DE3015746A1 - HEAT PUMP - Google Patents
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Description
Armand BRACHT,Armand BRACHT,
31, rue du Rhin, KINGERSHEIM (Haut-Rhin, Frankreich)31, rue du Rhin, KINGERSHEIM (Haut-Rhin, France)
WärmepumpeHeat pump
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Heizung von Räumen und/oder Wasser, insbesondere Brauchwasser, und hat eine Wärmepumpe zum Gegenstand.The present invention relates to heating of rooms and / or water, especially service water, and has a heat pump as its subject.
Die bekannten Wärmepumpen bestehen in der Regel aus einem einerseits mit einem Verdampfer und andererseits mit einem Kondensator über Leitungen verbundenen Verdichter, wobei der Verdampfer die Umgebungswärme aufnimmt und sie mittels eines Kondensators, der zu diesem Zweck in einem Heisswassergefäss angeordnet sein kann, für die Erwärmung von Brauchwasser oder von Räumlichkeiten wieder zur Verfügung stellt.The known heat pumps usually consist of a one hand with an evaporator and on the other hand with a Condenser via lines connected compressor, whereby the evaporator absorbs the ambient heat and uses it a condenser, which for this purpose is placed in a hot water vessel can be arranged for the heating of domestic water or of rooms again available.
Jedoch, bei solchen bekannten Pumpen sind die Energieverluste sowohl in bezug auf die Verbindungen mit dem Verdichter wie auch auf den Verdichter selbst beträchtlich.However, in such known pumps, the energy losses are both in relation to the connections to the compressor as also on the compressor itself considerably.
Die thermischen Verluste lassen sich zwar teilweise durch eine Steigerung des Verdichtungsverhältnisses des VerdichtersThe thermal losses can be partially passed through an increase in the compression ratio of the compressor
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ausgleichen, so dass dem Kondensator heisseres Gas zugeführt wird ; diese Zunahme erfolgt jedoch auf Kosten einer Steigerung der Energieaufnahme des Verdichters, so dass folglich der Nutzeffekt keine Verbesserung erfährt«equalize so that hotter gas is fed to the condenser; however, this increase comes at the expense of one Increase in the energy consumption of the compressor, so that consequently the efficiency does not experience any improvement «
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden«The present invention is based on the object of overcoming these disadvantages «
Sie hat eine Wärmepumpe zum Gegenstand, die im wesentlichen aus einem mit einem Verdampfer und mit einem Doppelrohrkondensator verbundenen Verdichter besteht, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verdichter durch den Kondensator umgeben und zusammen mit diesem in einem mit Isolierung ausgestatteten Gefäss angeordnet ist, wobei der Verdampfer ausserhalb dieses Gefässes angeordnet ist.It has a heat pump as its object, which essentially consists of an evaporator and a double tube condenser connected compressor, and which is characterized in that the compressor through the condenser surrounded and arranged together with this in a vessel equipped with insulation, the evaporator is arranged outside this vessel.
Gemäss einem Erfindungsmerkmal ist das äussere Rohr des Kondensators für einen Gegenstromumlauf der zu heizenden Flüssigkeit bestimmt und mit einem Warmflüssigkeitsbehälter oder einem anderen Verbraucherkreis verbunden.According to one feature of the invention, the outer tube is the Condenser intended for a countercurrent circulation of the liquid to be heated and with a hot liquid container or another group of consumers.
