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Wärmepumpe Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe mit mindestens
einem wenigstens einen Verdampfer, einen Verdichter und einen Kondensator enthaltenden
Kälteteil, wobei der Verdampfer und/oder.der Kondensator jeweils -eine ein Kältemittel
enthaltende, in einem mit einem abzukühlenden bzw0 aufzuheizenden Medium beschi,ckten
Wärmetauscher angeordnete Rohrleitung ausgebildet ist.
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Bei den bekannten Anordnungen dieser Art: sind die den Verdampfer
bzw. den Kondensator bildenden, vom K1-mittel
durchströmten Rohrleitungen
koaxial in zugeordneten weiteren, vom aufzuheizenden bzwo abzukühlenden Medium durchströmten
Rohrleitungen angeordnet, die um den Verdichter herumgelegt sein können0 Diese koaxial
ineinander laufenden Rohrleitungen sind, nachdem sie einmal ineinander eingesetzt
sind, praktisch nicht mehr auseinandernehmbarO Nachteilig hierbei ist daher, daß
im Falle einer Verschmutzung bzw0 eines Defekts des Kondensators bzw. des Verdampfers
diese,nicht gereinigt bzw. ausgetauscht werden können0 Vielmehr muß bei den bekannten
Anordnungen zu diesem Zweck der jeweils zugeordnete Wärmetauscher insgesamt ausgebaut
und ausgewechselt werden, was nicht nur einen Eingriff in den Kältemittelkreislauf
fordert, sondern gleichzeitig auch eine Entleerung des Wärmetauschers erforderlich
machte Die Folge davon sind ein hoher Aufwand und hohe Kosten, Infolge der Verwendung
koaxial ineinander laufender Rohre ist es bei den bekannten Anordnungen praktisch
auch nicht möglich, den Kälteteil als komplette Baueinheit vorzufertigen und diese
vorgefertigte Bauein-' heit anschließend mit anderen vorgefertigten Baueinheiten
nur noch zusammenzusetzen. Vielmehr ergibt sich bei den bekannten Anordnungen eine
verhältnismäßig aufwendige'Montage, da der Kälteteil seinerseits erst fertiggestellt
werden kann, wenn die durch koaxial ineinander laufende'Rohre gebildeten, ,dem Kondensator
bzw0 dem Verdampfer zugeordneten Wärmetauscher fertiggestellt sind, was sich negativ
aut den Herstellungsaufwand auswirkt, Die bekannten Anordnungen erweisen sich somit
als nicht montage-und wartungsfreundlich genug, Ganz abgesehen davon ist bei den
bekannten Anordnungen
jedoch im Bereich der dem Kondensator bzw
dem Verdampfer zugeordneten Wärmetauscher ein hoher Strömungswiderstand zu überwinden,
was die Verwendung starker Umwälzpumpen zum Umwälzen des abzukühlenden bzw0 aufzuheizenden-Mediums
erfordert und sich daher negativ auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt, Ferner ist
davon auszugehen, daß bei den bekannten Anordnungen die mit dem aufzuheizenden bzw.
abzukühlenden Medium beaufschlagten Wärmetauscher ohne Ein-' ,griff in den Kälteteil
nur sehr schwer entleerbar sind, was bei einer Außenaufstellung einer derartigen
Wärmepumpe die Gefahr des Einfrierens mit sich bringt Ein weiterer Nachteil der
bekannten Anordnungen ist darin zu sehen, daß hier bei die dem Verdampfer bzw. Kondensator
zugeordneten Wärmetauscher nur sehr schlecht isolierbar sind, was sich ebenfalls
negativ auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt Die bekannten Anordnungen sind daher
auch noch nicht wirtschaftlich genug0 Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Anordnungen,
eine Wärmepumpe eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei der nicht nur eine einfache
Montage und Demontage des gesamten Kältemittelteils als komplette Baueinheit möglich,
sondern auch ein vergleichsweise geringer warmetauscherseitiger Druckverlust gewährleistet
ist und die gleichzeitig eine kompakte Bauweise und eine wirkungsvolle Isolation
ermöglicht, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der den Kondensator
und/oder den Verdampfer jeweils aufnehmende Wärmetauscher einen einseitig offenen,
mit
Anschlüssen für das abzukühlende bzw. aufzuheizende Medium versehenen Topf aufweist,
in den die jeweils zugehörige, das Kältemittel enthaltende Rohrleitung einführbar
ist, die auf einen den zugehörigen Topf verschließenden Deckel aufgesetzt ist.
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Diese Maßnahmen gestatten in vorteilhafter Weise eine Vormontage des
Kälteteils als komplette Baueinheit die mit ihrer den Verdampfer bzw0 den Kondensator
bildenden Rohrleitung einfach heizstab- bzwo tauchsiederartig in den jeweils zugeordneten,
topfförmigen Wärmetauscher einführbar ist, was nicht nur die Herstellung, sondern
auch die Wartung und Reparatur außerordentlich erleichtern kann und sich daher vorteilhaft
auf die Gestehungs- und Betriebskosten auswirkt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen.
