DE3103362A1

DE3103362A1 - Waermegewinnungsanlage nach dem prinzip der waermepumpe

Info

Publication number: DE3103362A1
Application number: DE19813103362
Authority: DE
Inventors: Harry 2351 Großenaspe Haase
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-28
Filing date: 1981-01-28
Publication date: 1982-08-19

Description

Harry Haase, Hof Bissenbrook, 2351 Großenaspe Wärmegewinnungsanlage nach dem Prinzip der Wärmepumpe

Die Erfindung betrifft eine Wärmegewinnungsanlage nach dem Prinzip der Wärmepumpe, mit einem Gebläse-belüfteten Verdampfer für ein Kältemittel, mit einer Wärmemaschinen-Einheit, umfassend zum Wärmeentzug aus dem Kältemittel und zur funktionsgerechten Verflüssigung desselben erforderliche Aggregate wie Kompressor, Verflüssiger, Sammler, Saugakkumulator, Trockner. Wärmetauscher und Expansionsventile sowie die erforderlichen Schaltungen und Steuerungen, und mit Anschlüssen für ein Leitungssystem zu einem Verbrauchersystem.

Bekannte Anlagen dieser Art sind in Form kompakter, transportabler Geräte ausgebildet, die üblicherweise in einem Gehäuse, vornehmlich aus Blech, den Verdampfer mit Ventilator sowie die Wärmemaschinen-Einheit, also die Kältemaschine mit zugehörigen Aggregaten und Anschlüssen, komplett umfassen. Solche bekannten Kompakt-Anlagen werden auf den Boden gestellt und an das Verbrauchersystem angeschlossen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Anlagen besteht darin, daß gerade die sehr korrosions- und beschädigungsanfällige Wärmemaschinen-Einheit gegen die Umgebung außer durch das Blechgehäuse nicht besonders abgesichert ist, wodurch sie insbesondere im Bereich der Anschlüsse, aber auch an den Ajgregaten einer hohen Störanfälligkeit unterliegt. Vor alle a aber entwickeln solche Anlagen durch den Kompressor einen se.ir hohen Geräuschpegel, zu dessen Reduzierung erhebliche schalldänmende Maßnahmen erforderlich sind, die wiederum eine beträchtliche Kostenerhöhung verursachen.

Weiter sind geteilte Wärmegewinnungsanlagen bekannt, bei denen der Verdampfer im Freien, die Wärmemaschinen-Einheit jedoch innerhalb des Verbrauchers, also in einem Gebäude, angeordnet

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sind. Hierbei wird also die Haupt-Geräuschquelle in das Innere des Gebäudes verlegt und muß dort entsprechend isoliert werden, ggf. durch Anordnung in einem entsprechend ablegenen Raum. Vor allen Dingen müssen aber auf der Baustelle bei der Montage der Anlage die Kältemittelleitungen zwischen dem Verdampfer und der Wärmemaschinen-Einheit verlegt werden, was häufig zu Fehlern in dem System, beispielsweise durch während der Montage eingedrungene und nicht völlig entfernte Wassertropfen oder Schmutz, führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmegewinnungsanlage zu schaffen, die im vollständig beim Hersteller prüfbaren Zustand transportabel und lieferbar sowie mit einem Minimum an Geräuschentwicklung zu betreiben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verdampfer mit dem Gebläse als von der Wärmemaschinen-Einheit räumlich getrennte Wärmeaufnahme-Einheit ausgebildet und im oberen Teil eines in seinem unteren Teil die Wärmeaaschinen-Einheit als nach außen abgeschlossenes Aggregat tragenden Rahmens angeordnet ist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile besteheι insbesondere darin, daß man trotz der räumlichen Trennung von Verdampfer mit Gebläse einerseits und Wärmemaschinen-Einheit andererseits ein transportables Gesamtaggregat erhält, dessen unterer Teil zum Zwecke der Verminderung von Geräuschen, insbesondere durch den Kompressor hervorgerufen, in die Erde verlegt werden kann. Im Gegensatz zu den bekannten Kompakt-Geraten kann hierbei der Verdampfer besonders groß dimensioniert werden, da nur dieser Teil außerhalb des Erdbereiches angeordnet zu werden braucht. Damit können auch die Rohre des Leitungssystems sowie die elektrischen Versorgungs-, Schalt- und Steuerkabel unmittelbar in das Erdreich verlegt werden, ohne daß ihre Anschlüsse zur Wärmemaschinen-Einheit im Freien liegen. Eine solche Anlage ist auf

