DE3212369A1 - Kaeltemittelkondensations-heizkoerper - Google Patents

Kaeltemittelkondensations-heizkoerper

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DE3212369A1
DE3212369A1 DE19823212369 DE3212369A DE3212369A1 DE 3212369 A1 DE3212369 A1 DE 3212369A1 DE 19823212369 DE19823212369 DE 19823212369 DE 3212369 A DE3212369 A DE 3212369A DE 3212369 A1 DE3212369 A1 DE 3212369A1
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Johann B. 6530 Bingen Pfeifer
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H7/00—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release
    • F24H7/02—Storage heaters, i.e. heaters in which the energy is stored as heat in masses for subsequent release the released heat being conveyed to a transfer fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/04—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B27/06—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement the cylinders being movable, e.g. rotary
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/008—Details related to central heating radiators
    • F24D19/0082—Humidifiers for radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Description

  • "Kältemittelkondensations-Heizkörper"
  • Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkondensations-Heizkörper zur Wärmespeicherung und W&rmeabgabe, Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Wärmespeicherheizkörpers für den wärmeabgebenden bzw. Kondensations-Kreislaufbereich einer WNrmepumpenheizungsanlage, bei der die Heizkörper unmittelbar vom Kältemittel selbst durchflossen werden.
  • Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß der Kondensator einer Wärmepumpenheizung in einem geschlossenen, mit Speicherwasser gefülltem Heizkörperbehälter eingetaucht ist, wobei der Kondensator kältemitteldurchflossepe Kondensationskanäle aufweist.
  • In dieser Ausbildung eines Heizkörpers in einer Wärmepumpenheizung wird der maximal denkbare Wirkungsgrad der Wärmeausnutzung erreicht.
  • In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Heizkörperbehälter einerseits an eine wasserführende Zufluß leitung und andererseits an mindestens eine Abflußleitung an mindestens eine HeiSwasser-Verbrauchsanlage angeschlossen.
  • Damit wird die Speicherwasserkapazität der erfindungsgemäßen'Heizkörper zugleich zur Brauch- oder Heißwasserbereitung genutzt.' Dafür können die einzelnen Heizkörper entweder parallel oder hintereinander, auch in Kombination miteinander an die Heißwasseranage angeschlossen sein.
  • Zur Ausschaltung einzelner Heizkörper kann auch eine thermoventilgesteuerte Uberbrückungsleitung zwischen der Zuflußleitung und Abfluß leitung des Heizkörperbehälters vorgesehen sein, welche auch als Frostschutzsicherung dienen kann, wenn sie durch das Speicherwasser des abgeschalteten Heizk5Ters hindurch geführt ist.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Heizkörperbehältet, der an seiner Oberseite Verdunstungsöffnungen aufweist, die in ihrem Querschnitt und/oder ihrer Anzahl mittels Hand- oder.Raumfeuchtigkeitsregler verstellbar sind, wobei ein Schwimmerventil in der Zufluß leitung den Zufluß des Wassers bei Erreichen eines einstellbaren maximalen Wasserstandes im Heizkörperbehälter nachreguliert, vorgesehen.
  • In dieser Form dient der erfindungsgemäße Heizkörper zur Raumluftbefeuchtung, die auch mittels Feuchtigkeitsreglern geregelt werden kann. Auch dabei kann das Speicherwasser als Heißwasser benutzt werden.
  • Eine zusätzliche Nutzung auch der vom Verdichter angegebenen Wärme wird erreicht, wenn alle für einen Wärmepumpenbetrieb notwendigen Teile, nämlich Verdichter, Kältemittelsammler, Entspannungsventil, mit Ausnahme jedoch des VerdampfersR im Wärmeaufnahmebereich des Heizkörpers bzw. dem Heizkörperbehälter angeordnet sind.
  • Auch bei einem Anbau dieser Teile am erfindungsgemäßen Heizkörper ergibt sich der Vorteil einer kom{^-t.ten Ausführung.
  • Zur Sicherung gegen Uberhitzungs- und Oberdruckerscheinungen in der Wärmepumpenanlage ist.erfindungsgemäß ein Kältemittelsammler vorgesehen, der über zwei druck-, temperatur- der elektrisch gesteuerte Ventile ein- und ausschaltbar ist und zwischen Verdichter-Eingangsseite und Verdichter-Ausgangsseite an die Kondensationsrohre angeschlossen ist.
  • Eine wesentliche Erweiterung des Einsatzbereiches des erfindungsgemäßen Heizkörpers wird damit erreicht, daß die Kondensationskanäle einer Wärmepumpenanlage von Kondensation auf Verdampfung umschaltbar sind, wobei mit Frostschutzsicherungseinrichtungen der Kältemittelkondensations-Heizkörper bei Umkehrung des Arbeitsprinzips auch zum Kühlen von Räumen genutzt werden kann.
  • Als Kombination lassen sich beide Ausführungsformen der Erfindung in einem Heizkörper (Wasserverdunstung und Heißwasserbereitung) vereinigen, wobei z.B. der obere Bereich Verdunstungsöffnungen aufweist und der untere Bereich des Heizkörpers zur Warmwasserbereitung genutzt werden kann.