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Maßnahmen ist mit darin zu sehen, daß hierbei auf einfachs Weise und
mit wenigen Komponenten die" Leistung variierbar ist. Hierzu wird einfach das Kälteteil
gege'n ein anderes Kälteteil mit einem größeren Kondensator bzw. Verdampfer ausgetauscht.
Die die Wärmetauscher enthaltende Baueinheit kann dabei für alle Leistungsgrößen
unverändert beibehalten werden.
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Außerdem ergibt sich bei der, erfindungsgemäßen Anordnung in vorteilhafter
Weise ein vergleichsweise geringer wärmetauscherseitiger Druckverlust, was die Verwendung
verhältnismäßig schwåcher Umwälzpumpen gestattet, die in vorteilhafter Weise eine
geringe Leistungsaufnahme besitzen. Ferner ist es möglich, die zur Bildung der Wärmetauscher
verwendeten Töpfe wirksam zu isolieren. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile
bestehen somit insbesondere' in der Erzielung einer ausgezeichneten Wärmewirtschaftlichkeit.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen-kann die
im Bereich jedes Topfes vorgesehene, den Kondensator bzw0 den Verdampfer bildende
Rohrleitung jeweils. in Form einer freiliegenden, wandnah in den zugehörigen Topf
einführbaren Rohrschlange auf den den zugehörigen Topf verschließenden Deckel aufgesetzt-sein.
Diese Maßnahmen ergeben bei vergleichsweise geringem Platzbedarf eine große Wärmeübergangsfläche,
was sich positiv auf die Leistung auswirkt.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung kann darin bestehen,
daß im Bereich jeder Rohrschlange eine hiervon umfaßte, am Deckel befestigte'Büchse
vorgesehen ist. Diese Büchse grenzt praktisch eine die jeweils zugeordnete Rohrschlange
enthaltende Strömungskammer ab und gewährleistet so'eine übersichtliche Führung
des den Wärmetauscher durchsetzenden Strömungsmediums, was sich ebenfalls positiv
auf den erzielbaren Wärmeübergang auswirkt.
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Gemäß einer weiteren Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen können
jeweils en dem Kondensator und ein dem Verdampfer zugeordneter Topf nebeneinander
angeordnet und mittels eines gemeinsamen Deckels verschließbar sein0 Der gemeinsame
Deckel bildet dabei in vorteilhafter Weise gleichzeitig eine Montageplatte für das
gesamte Kälteteil.
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Eine weitere ganz besonders zu bevorzugende Maßnahme kann darin bestehen,
daß der-Topf bzw. die Töpfe in einen mit einer Einfassung versehenen Block eingeschäumt
ist bzw0 sind. Diese Maßnahme ergibt nicht nur eine ausgezeichnete Isolation der
Töpfe, sondern führt in vorteilhafter Weise gleichzeitig auch zu
einem
selbsttragenden Bauteil, ohne das dabei ein Tragrahmen für die Töpfe oder dergleichen
benötigt würde, was sich vorteilhaft auf den erzielbaren Aufwand auswirkt, Vorteilhaft
kann der Verdichter einfach auf dem als Montageplatte für den Kälteteil dienenden
Deckel abgestellt sein0 Zweckmäßig ist der Verdichter von einer Schalldämmhaube
umfaßt, die auf dem die Töpfe aufnehmenden Block aufgenommen ist.
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Weitere zweckmäßige Fortbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen
der übergeordneten Maßnahmen ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den restlichen Unteransprüchen.
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In der Zeichnung zeigen: FigO 1 einen Schnitt durch eine verdampfer-
und kondensatorseitig wasserbeschickte Wärmepumpe, FigO 2 eine,Draufsicht auf die
Anordnung nach Fig, 1 bei abgenommener Schalldämmhaube und 'Fig. 3 eine Seitenansicht
der Anordnung nach Fig, 1 bei aufgesetzter Schalldämmhaube.