dem Prüfstand beim Hersteller vollständig auf ihre Funktionstüchtigkeit prüfbar, d.h. abnehmbar, und kann im abgenommenen, also im den Bau- und Betriebsvorschriften entsprechenden Zustand montiert werden, ohne daß irgendwelche Eingriffe in das System erforderlich sind. Die Wärmemaschinen-Einheit liegt infolge ihrer Abmessungen und der Dimensionierung dieses Teils der Gesamtanlage im frostfreien Bereich von ca. 60 100 cm Tiefe, so daß die in unseren Breiten üblichen Gefriertiefen in der Praxis keine schädlichen Auswirkungen auf die Anlage haben können.

Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung kann die Wärmemaschinen-Einheit in einem wärmeisolierten Gehäusekasten mit leicht abnehmbarem Deckel montiert sein. Damit sind neben der leicnten Zugänglichkeit insbesondere die Voraussetzungen dafür geschaffen, daß der Kasten und damit derjenige Teil der Anlage, ler die stärksten Geräusche erzeugt, im unterirdischen, im wesentlichen frostfreien Bereich, jedoch zugleich in genügendem Maße gegen Frost gesichert, angeordnet werden kann. Um die Teile gegen Korrosion zu schützen, sind diese wie bei solchen Anlagen üblich, aus nicht rostendem Material hergestellt, was sowohl für die Aggregate selbst als auch für die Gehäaseteile gilt.

Die erfiidungsgemäße Anlage läßt sich im Werk komplett fertigen, prüfen und abnehmen, so daß sie in funktionsfähigem Zustand transportierbar ist. Um gleichzeitig den Einbau beim Verbrauc.-ier zu beschleunigen, kann der Gehäusekasten auch die erforderlichen Rohranschlüsse für das Verbrauchersystem sowie die Anscalüsse für die Verkabelung zur Stromversorgung und Steuerung der Anlage an dem Gehäusekasten tragen, so daß auf der Baustelle nach entsprechender Vorbereitung des Leitungssystems nurmehr die Anschlüsse damit verbunden zu werden brauchen und so die Montage und Inbetriebnahme in kürzester Zeit vollzogen werden kann.

Vorzugsweise kann die Wärmeaufnahme-Einheit ein das Gebläse umgebendes, an dem Rahmen befestigtes trichterförmiges Gebläsegehäuse umfassen, das eine aerodynamisch besonders günstige Form hat; dadurch werden die Ansaugwirkung und folglich der Wirkungsgrad der Anlage erhöht. Der Begriff "trichterförmig" umfaßt alle sich von dem Verdampfer in Richtung au" das Gebläse verjüngenden Gehäuseformen rotationssymmetri scher Gestalt, durch die die Strömung verbessert werden kam, also beispielsweise kegel- oder paraboloidförmige Körper mit sich zur Erhöhung der Durchtrittsgeschwindigkeit verjüngendem Querschnitt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage und

Fig. 2 eine Seitenansicht derselben im Schnitt.

Die erfindungsgemäße Wärmegewinnungsanlage umfaßt im wesentlichen eine Wärmeaufnahme-Einheit 10, eine Wärmemaschinen-Einheit und einen Rahmen 30, der als Tragrahmen ausgebildet ist und auf dem die Einheiten 10 und 20 fest, jedoch ggf. abnehmbar montiert sind. Der Rahmen kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das natürlich, da die Anlage im Freien anzuordnen ist, witterungs- und korrosionsbeständig sein muß. Es eignen sich hierfür entsprechend vorbereitetes Holz, Kunststoffe und Metalle wie z.B. Aluminium, wobei ggf. geeignete Profile verwendet werden können.

