehender Verflüssiger. im Speicherbehälter in Bodennähe angeordnet ist.
-
Es ist bereits bekannt, zur Brauchwassererwärmung Wärmepumpen einzusetzen.
Die als separates Aggregat ausgebildete Wärmepumpe ist dabei mit dem zugehörigen
Brauchwasserspeicher entweder silber einen Wärmetauscher verbunden oder es wird
unmittelbar der Verflüssiger bzw. Kondensator der Wärmepumpe im Speicher angeordnet
und die notwendige Verbindung über Rohrleitungen hergestellt.
-
Diese bekannten Anordnungen weisen vor allem einen sich aus der Praxis
ergebenden gravierenden Nachteil auf, der darin besteht, daß im Defektfalle, d.h.
bei einer nicht ohne weiteres vor Ort behebbaren Störung eine mit einem Öffnen des
Kältekreises verbundene Demontage vorgenommen werden muß, die im allgemeinen nicht
nur zu einem Entweichen des Kältemittels führt, sondern vor allem die erneute Inbetriebnahme
nach erfolgter Reparatur erschwert und spezielle Kenntnisse erfordert. Erschwerend
kommt dabei hinzu, daß Brauchwasseranlagen von Heizungsbauern montiert und gewartet
werden, die auf dem Gebiet der Kältetechnik, wozu Wärmepumpen zu rechnen sind, keine
oder wenig Erfahrung besitzen und demgemäß im Defektfalle entweder einen Kältetechniker
beiziehen oder die Anlage demontieren und zum Hersteller senden müssen, was natürlich
äußerst unerwünschte Ausfallzeiten derartiger Anlagen mit sich bringt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kompakteinheit der
eingangs definierten Art so auszubilden, daß einerseits die Montage und Wartung
wesentlich erleichtert und andererseits auch Betriebsstörungen ernsthafter Natur
schnell
und problemlos behoben werden können, und zwar ohne spezielle Kenntnisse und Erfahrungen
auf dem Gebiet der Kältetechnik.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Speicherbehälter
mit Abstand von der Boden-Aufstandsfläche der Kompakteinheit angeordnet und der
zwischen Aufstandsfläche und Behälter gelegene Raum als Aufnahmeraum für eine Wärmepumpen-Grundeinheit
ausgebildet ist und daß die Wärmepumpen-Grundeinheit mit dem im Speicherbehälter
angeordneten Verflüssiger über flexible Schläuche verbunden ist.
-
Durch die Aufteilung der Wärmepumpe in eine Wärmepumpen-Grundeinheit
und einen mit dieser Grundeinheit über flexible Schläuche verbundenen, unmittelbar
im Speicherbehälter angeordneten Verflüssiger bzw. Kondensator sowie die spezielle
Integration-der Grundeinheit in die Kompakteinheit ist es möglich, die Wärmepumpen-Grundeinheit
ohne öffnung des Kältekreises relativ zum Verflüssiger zu verschieben, insbesondere
bei Verwendung geeignet langer flexibler Schläuche aus der Kompakteinheit herauszuziehen
und dann bequem Kundendienst, Wartungs- und Reparaturarbeiten durchzuführen. Das
Herausziehen der Grundeinheit aus dem Aufnahmeraum und das erneute Wiedereinfahren
in den Aufnahmeraum kann ohne Schwierigkeiten von einer Person durchgeführt werden,
da für die vorzunehmenden Inspektions-und Wartungsarbeiten keinerlei Anheben schwerer
Aggregate erforderlich ist. All diese Vorteile sind stets im Zusammenhang mit der
Tatsache zu sehen, daß Grundeinheit und Verflüssiger relativ zueinander ohne Öffnen
des Kältekreises und ohne die Gefahr einer Beschädigung von Verbindungsrohren oder
Rohranschlüssen bewegt werden können.
-
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
die Verflüssigerrohre in einem lösbar
mit dem Speicherbehälter verbundenen
Trägerflansch mit außenliegenden Schlauchleitungsanschlüssen gehaltert. Der Verflüssiger
besteht demgemäß aus einer in einen Speicher einflanschbaren Einheit, die demgemäß
als Gesamteinheit und ohne öffnen des Kältekreises durch Lösen von Flansch-Schrauben
problemlos vom Speicher getrennt und entfernt werden kann.