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Der prinzipielle Aufbau und die Wirkungswei'se einer Wärmepumpe sind
an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner eingehenden
Erläute-
rung mehr. Die der Zeichnung zugrunde liegende Wärmepumpe
b'esteht aus einem als Baueinheit aus'gebildeten, einen Verdichter 1, einen Verdampfer
2 und einen Kondensator 3 umfassenden Kälteteil und aus einem die den Kälteteil
bildende Baueinheit aufnehmenden, geschäumten Block 4, der zwei in das,Schaummaterial
eingebettete, nebeneinander angeordnete Töpfe 5 aufweist, die mit Anschlüssen 6
bzw0 7 zum Zu- bzw. Ableiten des durch den Verdampfer 2 abzukühlenden bzw0 des durch-den
Kondensator 3 aufzuheizenden Mediums versehen sind. Der geschäumte Block 4 ist mit
einer ringsumlaufenden Einfassung 8 aus dünnem Blech versehen, die seine Formstabilität
und Stoßfestigkeit erhöht, Die in den Block 4 eingeschäumten Töpfe 5 sind durch
das sie umgebende Schaummaterial fixiert, Ein Tragrahmen oder dergleichen kann bei
einer derartigen selbsttragenden Bauweise entfallen, Die Oberseite des Blocks 4
ist durch eine Kopfplatte. 9 abgedeckt, die im Bereich der Töpfe 5 ausgenommen und
flanschartig an diese. angesetzt ist, Einer der Töpfe 5, hier der in Fig. 1 rechts
gezeichnete, ist dem Verdampfer 2 und einer, hier der in Fig, 1 links gezeichnete,
ist. dem Kondensator 3 zugeordnet, Der Verdampfer 2,und der Kondensator 3 bestehen
aus von einem Kältemittel, das im Verdampfer '2 bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen
verdampft und nach Verdichtung mittels des Verdichters 1 im Kondensator 3 unter
Wärmeabgabe.kondensiert, durchströmten Rohrleitungen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
jeweils in Form einer freiliegenden Rohrschlange ausgebildet sind, die etwa koaxial
zur Topfachse in den jeweils zugeordneten Topf einführbar sind. Der Durchmesser
der'den. Verdampfer 2
,und den Kondensator 3 bildenden Rohrschlangen
ist dabei so bemessen, daß sich eine wandnahe Anordnung der Rohrwindungen ergibt.
Zur Vergrößerung des Wärme-.flusses können die Kondensatobzw. Verdampferrohre mit
im Bereich ihres Außenumfangs angeordneten Rippen versehen sein0 Die den Verdampfer
2 bzw. den Kondensator'3 bildenden Rohrschlangen sind auf einen Deckel ,10 aufgesetzt,'der
den jeweils zugehörigen Topf 5 verschließt, Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist für beide Töpfe 5 ein gemeinsamer Deckel 10 vorge sehen, der sich über beide
Töpfe hinwegerstreckt. Der Deckel 10 liegt zweckmäßig unter Zwischenschaltung einer
Dichtung auf der Kopfplatte 9 auf und ist mit dieser im Bereich des oberen Rands
jedes Topfes 5 durch Schrauben 11 lösbar verbunden, wie am besten Fig. 2 erkennen
läßt, Der Verdichter 1, der Verdampfer 2 und der-Kondensator 3 besitzen jeweils
einen Kältemitteleingang und einen Kältemittelausgang und sind durch in Fig, 1 der
Einfachheit halber lediglich durch strichpunktierte Linien angedeutete Leitungen
12 so-miteinander verbunden, daß- der gewünschte Kältemittelkreislauf stattfinden
kann. In Fig. 1 sind im Bereich der Kältemittelein- und -ausgänge Schraubverbindungen
angedeutet, In der Praxis können die Leitungen 12 jedoch einstückig mit den zur
Bildung des Verdampfers 2 bzw0 Kondensators 3 vorgesehenen Rohrleitungen ausgebildet
sein0 Das den durch jeweils einen Topf 5 begrenzten Wärmetauscher durchsetzende
Medium wird an der jeweils zugeordneten, den Verdampfer 2 bzw0 den Kondensatur 3
bildenden Rohrschlange 13 entlanggeführt0 Hierzu ist im Bereich jeder Rohrschlange
13eine hiervon mit ausreichend Wandabstand umfaßte, am Deckel 10 bfe-
stigte
Büchse 14 vorgesehen, die mit ihrem, unteren Ende bis in den Bereich der Zuleitung
6 reicht. Diese Büchsen 14 grenzen jeweils einen im Bereich der Topfwandung umlaufenden
Ringraum 15 ab, der eine Verbindung zwischen. der Zuleitung 6 und der jeweils zugehörigen
Ableitung 7 darstellt. Die in die Töpfe 5 hineinragenden Büchsen,14~können einfach
mit dem zugehörigen Deckel 10 verschweißt sein0 Im Bereich des unteren Büchsenrands
besteht gegenüber dem Boden des jeweils zugeordneten Topfes ausreichend Abstand,
so daß sich beim Aufsetzen des Deckels 10 auf die Kopfplatte 9 keineZwangskräfte
ergeben. Der innerhalb der Büchsen 14 liegende Raum füllt stich zwar ebenfalls mit