  • Die Erfindung ist nachstehend in beiden Ausführungsformen näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung der einen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Heizkörper in Reihe hintereinander dargestellt sind; und Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der anderen Ausführungsform der Erfindung auch mit stärker verdeutlichter Wiedergabe der erfindungsgemäßen Heizkörperkonstruktion.
  • Ein Kältemittelkondensations-Heizkörper 1 (Fig. 2) besitzt innerhalb eines Heizkörperbehälters 3, welcher mit Speicherwasser 4 gefüllt ist, Kondensationskanäle in Form von Rohren, in denen das Kältemittel kondensiert und seine Kondensationswärme an das Speicherwasser 4 abgibt. Das Speicherwasser 4 wird über eine Zuflußleitung Sauf konstantem Volumen gehalten.
  • In der Ausführung nach Fig. 1, in der der Heizkörperbehälter 3,3',3" druckdicht geschlossen ist, erfolgt der Zufluß von Wasser über einen Druckminderer 6 (Ventil), wobei der konstante Druck durch ein Uberdruckventil 7 gewährleistet ist. Der Ausgang des in dieser Ausfünrung zugleich als Brauch- oder Heißwasser verwendeten Speicherwassers 4 erfolgt über eine Abf lußleitung -8. Um einzelne Heizkörper auch abschalten oder auf verminderte Temperatur betreiben zu können, ist eine mit einem Thermostatventil 10 gesteuerte Uberbrückungsleitung 9 vorgesehen.
  • Die Heizkörper 1 können über Schnellkupplungsanschlüsse 18 und 19 auf einfache Weise an einen Kältemittelverdamper angeschlossen werden.
  • Jeder'Kältemittelkondensations-Heizkörpe 1 besteht aus einem für Heizzwecke geeigneten Heizkörperbehälter 3, der so mit Speicherwasser 4 angefüllt ist, daß eine für Kältemittelkondensation geeignete Rohrleitung im Speicherwasser eingetaucht ist. Weiterhin sind - jedoch vom Speicherwasser getrennt - in dem Heizkörperbehälter 3 integriert oder an dem He -körperbehälter 3 noch zusätzlich angebracht: ein Kaltemittelverdichter 20, ein Kältemittelsammler 21, ein Entspannungsventil 28, zwei Steuerventile 22,23 sowie zwei Schnellkupplungen 18,19.
  • Das von dem Verdichter erhitzte Kältemittel strömt durch die Kondensationsrohre und erhitzt das Wasser.
  • Die Fließrichtung des Kältemittels ist so gewählt, daß das heiße Kältemittel in dem oberen Bereich der Kondensationsrohre eintritt 26 und im unteren Bereich 17, wenn es sich abgekühlt hat, wieder austritt.
  • Auf diese Art und Weise wird gewährleistet, daß das Kältemittel nach vollständiger Abgabe der Wärme, wieder in den Verdampfer gelangt.
  • Wird der Kältemittelkondensations-Heizkörper 1 an ein wasserführendes Rohr als Zufluß leitung 5 angeschlossen und außerdem noch an einem Abfluß (Abflußleitung 8) der zu der Heißwasser-Verbrauchsanlage 27 führt, so ist der Kältemittelkondensations-Heizkörper gleichzeitig als Warmwasserbereiter zu nutzen. Um ein möglichst großes Volumen an gespeichertem Wasser zu erreichen, ist es zweckmäßig, mehrere Heizkörper miteinander so zu verbinden, daß nur die Heizkörper an Verbrauchsanlagen Wasser abgeben, die in Betrieb sind (d.h. Wärme produzieren). Man kann das mittels Parallelschaltung oder mittels Hintereinanderschaltung erreichen, jedoch bei einer entsprechenden Uberbrückungsleitung und Steuerventilen bei jedem einzelnen Heizkörper.
  • Um eine entsprechende Sicherheitseinrichtung zu schaffen, ist es notwendig, das regulierbare Druckminder-Ventil 6 und ein Überdruckventil in den Kreislauf. einzubauen.
  • In der Ausführungsform nach Fig. 2 dient der Heizkörper zugleich als Raumbefeuchter. Seine Zuflußleitung 5 hält den Stand des Speicherwassers 4 mittels eines Schwimmerventils 16 auf konstanter Höhe. Durch in Anzahl und/oder Querschnitt je nach gewünschter Raumfeuchtigkeit verstellbare Verdunstungsöffnungen 15 mit Verdunstungsöffnungsschiebern 11 an der Oberseite 12 des Heizkörperbehälters 3 erfolgt eine ständige Feuchtigkeitsabgabe an die Raumluft.
  • Durch Einziehen einer nicht dargestellten Zwischenwand kann der oberere Bereich 14 als Verdunster und der untere Bereich 13 des Heizkörpers als Druck-Heißwasserspeicher arbeiten.
  • Der Kältemittelsammler 21, der zwischen Verdichter-Eingangsseite 24 und-Ausgangsseite 25 geschaltet ist, dient zuit Druck- und Volumenausgleich des Kältemittels bei Temperaturschwankungen.
  • Bezugszeichenliste 1 - Kältemittelkondensations-Heizkörper 2 - Kondensationskanäle 3 - Heizkörperbehälter 4 - Speicherwasser 5 - Zuflußleitung 6 - Druckminderer 7 - Uberdruckventil 8 - Abflußleitung 9 - Uberbrückungsleitung 10 - Thermostatventil 11 - VerdunstllngsöffnungsschiEber 12 - Oberseite des Heizkörperbehälters 13 - unterer Bereich des Heizkörperbehälters 14 - oberer Bereich des Heizkörperbehälters 15 - Verdunstungsöffnungen 16 - Schwimmerventil 17 - Austritt der Kondensationsrohre (2) 18 - Schnellkupplung 19 - Schnellkupplung 20 - Verdichter 21 - Kältemittelsammler 22 - Ventil 23 - Ventil 24 - Verdichter-Eingangsseite 25 - Verdichter-Ausgangsseite 26 - Eintritt der Kondensationsrohre (2) 27 - HeiXwasser-Verbrauchsanlage 28 - Entspannungsventil