-
Damit ist die Möglichkeit geschaffen, im Störungsfall aus der Kompakteinheit
sowohl die Wärmepumpen-Grundeinheit als auch den Verflüssiger ohne öffnen des Kältekreises
zu entfernen und durch ein neues System von Grundeinheit und Verflüssiger, die ebenfalls
über flexible Schläuche miteinander verbunden sind, zu ersetzen, so daß einerseits
die Ausfallzeiten einer Anlage minimiert und andererseits die Reparatur- bzw. Austauscharbeiten
von Personen ohne jegliche Kenntnisse der Kältetechnik durchgeführt werden können.
Es ist auf diese Weise auch erreicht, daß ernsthafte, einen Eingriff inden Kältekreis
erfordernde Defekte nicht mehr vor Ort beseitigt oder zumindest keine Auftrennung
der Anlage unter öffnung des Kältekreises vorgenommen werden muß, sondern derartige
Defekte grundsätzlich in Spezialwerkstätten oder beim Hersteller beseitigt und den
Handwerkern Komplettsysteme mit geschlossenem Kältekreis zur Verfügung gestellt
werden, die aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Integration der Grundeinheit
in die Kompakteinheit und die Verbindung dieser Grundeinheit mit dem Verflüssiger
über flexible Schläuche problemfrei montiert, demontiert und transportiert werden
können.
-
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Wärmepumpen-Grundeinheit
in im Aufnahmeraum vorgesehenen Schienen geführt. Dabei kann eine Gleit-Schiebeführung
oder auch eine Führung auf Rollen oder Rädern vorgesehen sein, wobei durch Verwendung
geeigneter Materialien
oder Zwischenlagen die Übertragung von Schwingungen
von der Grundeinheit auf die Kompakteinheit weitestgehend ausgeschaltet und damit
dazu beigetragen werden kann, daß die Kompakteinheit insgesamt sehr leise arbeitet.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß der im Trägerflansch gehalterte Verflüssiger aus Rippenrohren aufgebaut
ist und zwei in Reihe geschaltete Kältemittelkreise umfaßt, wobei der erste Kältemittelkreis
unmittelbar an einen Kompressorausgang und der zweite Kältemittelkreis an einen
Nachverdampfungsteil des Kompressors angeschlossen ist. Mittels dieser Anordnung
ist eine Erhöhung des Wirkungsgrades möglich, wobei die zusätzlichen flexiblen Verbindungsleitungen
zwischen Grundeinheit und Verflüssiger einen praktisch vernachlässigbaren Mehraufwand
darstellen und die vorstehend geschilderten Funktionen in keiner Weise beeinträchtigen.
-
Zweckmäßigerweise sind die dem zweiten Kältemittelkreis zugeordneten
Rippenrohre im Speicherbehälter unterhalb der dem ersten Kältemittelkreis zugeordneten
Rippenrohre angeordnet, wodurch unter Ausnutzung der im Speicherbehälter vorliegenden
Temperaturschichtung die Energieübertragung auf das Speicherwasser weiter erleichtert
und verbessert wird.
-
In der Wärmepumpen-Grundeinheit kann zur zusätzlichen Erhöhung des
Wirkungsgrades der Gesamtanlage ein Wärmetauscher bzw. Rekuperator vorgesehen werden,
dessen einer Zweig in die zum Expansionsventil führende Flüssigkeitsleitung und
dessen anderer Zweig in die vom Verdampfer kommende, dampf führende Leitung geschaltet
ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:
Fig.
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer
Kompakteinheit nach der Erfindung, und Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht
einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompakteinheit.
-
Die schematische Darstellung nach Fig. 1 zeigt den unteren Teil einer
Kompakteinheit zum Erwärmen und Speichern von Brauchwasser, und diese Einheit besteht
im wesentlichen aus einem Speicherbehälter 11, einer Wärmepumpen-Grundeinheit 14
und einem unmittelbar im Speicherbehälter 11 angeordneten Verflüssiger bzw. Kondensator
15, 16, welcher mit der Wärmepumpen-Grundeinheit über flexible Schläuche 17 verbunden
ist.