Strömungsmedium. Dieses nimmt jedoch nicht am Kreislauf teil Als zu beheizendes
Medium findet normalerweise Brauch- oder Heizwasser Verwend,ungO Als abzukühlendes
Medium können industrielle Abwässer, Grundwasser, mittels eines Kollektors .beheiztes
Wasser oder dergleichen Verwendung finden0 Zur Bewerkstelligung eines ausreichenden
Korrosionsschutzes können die Töpfe 5 im Bereich ihrer Innenoberfläche emailliert
sein, was'eine hohe Widerstandsfähigkeit auch gegen aggressive Flüssigkeiten ergibt0.Der
Deckel 10 und die hieran befestigten Büchsen 14 können aus Edelstahl bestehend Die
den Verdampfer 2 bzw. den Kondensator 3 bildenden Rohrschlangen 13 bestehen aus
Kupferrohren, die ein-und ausgangsseitig durch den Deckel 10 hindurchgeführt sind'und
mit den Verbindungsleitungen 12 verschraubt und/oder verlötet sein können. Die Rohrschlangen
13 können als Doppel schlangen ausgebildet sein, deren nebeneinander liegende Enden
den Zu-bzw. Ablauf bilden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rohrschlangen
13 als Binfachschlangen
ausgebildet, an deren unteres-Ende sich,
jeweils.eine Steigleitung 16 anschließt, die zum Deckel 10 hochführt0 Die Steigleitungen
16 verlaufen dabei in besonders raumsparender, die Strömung im zugeordneten Ringraum
15 nicht störender Weise innerhalb der jeweils zugeordneten Büchse 140 Der mit dem
Verdampfer 2 und dem Verdichter 3 in an sich bekannter Weise v:errohrte Verdichter
1 ist mit Standfüßen 17 auf der den an den Deckel 10 angesetzten, doh. mit ihren,
Zu- bzw. Ablaufstutzen in den Deckel 10 eingelöteten Rohrschlangen 13 gegenüberliegenden
Seite des Deckels 10 auf diesem abgestellt und zur Bewerkstelligung einer ausreichenden
Sicherung hiermit verschraubt. Zur Vermeidung der übertragung von Korperschall vom
Verdichter 1 auf den Deckel 10 können die Standfüße i7 durch etwa als Gummipuffer
ausgebildete Schwingungsdämpfer 18 unterlegt sein. Der Verdichter 1 wird von einer
Schalldämmhaube 19 umfaßt. Diese besteht au's einer etwa als Kunststoff-Tiefziehformling
ausgebildeten Wandung 20v die im Bereich ihrer Innenoberfläche mit Dämmmaterial
21, etwa mit Schaumstoffbahnen, ausge,schlagen ist0 Die Schalldämmhaube 19 sitzt
auf einer-umlaufenden Randabwinklung 22 der Kopfplatte 9 auf.
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Hierzu ist die Schalldämmhaube 19 im Bereich ihres unteren Rands mit
einer umlaufenden Randklaue 23 versehen, welche die umlaufende, kopfplattenseitige
Randabwinklung 22 übergreift. Zur Vermeidung eines direkten Kontakts ist in-die
Randklaue 23 ein umlaufender Dichts'treifen 24 eingesetzt, der die Übertragung von
Körperschall verhindern soll. Bei aufqeseirzter Haube 19 ist der Verdichter 1, wie
Fig. 3 am besten erkennen läßt, vollständig gekapselt.
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Zur Erleichterung der Handhabung des äls komplette Baueinheit auf
den Deckel 10 als Montageplatte vormontierbaren Käleteils ist der Deckel 10 im Bereich
seiner beiden Schmalseiten mit Randabwinklungen 25 versehen, die mit Griffiöchern
26 zum Einhängen eines Kranhakens oder zum Anfassen durch das Montagepersonal versehen
s'ein können0 Hiermit ist der gesamte Kälteteil als komplette Baueinheit vom Block
4 abhebbar bzw0 auf diesen absenkbar. Zur Erleichterung eines Transports des Blocks
4 kann dle- umlaufende Randabwinklung 22 der Kopfplatte 9 im Bereich ihrer Schmalseiten
mit fluchtenden Durchstecklöchern 27.zum Durchstecken von Tragstangen versehen sein,
die eine bequeme Handhabung des Blocks .4 ermöglichen, Vorstehend ist zwar ein bevorzugtes
Ausführungsbei spiel der Erfindung näher erläutert, ohne daß je--doch hiermit eine
Beschränkung verbunden sein soll.
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Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung,
um den allgemeinen'Gedanken der erfindungsgemäBen Lösung an die Verhältnisse des
Einzelfalls anzupassen.
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Anstelle der dargestellten stehenden Anordnung wäre auch eine liegende
Anordnung mit horizontalen bzw0 geneigten Topfachsen möglich. Die dargestellte stehende
Anordnung hatt jedoch den besonderen Vorteil, daß beim Abnehmen des Deckels die
Topffüllung nicht auslaufen kann0
L e e r s e i t e