Gemäss einer Variante der Erfindung umfasst die Wärmepumpe einen mit einem ersten Verdichter verbundenen Verdampfer, wovon das aussenliegende Rohr des Doppelrohrkondensators den Verdampfer eines zweiten Verdichters bildet, der das heisse Gas einem zweiten Doppelrohrkondensator zuführt, dessen aussenliegendes Rohr von der zu erhitzenden Flüssigkeit durchflossen wird, wobei die zwei Verdichter sowie die zwei Kondensatoren im selben mit einer Isolierung ausgestatteten Gefäss angeordnet sind, und wobei lediglich der Verdampfer des ersten Verdichters ausserhalb dieses Gefässes angeordnet ist.According to a variant of the invention, the heat pump comprises an evaporator connected to a first compressor, of which the outer tube of the double tube condenser forms the evaporator of a second compressor, which is the feeds hot gas to a second double-tube condenser, the outer tube of which is exposed to the liquid to be heated is traversed, the two compressors and the two condensers being equipped with insulation in the same Vessel are arranged, and only the evaporator of the first compressor outside this Vessel is arranged.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind der nun folgenden Beschreibung von beispielshalber angeführten und bevorzugten Ausführungsformen anhand derFurther advantages, features and details of the invention are given by way of example in the following description listed and preferred embodiments based on
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- 4 schematischen Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen :- 4 schematic drawings can be found. Show it :
Figur 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemassen Wärmepumpe , undFigure 1 is a sectional view of a heat pump according to the invention , and
Figur 2 eine der Figur 1 analoge Ansicht einer Variante der Erfindung.FIG. 2 shows a view, analogous to FIG. 1, of a variant of the invention.
Gemäss der Erfindung wie sie im einzelnen beispielshalber in Figur 1 dargestellt ist, besteht die Wärmepumpe aus einem Verdichter 1, der mit einem Verdampfer 2 und mit einem Doppelrohrkondensator 3 verbunden ist. Die Wärmepumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator 3 mit seinen Windungen den Verdichter 1 umgibt und dass das sich dadurch ergebende Aggregat in einem, mit einer Isolierung 5 ausgestatteten Gefäss 4 angeordnet ist, wobei lediglich der Verdampfer 2 ausserhalb des Gefässes 4 angeordnet ist.According to the invention as they are in detail by way of example Is shown in Figure 1, the heat pump consists of a compressor 1 with an evaporator 2 and with a Double tube capacitor 3 is connected. The heat pump is characterized in that the condenser 3 with its Windings surrounds the compressor 1 and that the resulting unit in one, equipped with an insulation 5 Vessel 4 is arranged, with only the evaporator 2 being arranged outside of the vessel 4.
Innerhalb des Gefässes 4 sind weiterhin der Antriebsmotor für den Verdichter 1, sowie das Ausdehnungsventil 7 bzw. Kapillarrohr angeordnet, das für die im unteren Teil des Kondensators 3 am Auslass des inneren Rohres des Kondensators 3 angesammelte kühlende Flüssigkeit versehen ist. Der Auslass des Ventils 7 ist mit dem Verdampfer 1 verbunden, der die Umgebungswärme aufnimmt, um die am Auslass des Ventils 7 herausströmende bzw. expandierte Flüssigkeit zu erhitzen und durch Wärmezufuhr in Gas umzuwandeln, das als kaltes Kühlgas dem Verdichter 2 zugeführt wird, worin es verdichtet wird und den Verdichter als heisses Gas wieder verlässt, das oben dem inneren Rohr des Kondensators 3 zugeführt wird. In dem Aussenrohr des Kondensators 3 findet ein Gegenstromumlauf von unten nach oben einer zu erwärmenden Flüssigkeit, wie z.B. Wasser statt, das die Wärme des durch den Verdichter komprimierten Gases aufnimmt, wobei dieses Gas bei der übergabe der Wärme innerhalb des Kondensators 3 verflüssigt wird. Bei seiner Bewegung im Aussenrohr desThe drive motor for the compressor 1 and the expansion valve 7 or Capillary tube arranged, which is provided for the cooling liquid accumulated in the lower part of the condenser 3 at the outlet of the inner tube of the condenser 3. Of the The outlet of the valve 7 is connected to the evaporator 1, which absorbs the ambient heat in order to reduce the temperature at the outlet of the Valve 7 to heat flowing out or expanded liquid and to convert it into gas by supplying heat, which as cold cooling gas is fed to the compressor 2, in which it is compressed and the compressor as hot gas again leaves, which is fed to the inner tube of the condenser 3 above. In the outer tube of the condenser 3 takes place a countercurrent circulation from bottom to top of a liquid to be heated, such as water, takes place, which the heat of the through the compressor receives compressed gas, this gas is liquefied when the heat is transferred within the condenser 3. When it moves in the outer tube of the