-
Die Gesamtanordnung ist dabei'derart getroffen, daß der Speicherbehälter
11 mit Abstand von der Bodenaufstandsfläche angeordnet ist, so daß unterhalb des
Speicherbehälters 11 und innerhalb eines Außengehäuses 24 ein Aufnahmeraum 13 für
die Wärmepumpen-Grundeinheit 14 geschaffen wird, welche als Einschubeinheit ausgebildet
ist. Diese Ausgestaltung der Wärmepumpen-Grundeinheit als Einschubeinheit wird durch
die Verwendung der flexiblen Verbindungsschläuche 17 ermöglicht, deren Länge so
gewählt ist, daß ein bei spielsweise zu Service- oder Reparaturzwecken erfolgendes
Herausziehen der Grundeinheit 14 aus dem Gehäuse 24 ohne öffnen des Kältekreises
möglich ist. Wartungs- und Reparaturarbeiten lassen sich bei herausgezogener Grundeinheit
bequem durchführen, da die einzelnen Bestandteile der Grundeinheit übersichtlich
und ohne störende Ineinanderverschachtelung angeordnet sind. Diese vorteilhafte
Anordnung ist vor allem deshalb möglich weil die Grundeinheit in Anpassung an den
unterhalb des Speicherbehälters 11 liegenden Aufnahmeraum 13 in Form eines quaderförmigen
Flachkastens ausgebildet
werden kann.
-
Die Wärmepumpen-Grundeinheit 14 umfaßt einen Verdampfer 23, einen
Wärmetauscher oder Rekuperator 25, einen Kompressor 21, einen Sammler 26.mit nachgeschaltetem
Filter/ Trockner 27 sowie ein Expansionsventil 28. Mittels eines Ventilators 22
wird Umgebungsluft angesaugt und durch den Verdampfer geleitet. Aufgrund der Größe
des unterhalb des Speicherbehälters 11 zur Verfügung stehenden Aufnahmeraums 13
und der dadurch möglichen vorteilhaften räumlichen Anordnung der einzelnen Elemente
der Wärmepumpen-Grundeinheit kann eine strömungsgünstige Luftführung mit relativ
großem Strömungsquerschnitt gewählt werden, was sich hinsichtlich der angestrebten
leisen Arbeitsweise der Anordnung vorteilhaft auswirkt. Geeignete Ansaug- und Ausblasöffnungen
können an der Seite oder auch an der Rückwand des Außengehäuses 24 vorgesehen sein.
-
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Kompressors 21 mit
ölrückkühlung, da auf diese Weise der Wirkungsgrad erhöht werden kann, indem zwei
in Reihe geschaltete Kältemittelkreise verwendet werden. Im ersten Kältemittelkreis,
der unmittelbar mit dem Ausgang des Kompressors 21 verbunden ist, liegt der Verflüssiger
15, aus dem flüssiges Kältemittel zurück in die ölwanne des Kompressors 21 geführt,
dort nachverdampft und dem zweiten Verflüssiger bzw. Kondensator 16 zugeführt wird,
von dem es nach erneuter Überführung in den flüssigen Zustand über den Sammler 26,
den Filter/Trockner 27 und den Rekuperatur 15 dem Expansionsventil 28 zugeführt
wird, worauf es wiederum in den Verdampfer 23und über den Rekuperatur 25 zum Kompressor
21 gelangt.
-
Der Einsatz des Rekuperators 25 zwischen Saug- und Flüssigkeitsleitung
wirkt sich ebenfalls wirkungsgraderhöhend aus, und ein derartiger Rekuperator läßt
sich bei der erfindungsgemäßen
Einschubeinheit aufgrund des zur
Verfügung stehenden Raumes besonders gut verwenden.
-
Fig. 2 zeigt in schematischer Weise eine praktische Ausführungsform
einer Kompakteinheit nach der Erfindung.
-
Ein Brauchwasser-Speicherbehälter 11, der mit einer Isolierung 12
versehen ist, befindet sich in einem Außengehäuse 24, das vorzugsweise in dem den
Speicherbehälter 11 umgebenden Bereich mit einer Innenisolierung 20 ausgestattet
ist. Innerhalb des Gehäuses 24 ist bodenseitig eine Trägerkonstruktion für den Speicherbehälter
11 vorgesehen, so daß dieser mit Abstand von der Bodenaufstandsfläche der Kompakteinheit
angeordnet ist und zwischen Speicherbehälter 11 und Bodenaufstandsflläche ein Aufnahmeraum
13 für eine in Einschübtechnik ausgebildete Wärmepumpen-Grundeinheit 14 entsteht.
-
Der Speicherbehälter 11 weist bodenseitig eine Kaltwasserzuführung
31 und an seinem oberen Ende Anschlüsse 32 zur Warmwasserabführung auf. Die bodenseitig
angeordnete Kaitwasserzuführung 31 ist zweckmäßigerweise brausenartig ausgebildet
und nach unten gerichtet, sodaß durch die Kaltwasserzuführung die Temperaturschichtung
im Behälter möglichst wenig gestört wird.