Im oberen Teil des Rahmens 30 ist die Wärmeaufnahme-Einheit angeordnet, während sich, räumlich davon getrennt, die Wärmemaschinen-Einheit 20 im unteren Teil des Rahmens befindet. Dieser untere Teil des Rahmens 30 mit der Wärmemaschinen-Einheit

20 ist in das Erdreich einsetzbar, wobei zu diesem Zweck eine Grube ausgehoben wird, die, falls notwendig, ausgemauert werden kann.

Die Wärmeaufnahme-Einheit 10 umfaßt einen Verdampfer 11 und ein Gebläse 12. Der Verdampfer 11 besteht aus Aluminium-Lamellen 111, die von einem Kupferrohr-System 112 durchzogen sind. Hierbei landelt es sich um einen herkömmlichen Aufbau des Verdampfers 11, dessen Lamellen 111 sich vertikal erstrecken, während das Kupferrohr-System 112 im wesentlichen horizontal verläuft und serpentinenartig angeordnet ist. Die Kupferrohre 112 durchgreifen die Lamellen 111, die zu diesem Zwecke Ausstanzangen mit Rändern aufweisen. Diese Ränder liegen eng gegen das Kupferrohr an; in diesen Bereichen erfolgt der Wärmeübergang von den Lamellen auf das Kupferrohr-System 112, das das für den Betrieb solcher Anlagen übliche Kältemittel führt.

Das Gebläse 12, das mit einem entsprechenden Antriebsmotor 121 ausgestattet ist und die Form eines Ventilators oder Windrades hat, ist von einem Gebläsegehäuse 14 umgeben. Dieses Gebläsegehäuse 14 ist aerodynamisch günstig nach Art eines Trichters. ausgestaltet, wodurch der Wirkungsgrad des Verdampfers 11 wesentlich verbessert wird, da die von dem Gebläserad 12 angesaugte Luftmenge auf dieser Weise erhöht werden kann. Das Gebläsegahäuse 14 hat die Form eines rotationssymmetrischen Körpers, dessen Erzeugende eine Gerade oder, wie in Fig. 2 erkennbar, eine einer Parabel angenäherte Kurve sein kann.

Die im u.Titeren Teil des Rahmens 30 angeordnete Wärmemaschinen-Einheit 20 befindet sich in einem Gehäusekasten 31 und umfaßt alle für die Funktion des Wärmeentzugs aus dem Kältemittel erforderlichen Aggregate, von denen hier ein Kompressor 21, ein Saugakkumulator mit Verflüssiger 22, ein Trockner 23 und ein Wärmetauscher 24 dargestellt sind, zu denen aber auch in der Zeichnung nicht näher gezeigte Aggeregate wie Sammler und Ex-

pansionsventile gehören. In Bezug auf alle diese Ajgregate handelt es sich um einen herkömmlichen Aufbau einer Wärmepumpe, so daß eine detaillierte Beschreibung überfLüssig ist. Die einzelnen Aggregate sind mit den üblichen Leitangen untereinander verbunden. Diese Wärmemaschinen-Einheic 20 ist mit der Wärmeaufnahme-Einheit 10 durch Rohrleitungan 13 verbunden, von denen eine das Kältemittel nach Durchlaufen des Verdampfers 11 und damit nach seiner Erwärmung der Wärmepumpe zuführt, während die andere das Kältemittel lach der Entspannung und damit dem Wärmeentzug in der Wärme >umpe wieder zu dem Verdampfer zwecks Wiederholung des V jrganges zurückführt.

Der Gehäusekasten 31, der mit dem unteren Teil des Rahmens 30 in das Erdreich einsetzbar ist, ist mit einer ausziehenden Isolation 32 und mit einem abnehmbaren Deckel 33 versehen, so daß eine schnelle und einfache Zugänglichkeit zu dan etwa 60-100 cm unterhalb der Erdoberfläche gelagerten Aggregaten der Wärmepumpe besteht. Der Gehäusekasten 31 trägt ferner Rohranschlüsse 40, die für das Heizwasser-System dienen und einen Zulauf 41 für von dem Verbraucher kommendes abgekühltes Wasser sowie einen Ablauf 42 für zu dem Verbraucher fließendes, in der Wärmepumpe erwärmtes Wasser umfassen. Weiterhin sind an und in dem Gehäusekasten 31 Anschlüsse für eine Verkabelung 50 vorgesehen, und zwar für der Schaltung und Steuerung der Wärmepumpe und des Gebläses dienende Steuerkabel 51 sowie Stromkabel 52 zur Energieversorgung der Anlage.

