DE7925656U1 - Wasserheizgeraet mit einer waermepumpe - Google Patents

Description

N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Niederlande

"Wasserheizgerät mit einer Wärmepumpe"

Die Neuerung bezieht sich auf einen Heißwasserspeicher
/ mit einer Wärmepumpe und einem Wasserbehälter, der durch
die Wärmepumpe geheizt wird.

Es ist bekannt, eine Wärmepumpe in einem Heißwasserspeicher
zu benutzen, um beispielsweise Trinkwasser zu heizen. Eine
derartige Wärmepumpe enthält einen Kompressor, einen Konde'nsator und einen Verdampfer, die in einem geschlossenen ; Kreis angeordnet sind, wobei der genannte Kreis ein Kühl- jj mittel enthält. i

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer Wärmepumpe wurde |

vorgeschlagen, den Kondensator in einer Wand des Wasser- f behälters anzuordnen. I

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Die vorliegende Neuerung hat nun zur Aufgabe, einen |

Heißwasserspeicher mit einer Wärmepumpe zu schaffen, f

wobei eine große Wärmeabsorptionskapazität des Verdampfers |

erreicht wird. . \

Die Neuerung schafft einen Wassererhitzer mit einer Wärmepumpe, die einen Kompressor, einen Kondensator und einen
Verdampfer enthält, die in einem geschlossenen Kreis
liegen, und weiterhin mit einem inneren Behälter für
das genannte Wasser, wobei der genannte Kondensator in

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einer Wärmebeziehung mit einer Wand des inneren Behälters angeordnet ist und weiterhin mit einem Außenmantel, der den genannten inneren Behälter umgibt, wobei wenigstens ein Teil des Außenmantels mit dem Verdampfer versehen ist.

Vorzugsweise ist der Außenmantel aus zwei aufeinanderliegenden Platten gebildet, die einen Schlangenkanal für den Verdampfer bilden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der innere Behälter von einer thermischen Isolierung umgeben wird, wobei ein Zwischenraum zwischen der thermischen Isolierung und dem Außenmantel freigelassen und der Außenmantel mit Öffnungen versehen wird. Auf diese Weise erfolgt Wärmeabsorption aus der Umgebung auf beiden Seiten des Verdampfers.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere bei Behältern großer Kapazität, wenn der Zwischenraum durch eine vertikale Wand in zwei Teile aufgeteilt wird, welche Teile am unteren Ende miteinander in Verbindung stehen, und zwar durch einen Durchgang, in dem ein Lüfter angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein forcierter Luftumlauf erhalten.

Es hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen der Abführungsoffnung des Kondensators und der Einführungsöffnung des Verdampfers ein Rohr vorgesehen ist, und zwar auf einem Träger des Außenmantels in der Nahe des Kompressors.

Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung des Heißwasserspeichers, wobei die Vorderseite teilweise entfernt und der innere Behälter teilweise weggeschnitten ist,

Fig. 2 einen zum Teil vertikalen Schnitt durch den inneren Behälter an der Stelle des Kondensators,

Fig. 3 einen zum Teil vertikalen Schnitt durch den Verdampfer, der teilweise den Außenmantel des Wasserheizgerätes bildet,

Fig. 4 eine Darstellung einer Abwandlung des Wasserheizers mit einer zum Teil weggeschnittenen Abdeckplatte.

In den Figuren enthält der neuerungsgemäße Wasserhaiizer einen Außenmantel, der durch 1 bezeichnet ist, und zwar in Form eines Parallelopipeds mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt und mit einem inneren Behälter, der durch 2 bezeichnet ist.

Der Außenmantel 1 enthält eine Basis 3, die aus einer dicken Platte gepreßt ist, eine Plattenbedeckung 4 mit öffnungen 70 oder mit öelüftungsschlitzen, eine entfernbare Vorderplatte 5 () und eine Platte 6, die U-förmig ist und drei Seiten des Mantels 1 definiert und den Verdampfer einer Wärmepumpe darstellt. Die Vorderplatte 5 ist mit Schrauben an den Flanschen 7 längs der Vorderseiten der Platte 6 sowie am Flansch 8 der Basis 3 angeordnet. Die Platte 6 ist auf der Unterseite an den übrigen drei Flanschen 8 der Basis 3 angeordnet, und zwar durch Verschrauben bzw. Verschweißen. Die Abdeckplatte 4 ist entfernbar angeordnet, und zwar mit Hilfe von Schrauben an den Flanschen 9 an den drei oberen Seiten der Platte 6. Die dargestellte Platte 6, die, wie schon

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erwähnt, den Verdampfer der Wärmepumpe bildet, ist mit zwei Platten 10, 11 zusammengeschweißt, wobei eine dieser Platten vorher mit einer Spirale versehen ist, die in der Zeichnung durch 12 angegeben ist. Nach dem Zusammenschweißen bildet die Spirale 12 mit der anderen Platte einen Kanal 13, durch den Kühlflüssigkeit fließt, die der thermische Energieträger der Wärmepumpe ist und halogenisiertes gesättigtes Hydrocarbon ist, beispielsweise Dichlordifluormethan.