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Kondensators 3 nimmt die zu heizende Flüssigkeit ebenfalls die vom Motor 6 sowie vom Verdichter 1 freigesetzte Verlustwärme auf, die durch das abgedichtete Gefäss 4 zurückgehalten wird. Auf diese Weise kommt es zu einer vollständigen Rückgewinnung der durch die verschiedenen Organe freigesetzten thermischen Energie, so dass der Leistungsgrad bedeutend verbessert wird« Die erfindungsgemässe Konstruktion erlaubt es nämlich thermische Verluste bei den verschiedenen Verbindungen zwischen dem Verdichter und dem Kondensator, die allsamt innerhalb des Gefässes 4 angeordnet sind, zu vermeiden. Weiterhin ist die Konstruktion der Pumpe einfacher und deshalb billiger im KaufpreiseCondenser 3, the liquid to be heated also absorbs the heat loss released by the motor 6 and the compressor 1 on that retained by the sealed vessel 4 will. In this way there is a complete recovery of the by the various organs released thermal energy, so that the degree of performance is significantly improved «The invention This is because construction allows thermal losses in the various connections between the compressor and the Condensers, all of which are arranged within the vessel 4, should be avoided. Furthermore, the construction the pump simpler and therefore cheaper in purchase price
Die heisse Flüssigkeit wie ZoB„ heisses Wasser, das am Auslass des Aussenrohrs des Kondensators 3 zur Verfügung steht, lässt sich zur Erwärmung von Räumen oder von Brauchwasser unter Verwandung eines Warmwasserbehälters einsetzen, der ZoB0 eine Einheit mit der Wärmepumpe bilden kannοThe hot liquid such as ZoB "hot water, which is available at the outlet of the outer pipe of the condenser 3, can be used to heat rooms or service water using a hot water tank, the ZoB 0 can form a unit with the heat pump o
Die Figur 2 stellt eine Variante der Erfindung dar, in der zwei Verdichter reihengeschaltet sind, um eine Wärmepumpe hohen Wirkungsgrades in bezug auf Energie zu bilden„ Dabei ist ein erster Verdichter 8 mit einem Verdampfer 9 über das Innenrohr seines Doppelrohrkondensators 10 verbunden, sowie mit einem zweiten Verdichter 11 über das Aussenrohr seines Kondensators 10 verbunden, der den Verdampfer dieses zweiten Verdichters 11 bildet, wobei die zwei Verdichter 8 und 11 innerhalb eines mit einer Isolierung 13 versehenen Gefässes angeordnet sind. Die Verdichter 8 und 11 mit ihrem jeweiligen Motor sind jeweils von ihrem Doppelrohrkondensator 10 bzw. 14 genau wie beim Verdichter der Figur 1 umgeben, und die Ausdehnungsventile 15 und 16 oder Kapillarrohre des ersten Verdichters 8 und des zweiten Verdichters 11 sind ebenfalls im Gefäss 12 untergebracht.FIG. 2 shows a variant of the invention in which two compressors are connected in series to form a heat pump to form high efficiency in terms of energy “Here a first compressor 8 is connected to an evaporator 9 via the inner tube of its double tube condenser 10, as well connected to a second compressor 11 via the outer tube of its condenser 10, which the evaporator of this second Compressor 11 forms, the two compressors 8 and 11 within a vessel provided with insulation 13 are arranged. The compressors 8 and 11 with their respective motors are each of their double tube condenser 10 or 14 exactly as in the compressor of Figure 1, and the expansion valves 15 and 16 or capillary tubes of the The first compressor 8 and the second compressor 11 are also accommodated in the vessel 12.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung nimmt der ersteIn this embodiment of the invention, the first takes