Dabei sind die zu dem Gebläseantrieb 121 führenden Kabel nicht dargestellt und laufen, gegen Beschädigung gesichert, innerhalb des Rahmens 30 von dem Gehäusekasten 31 nach oben. Alle Rohre und Leitungen zu der Anlage sind in der Erde verlegt und somit weitestgehend gegen Beschädigungen gesichert. Beim Einbau der Anlage ist es lediglich erforderlich, den komplett mit Wärmeaufnahme-Einheit 10 und Wärmemaschinen-Einheit 20 ausgerüsteten Rahmen 30 in eine ausgehobene, ggf.

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ausgebaute Grube einzusetzen sowie die Rohr- und Leitungsanschlüsse mit den vorher verlegten Rohren und Leitungen zu verbinden.

Der Gehäusekasten 31 kann für normale Anforderungen z.B. eine Größe von 80 X 80 X 70 cm haben.

Die mit der Erfindung insgesamt erzielbaren Vorteile bestehen, wie man auch aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels entnehmen kann, insbesondere darin, daß durch die Verlegung der Wärmemaschinen-Einheit in das Erdreich ein hohes Maß an Dämpfung der Geräuschentwicklung erreicht wird, während man zugleich eine vollständig montierte und transportable Wärmegewinnungsanlage erhält, deren Einbau ohne Schwierigkeiten zu vollziehen ist. Durch diese Anordnung der Wärmemaschinen-Einheit innerhalb des Erdreichas kann der Verdampfer wiederum größer dimensioniert werden, la oberhalb der Erde gegenüber herkömmlichen, auf der Erdoberfläche aufgestellten Anlagen ein größeres Raumangebot vorhanden ist. Dadurch läßt sich zugleich eine Standardisierung nach bestimmten, für abgrenzbare Verbraueheranforderungen auslegbaren Größeneinheiten erzielen. Die Anlage als ganzes ist äußerst inontagefreundlich und kann leicht an geeigneten Stellen in der Nähe eines Verbrauchers, also eines Gebäudes, aufgestellt werden, wodurch der Aufwand für zusätzliche Leitungen zwecks Verbindung mit dem Heizungssystem innerhalb des Gebäudes möglichst kurz gehalten werden kann.

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Claims

Harry Haase, Hof Bissenbrook, 2351 Großenaspe

Wärmegewinnungsanlage nach dem Prinzip der Wärmepumpe

Patentansprüche :

Wärmegewinnungsanlage nach dem Prinzip der Wärmepumpe, mit einem Gebläse-belüfteten Verdampfer für ein Kältemittel , mit einer Wärmemaschinen-Einheit, umfas jend zum Wärmeentzug aus dem Kältemittel und zur funktioisgerechten Verflüssigung desselben erforderliche Aggregate wie Kompressor, Verflüssiger, Sammler, Saugakkumulator, Trockner, Wärmetauscher und Expansionsventile sowie die erforderlichen Schaltungen und Steuerungen, und mit Anschlüssen für ein Leitungssystem zu einem Verbrauchersystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (11) mit dem Gebläse (12) als von der Wärmemaschinen-Einheit (20) räumlich getrennte Wärmeaufnahme-Einheit (1O) ausgebildet und im oberen Teil eines in seinem unteren Teil die Wärmemaschinen-Einheit (20) als nach außen abgeschlossenes Aggregat tragenden Rahmens (30) angeordnet ist.
2. Wärmegewinnungsanlage nach Anspruch 1, dadarch gekennzeichnet, daß die Wärmemasciinen-Einheit (20) in einem wärmeisolierten Gehäusekasten (31) mit leicht abnehmbarem Deckel (33) montiert ist.
3. Wärmegewinnungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekasten (31) die Rohranschlüsse (40) für das Verbrauchersystem sowie Anschlüsse für die Verkabelung (50) trägt.
4. Wärmegewinnungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaufnahme-Einheit (10) ein das Gebläse (13) umgebendes, an dem Rahmen (30) befestigtes trichterförmiges Gebläsegehäuse (14) umfaßt.