.!Sine andere Konstruktionsmethaode für die Platte 6 ist bekannt unter dem Namen "Roll Bond". Diese Methode besteht aus dem Markieren des Laufes des Kanales auf einer Aluminiumplatte in einem Siebdruckverfahren, wobei geeignete Substanzen verwendet werden, wonach eine andere Aluminiumpiatte auf die erstgenannte gelegt wird, woraufhin diese Platten bis in den plastischen Zustand erhitzt und aufeinander gedrückt werden, wonach die Platten an den Stellen des markierten Kanals durch Gas unter Druck, das den Enden des markierten Teiles zugeführt wird, zurückgezogen werden.

In diesem Fall werden nach dem Zusammenfügen der Platten 10 und 11 Öffnungen 14 in der Platte 6 durch Pressen und Biegen vorgesehen (siehe Fig. 3).

Die Öffnungen 15 werden in der Platte 10 an dem Ende des Kanals 13 vorgesehen, und um diese Löcher wird jeweils ein Verbindungsring 16 zum Anschließen der Leitungen 17, 18 festgeschweißt, wonach der Kanal 13 an den Wärmepumpkreis angeschlossen wird.

Die Platte 6 wird dann U-förmig gebogen, wobei die drei Wände des Außenmantels 1 gebildet werden, nachdem die Flansche 7 und 9 abgewinkelt sind, die zum Befestigen der Vorderplatte 5 und

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der Abdeckplatte 4 dienen.

Der im wesentlichen zylinderförmige Innenbehälter 2 wird aus zwei zylinderförmigen Teilen 19 und 20 gebildet, die \ längs der Linie 21 aus Fig. 1 zusammengeschweißt werden. I Der Behälter 2 enthält ebenfalls zwei Enden, ein oberes Ende ' 22 und ein unteres Ende 23, die mit den drei Enden der Teile 19 und 20 zusammengeschweißt werden. Die Enden 22, 23 und ,

der Teil 19 werden aus einer einzigen Platte gebildet, während der Teil 20 der den Wärmepumpkondensator bildet, aus einer zylinderförmig gebogenen Platte gebildet wird, die an ihrer Enden verschweißt wird, wobei eine der obenstehend erwähnten Methoden angewandt wird, und wobei zwei Platten 25, 26 aufeinander gelegt werden, von denen wenigstens eine einen durch eine Ziehbearbeitung erhaltene Spiraleneinschnitt enthält. Beim Aufeinanderlegen der Platten wird ein Kanal 24 zum Hindurchführen einer Kühlflüssigkeit erhalten. An den Enden des genannten Kanals werden Bohrungen 27 in einer der Platten 25, 26 vorgesehen, und um diese Bohrungen wird ein Verbindungsring 28 zum Anschließen des Kanals 24 an Leitungen 29 und 17 für den Wärmepumpenkreis festgeschweißt.

Das Ende 23 wird auf abgedichtete Weise durchquert durch zwei Leitungen 30 und 31 mit verschiedenen Längen. Die kürzere leitung 31 wird auf bekannte Weise mit einer Kaltwasserquelle verbunden, und die längere Leitung 30 wird an Anzapfstellen für das heiße Wasser angeschlossen^

In der Mitte des unteren Endes 2 3 ist eine Öffnung vorgesehen, in der ein Stöpsel 35 mit einem elektrischen Heizelement 36 entfernbar angeordnet ist, welches Element das Wasser erhitzen muß, wenn die Temperatur der Umgebung, in der das Wasserheizgerät aufgestellt ist, ,unzureichend

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ist, beispielsweise zu niedrig, um die Wärmepumpe auf wirtschaftliche Weise arbeiten zu lassen.

Der Behälter 2 stützt auf die Basis 3 durch vier Unterstützungsfüße 37, und zwar derart, daß es einen Zwischenraum gibt. Fig. 1 zeigt einfachheitshalber nur einen dieser Füße.