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Verdichter 8 die Umgebungswärme auf, um sie dem zweiten Verdichter 11 zuzuführen, der sie als Nutzwärme wieder zur Verfügung stellt, so dass sie zur Heizung von Räumen oder von Brauchwasser benutzt werden kann. Dabei nimmt der Verdampfer 9 des Verdichters 8 die Umgebungswärme auf, um das am Auslass des Ventils 15 zur Verfügung stehende Gas zu erhitzen, das dann im Verdichter 8 komprimiert und als heisses Gas in das Innenrohr des Kondensators 10 eingespeist wird, worin eine expandierde Kühlflüssigkeit in Gegenstrom fliesst, die vom Auslass des Ventils 16 kommt, wodurch das vom Verdichter 8 ausströmende Gas abgekühlt wird und sich wieder aufwärmt, um in Kaltgas umgewandelt zu werden, bevor es dem Verdichter 11 zugeführt wird, den es als warmes verdichtetes Gas verlässt, um alsdann dem Innenrohr des Verdichters 14 zugeführt zu werden. Das Aussenrohr des letzteren wird in Gegenstrom von einer zu erhitzenden Flüssigkeit wie z.B. Wasser durchflossen, die das Gas bis zur Verflüssigung abkühlte In der flüssigen Form fliesst es zurück zum Ventil 16» Die erwärmte Flüssigkeit wie z.B. Wasser steht dann oben im Kondensator 14 wieder zur Verfügung.Compressor 8 on the ambient heat in order to feed it to the second compressor 11, which makes it available again as useful heat so that it can be used for heating rooms or domestic water. The evaporator 9 of the compressor 8 absorbs the ambient heat in order to heat the gas available at the outlet of the valve 15, which is then compressed in the compressor 8 and fed as a hot gas into the inner tube of the condenser 10, in which an expanding cooling liquid is in Countercurrent flows, which comes from the outlet of the valve 16, whereby the gas flowing out of the compressor 8 is cooled and warmed up again to be converted into cold gas before it is fed to the compressor 11, which it leaves as warm compressed gas to then to be fed to the inner tube of the compressor 14. The outer tube of the latter is traversed in countercurrent by a liquid to be heated, such as water, which cooled the gas until it liquefied.In the liquid form, it flows back to the valve 16 .
Bei einer solchen Atsführungsform ist die Arbeit der Rückgewinnung der Wärme und ihrer Verwendung praktisch in zwei verschiedenen Verfahren geteilt, so dass die mechanische Arbeitsleistung jedes Verdichters und deshalb seines jeweiligen Motors für dieselbe thermische Leistung reduziert werden kann. Deshalb kommt es zu einer noch weiteren Erhöhung des Leistungsgrades in bezug auf Energie für das ganze System.In such an embodiment, the work of recovering the heat and using it is practically divided into two different processes, so that the mechanical work output of each compressor and therefore its respective motor can be reduced for the same thermal output. Therefore, there is an even further increase in the degree of performance in terms of energy for the entire system.
In Anbetracht dessen, dass die erfindungsgemässe Wärmepumpe praktisch als zwei getrennte Elemente ausgebildet ist, d.h. als Verdampfer und als die anderen Organe umfassendes Gefäss, besitzt dieses bis zu seinem Aussenteil Verbindungen für den Verdampfer sowie für den Anschluss eines VerbraucherkreisesIn view of the fact that the heat pump according to the invention is practically designed as two separate elements, i.e. as an evaporator and as a vessel comprising the other organs, this has connections for the evaporator as well as for the connection of a consumer circuit up to its outer part
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für die Heissflussxgkeit oder eines Behälters für die Heissflüssigkeit und für den Stromanschluss für den oder die Elektromotoren, und ist es möglich den Anschluss einer solchen Pumpe mit dem Verdampfer einer Kältemaschine wie z.B. eines Kühlschranks oder einer Tiefkühltruhe oder derglo zu verbinden, um Kälte zu erzeugen, während die freigesetzte Wärme zurückgewonnen wirdοfor the hot liquid or a container for the hot liquid and for the power connection for the electric motor (s), and it is possible to connect one To connect the pump to the evaporator of a refrigeration machine such as a refrigerator or freezer or derglo, to generate cold while the heat released is recovered
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