Claims (12)

  1. Kältemittelkondensations-Heizkörper Patent ansprüche Kältemittelkondensations-Heizkörper zur Wärmespeicherung und Wärmeabgabe, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator einer Wärmepumpenheizung in einem geschlossenen7 mit Speicherwasser gefülltem Heizkörperbehälter (3), eingetaucht ist, wobei der Kondensator kältemittelduröhflossene Kondensationskanäle (2) aufweist.
  2. 2. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Heizkörperbehälter (3) einerseits an eine wasserführende Zuflußleitung (5) und andererseits an mindestens eine Abflußleitung (8) an mindestens eine Heißwasser-Verbrauchsanlage (27) angeschlossen ist.
  3. 3. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizkörperbehälter (3) miteinander parallel an eine wasserführende Zuflußleitung (5) und Abflußleitungen (8) an mindestens eine HeiBwasser-Verbrauchsanlage (27) angeschlossen sind.
  4. 4. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizkörperbehälter (3) hintereinander geschaltet an eine wasserführende Zufluß leitung (5) und Abflußleitungen (8) zu mindestens einer Heißwasser-Verbrauchsanlage angeschlossen sind.
  5. 5. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermoventilgesteuerte Überbrückungsleitung (9) zwischen der Zuflußleitung (5) und Abflußleitung (8). des Heizkörperbehälters (3) vorgesehen ist.
  6. 6. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörperbehälter (3) an seiner Oberseite (12) Verdunstungsöffnungen (1.5) aufweist, die in ihrem Querschnitt und/oder ihrer Anzahl mittels Hand- oder Raumfeuchtigkeitsregler verstellbar sind, wobei ein Schwimmerventil (16) in der Zuflußleitung (5) den Zufluß des Wassers bei Erreichen eines einstellbaren maximalen Wasserstandes im Heizkörperbehälter (3) nachreguliert.
  7. 7. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdunstungsöffnungen mittels Hand- oder Raumfeuchtigkeitsregler verstellbar sind.
  8. 8. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Heizkörperbehälter (3) eine Leitung zur Entnahme von Heißwasser angeschlossen ist.
  9. 9. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Heizkörperbehälter (3) oder an dem Heizkörperbehälter (3) angebaut, alle fflr einen Wärmepumpenbetrieb notwendigen Teile, nämlich Verdichter (20), Kältemittelsammler (21), Entspannungsventil (28), mit Ausnahme jedoch des Verdampfers, angeordnet sind.
  10. 10. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kältemittelsammler (21) über zwei druck-, temperatur- oder elektrisch gesteuerte Ventile (22,23) ein- und ausschaltbar ist und zwischen Verdichter-Eingangsseite (24) und Verdichter-Ausgangsseite (25) an die Kondensationsrohre (2) angeschlossen ist.
  11. 11. .Kältemittelkondensations-Heizkörper nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieser auf als Verdampfer arbeitende Kondensationskanäle (2) umschaltbar. ist, -wobei mit Frostschutzsicherungseinrichtuhgen der Kältemittelkondensations-Heizkörper (1) bei Umkehrung des Arbeitsprinzips auch zum Kühlen von Räumen genutzt werden kann.
  12. 12. Kältemittelkondensations-Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 - 11, gekennzeichnet durch einen als an eine- Heißwasser-Verbrauchsanlage anschließbaren Bereich (13) sowie davon getrennt an seiner Ober.-seite (14) einen anderen Bereich mit Verdunstungsöffnungen (15) aufweist.
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