DE3142455A1

DE3142455A1 - "vorrichtung zur erzeugung von warmwasser mittels eines kaeltemittelverdichtersystems"

Info

Publication number: DE3142455A1
Application number: DE19813142455
Authority: DE
Inventors: Kurt Geier; Karl-Heinz 7712 Blumberg Kindermann
Original assignee: KINDERMANN KARL HEINZ
Current assignee: KINDERMANN KARL HEINZ
Priority date: 1981-10-27
Filing date: 1981-10-27
Publication date: 1983-05-05

Description

Vorrichtunt zur Erzeugung von Warmwasser mittels eines
Kältemittelverdichtersystems Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art.
Zur Warmwasserbereitung werden üblicherweise mit festen, flüssigen, gasförmigen Stoffen oder elektrischem Strom beheizte Kessel verwendet.
Es ist neuerdings auch bekannt, die Solar, Grundwasser bzw. Umluftwärme mit Hilfe von Wärmepumpenanordnung zur Warmwasserbereitung auszunutzen.
Während die erstgenannten Systeme einen erheblichen Bedarf an teuerer Primärwärme haben, sind die zweitgenannten Systeme an das Vorhandensein zusätzlicher Wärmequellen gebunden, welche umfangreiche bauliche Maßnahmen erfordern.
Es sind zwar insbesondere zur Warmwasserbereitung Wärmepumpenanordnungen bekannt, mit welchem der als Wärmequelle dienenden Umluft die erforderliche Wärme entzogen wird. Diese Anordnungen erfordern jedoch einen erheblichen Luftdurchsatz, der einerseits störende Strömungsgeräusche zur Folge hat und zum anderen einen bestimmten Aufstellungsort für das Gerät erforderlich macht.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen die vorteilhaften Eigenschaften einer Verdichteranordnung zur Warmwasserbereitung unter Meidung der genannten Nachteile von Wärmeanordnungen ausgenutzt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmalen.
Hiernach wird nicht nur ein geschlossener Kältemittelkreislauf sondern ein gleichfalls geschlossener Luftkreislauf gebildet, in welchem in Strömungsrichtung hintereinander Kondensator und Verdampfer sowie ein Nachverdampfer angeordnet sind.
Untersuchungen haben gezeigt, daß mittels einer derartigen Anordnung bei geeigneter Dimensionierung dem Kältemittel in seiner Heißphase mehr Wärme als bisher überlich entzogen werden kann, so daß die Anordnung wirtschaftliche und ohne die Gefahr der Vereisung arbeiten kann. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn dem Nachverdampfer mittels einer zusätzlichen Wärmequelle geringen Energiebedarfs, z.B. einer elektrischen Widerstandsheizung mit einer Leistungsaufnahme von nur 200 Watt,Wärme zugeführt wird. Durch diese einfache Maßnahme wird das Temperaturniveau des Kältemittels vor Kompressor-Verdichtung, z.B. um 30 CO, erhöht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Kältemittel- und Luftkreislauf derart dimensioniert, daß der Luftstrom bei einer Fördergeschwindigkeit von ca.
2000 m3/h nach Verlassen des Kondensators eine Temperatur von ca. 40 CO und nach Verlassen des Verdampfers eine Temperatur von ca. 20 CO besitzt.
Während bei bisher üblichen Wärmepumpenanordnungen. das Kältemittel in der Regel nur um 5 CO abgekühlt wurde, ist mit der erfindungsgemäßen Anordnung ein Wärmeentzug bis zu einer Temperaturerniedrigung um 20 Co möglich.
Konstruktiv wird dies bei kompakter Bauweise durch Verwendung lamellierter Verdampfer bzw. Kondensatoren verwendet, welchen das Kältemittel über mehrere, vorzugsweise vier, parallel geschalteter Rohre ingespritzt wird.
Eine wirtschaftliche Arbeitsweise bei hohem Wirkungsgrad ist erzielbar, wenn die Anordnung derart dimensioniert ist, daß dem Wärmetauscher, der vorzugsweise als Koaxialwärmetauscher ausgebildet ist, zur Warmwasserbereitung 75 % der erzeugten Wärme, während dem Kondensator der restliche Energieanteil von 25 % rückgeführt wird, um den Luftstrom wieder auf die erforderliche Temperatur auf zu heizen.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist nachstehend anhand einer schematischen Darstellung im einzelnen erläutert.
In einem geschlossenen Gehäuse 13 erzeugt ein Gebläse, nämlich ein Ventilator 1,einen in Richtung des Pfeiles 12 umlaufenden Luftstrom. Im Luftstrom hintereinander angeordnet sind der Kondensator 3, der-Verdampfer 2 und der Nachverdampfer 8. Das Kältemittel durchläuft gleichfalls einen geschlossenen Kreis. Es wird beispielsweise über die parallel geschalteten Rohre 3a, b,c,d in den Kondensator 3 mit einer Temperatur von etwa 40 Co eingespritzt. Der Luftstrom 12, der beispiels-0 weise mit einer Temperatur von 20 C eintritt, entzieht dem Kondensator 3 Wärme, so daß das entspannte Kältemittel beim Verlassen des Kondensators eine Temperatur von etwa 20 CO hat, während die Luft auf etwa 40 CO erwärmt ist. Das entspannte Kältemittel wird dem Verdampfer 2 über die Rohre 2 a,b,c,d zugeführt und mittels des wärmeren Luftstromes auf höhere Temperatur gebracht. Der Verdampfer ist hierbei derart dimensioniert, daß der Luftstrom wieder auf eine Temperatur von ca. 20 CO abgekühlt wird. Das entspannte gasförmige Kältemittel verläßt den Verdampfer 2 und wird in den Nachverdampfer 8 eingeleitet. Der Nachverdampfer, ausgestattet mit einer 200 Watt Elektro-Widerstandsheizung, erhöht die Temperatur des Kältemittels um weitere 300 C.
Der Kompressor 6 saugt über die Leitung 5 das erwärmte Kältemittel an und komprimiert dieses, um es hierdurch'auf ein 0 Temperaturniveau von über 90 C anzuheben. Dieses Heißgas dient nun als eigentlicher Wärme spender . Es wird über eine Hochdruckleitung 7 dem Koaxial-Wärmetauscher 9 zur Warmwasserbereitung zugeführt.Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das zu erwärmende Brauchwasser den Rohrschlangen eines Durchlauferhitzers mit den Anschlüssen 11 und 12 zugeführt. In diesem Wärmetauscher wird das Kältemittel auf ca. 40° C abgekühlt und mit dieser Temperatur in der obenerläuterten Weise mittels der Rohre 3a,b,c,d in den Verdampfer 4 eingespritzt.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Anwendung dieses Kältemittel-Verdichtersystems in der beschriebenen Weise eine optimale Warmwassererzeugung bei hohem Wirkungsgrad ermöglicht.
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Claims