-
Der Speicherbehälter 11 kann durch eine strichliert angedeutete'Trennwand
30 mit wenigstens einer Durchströmöffnung versehen sein, so daß ein unterer Speicherraum
und ein oberer Speicherraum entstehen, wobei im oberen Speicherraum eine Zusatzheizung
29 vorgesehen sein kann.
-
Im bodenseitigen Bereich des Speicherbehälters 11 ist ein zur Wärmepumpen-Grundeinheit
14 gehörender Verflüssiger bzw. Kondensator 15, i6 angeordnet, der mit der Wärmepumpen-Grundeinheit
über flexible Schläuche 17 verbunden ist.
-
Der Verflüssiger besteht vorzugsweise aus einem Kupfer-Rippenrohr-Bündel,
das in einem Flansch 18 gehaltert ist, welcher in die Behälterwand einsetzbar und
mit der Behälterwand dicht verschraubbar ist. Die flexiblen Schläuche 17 sind mit
außenliegenden Schraubanschlüssen 19 verbindbar.
-
Durch die Anordnung der Wärmepumpen-Grundeinheit 14 unterhalb des
Speichers 11 und die Verwendung flexibler Schlauchleitungen 17 zum Anschluß des
unmittelbar im Speicherbehälter bodenseitig angeordneten Kondensators 15, 16 kann
die Wärmepumpen-Grundeinheit 14, die auf Gleitführungen oder Rollen gelagert sein
kann, problemfrei in eine Inspektions- und Wartungsposition herausgezogen werden,
die strichliert bei 14' angedeutet ist. In dieser Position sind sämtliche Aggregate
der Wärmepumpen-Grundeinheit frei zugänglich, wobei nicht einmal Gehäuseabdeckungen
und dergleich entfernt werden müssen, da das Außengehäuse 24 der Kompakteinheit
gleichzeitig das Ummantelungsgehäuse für die Wärmepumpen-Grundeinheit bildet.
-
Wiederum darauf hinzuweisen ist, daß die Wartungs- und evtl. Reparaturarbeiten
ohne Öffnen des Kältekreises vorgenommen werden können und aufgrund der Verwendung
der flexiblen Verbindungsschläuche 17 auch keinerlei Gefahr einer Beschädigung des
Kältekreises oder von Anschlüssen des Kältekreises besteht.
-
Ein weiterer entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Kompakteinheit
besteht darin, daß der unmittelbar im Speicher 11 angeordnete Kondensator 15, 16
aufgrund seiner Halterung im Trägerflansch 18 als Einheit und ohne Öffnen des Kältekreises
aus dem Speicherbehälter entfernt werden kann, indem lediglich die Flanschverschraubung
gelöst und dann der Kondensator samt Trägerflansch herausgezogen wird.
-
Diese Besonderheit hat in der Praxis vor allem deshalb
wesentliche
Bedeutung, weil auf diese Weise eine Montage und Demontage der aus Grundeinheit-13
und Kondensator 15, 16 bestehenden Wärmepumpe ohne Öffnen des Kältekreises möglich
ist und somit auch von Personen problemfrei durchgeführt werden kann, die keine
speziellen kältetechnischen Kenntnisse besitzen.
-
Im Defekt falle kann daher die gesamte Wärmepumpe leicht ausgetauscht
werden, wobei neben dem Vorteil, daß der Kältekreis nicht geöffnet werden muß, auch
von Bedeutung ist, daß die bei derartigen Arbeiten stets bestehende Gefahr der Beschädigung
von Aggregaten weitestgehend beseitigt ist, da die relativ schwere Grundeinheit
14 beim Auswechselvorgang lediglich- herausgezogen und nicht angehoben oder abgestützt
werden muß und der vergleichsweise geringes Gewicht besitzende Kondensator 15, 16
zusammen mit dem Trägerflansch 18 aufgrund des geringen Gewichts dieser Einheit
ohne die Gefahr einer Beschädigung aus dem Speicher 11 gezogen werden kann. Die
Verbindung von Grundeinheit 14 und Kondensator 15, 16 über flexible Schläuche 17
erleichtert auch eine kompakte Verpackung und den Transport der Gesamteinheit.
-
L e e r s e i t e