Patentansprühe Ja fF Vorrichtung zur Erzeugung von Warmwasser mittels eines Kältemittel-Verdichtersystems,bestehend aus einem geschlossenen Kä2temittelkreislauf mit Verdampfer (2f einem elektromotorisch angetriebenen Kompressor (6),einem Kondensator (3) und einem Wärmetauscher (9) zur Warmwasserbereitung, wobei Verdampfer (2) und Kondensator (3) in einem von einem Ventilator (1) oder dgl. Gebläse erzeugten Luftstrom (12) gelegen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensator (3) und.Verdampfer (2) im Luftstrom (12) unmittelbar hintereinander angeordnet sind, daß im Kältemittelkreislauf zwischen Verdampfer (2) und Kompressor (6) ein gleichfalls im Luftstrom befindlicher Nachverdampfer (8) vorgesehen ist und daß der Luftstrom einen in sich geschlossenen Luftkreislauf bildet 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachverdampfer (8) mit einer Wärmequelle, vorzugsweise einem elektrischen Widerstandsheizkörper (8a), versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kältemittel- und Luftkreislauf derart dimensioniert sind, daß der Luftstrom 3 bei einer Fördergeschwindigkeit von ca. 2.000 m3/h nach Verlassen des Kondensators (3) eine Temperatur von ca. 40 Co und nach Verlassen des Verdampfers eine Temperatur von ca. 20 CO besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (2) als Lamellenverdampfer ausgebildet ist, welchem das Kältemittel über mehrere, vorzugsweise vier parallel geschaltete Rohre (2a,b,c,d) eingespritzt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator als Lamellenkondensator ausgebildet ist, welchem das Kältemittel über mehrere, vorzugsweise vier parallel geschaltete Rohre(3a,b,c,d) eingespritzt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kältemittel- und Luftkreislauf derart dimensioniert sind, daß dem Wärmetauscher etwa 75 und dem Kondensator etwa 25% der erzeugten Wärme zugeführt werden.