Der Behälter 2 hat eine AbdeckuK;, aus Isoliermaterial 38, wobei das Profil durch strichpunktierte Linien in Fig. 1 angegeben ist. Diese isolierende Abdeckung kann aus vorgeformten expandierten Polystyrolteilen bestehen, die zusammengeklebt und mit dem Behälter 2 verleimt sind. Die Abdeckung kann ebenfalls dadurch durchgeführt werden, daß der Behälter 2 in eine Matrize gestellt wird, wonach die Mischung der Bestandteile in den Zwischenraum zwischen der Matrize und dem Behälter eingeführt wird, wonach das Verschäumen an Ort und Stelle erfolgt und eine Masse expandierten Polystyrolschaums auf bekannte Weise gebildet wird. Andererseits kann die thermische Isolierung 38 aus Glasoder Mineralwol1schichten bestehen, die an dam inneren Behälter festgeklebt sind.

Zwischen der Isolierung und dem Mantel gibt es einen Raum, wodurch es möglich ist, daß atmosphärische Luft den Verdampfer 6 an der Innenseite sowie an der Außenseite kontaktiert, so daß die ganze Verdampferfläche an der Wärmeübertragung beteiligt wird.

Der Fuß 37 hält den Behälter 2 auf einem bestimmten Abstand von der Basis 3, welcher Abstand groß genug ist, um den motorbetriebenen Kompressor 40 der Wärmepumpe in dem betreffenden Raum unterzubringen und auf der Basis zu befestigen. Die Abfuhrseite des motorbetriebenen Kom-

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pressors 40 wird mit dem Kondensorteil 20 mittels einer Leitung 29 verbunden, und die Ansaugseite wird mit der Verdampferplatte 6 durch eine Leitung 18 verbunden. In der Leitung 17, die den Kondensatorteil 20 mit der Platte 6 verbindet, befindet sich ein Drosselventil 41. Die Leitung 17 hat die Form einer Spiralwicklung, die mit der Basis 3 in Wärmeübertragungskontakt steht zur Verbesserung der Verdampfung des Kondensates.

Aus dem Obenstehenden ist ersichtlich, daß die Wärmepumpe / ₍ aus den Elementen, 40, 29, 20, 17. 41, 6 und 18 besteht.

Die Wirkungsweise ist nun wie folgt:

Wenn das Wasser im Behälter 2 erwärmt werden muß, startet ein normaler (nicht dargestellter) Thermostat den motorbetriebenen Kompressor 40. Die Kühlflüssigkeit wird in dem Kondensatorteil 2Γ- warm, geht durch die „piralwicklung, die durch die Leitung 17 gebildet wird, danach durch das Drosselventil 41, um in der Verdampferplatte 6 zu expandieren, wo die Flüssigkeit Wärme aus der Umgebung aufnimmt. Danach erreicht die Flüssigkeit den Kompressor 40, der sie wieder umlaufen läßt.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht einer Abwandlung, wobei die atmosphärische Luft, die mit der Verdampferplatte in Berührung ist, durch einen Lüfter 50 in Bewegung gebracht wird. In dieser Figur sind entsprechende Teite mit denselben Bezugszeichen aus Fig. 1 bis 3 bezeichnet, nur ist hier der Buchstabe A hinzugefügt. In diesem Fall ist die Abdeckplatte 4A völlig geschlossen, d. h. mit Ausnahme der Öffnungen 79 in der Abdeckplatte 4. Eine vertikale Trennwand 52 verteilt den Raum zwischen der thermischen Isolierung 38A und dem Außenmantel IA in zwei Teil-e 53, 54, die

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am unteren Ende über einen Durchgang 55, in dem ein axialer elektrischer Lüfter 50 angeordnet ist, der auf der Basis 3 A steht, miteinander in Verbindung stehen. Wenn der Lüfter in Betrieb ist, herrscht in der Kammer 53 unterdruck, während die Kammer 54 unter Druck steht. Die durch die Öffnungen 14 der Verdampferplatte 6 angesaugte Luft, welche Platte die Kammer begrenzt, fließt dann längs dieser Kammer in einer Abwärtsbewegung nicht nur durch den Effekt der Kühlung, die diese Luft erfährt, sondern ebenfalls durch das Ansaugen des Lüfters. Die von dem Lüfter angesaugte Luft fließ;, am motorbetriebenen Kompressor 4OA entlang (auf geeignete Weise vor dem Lüfter angeordnet), so daß diese Luft den Kompressor kühlt und selbst geheizt wird.

Die vom Lüfter verdrängte Luft steigt durch die Kammer 54 und wird durch die Öffnungen 14 zerstreut. Dieser forcierte Luftumlauf ermöglicht eine größere Wärmeaufnahme für die Platte 6A als bei der ähnlichen Verdampferplatte 6 der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform, während alle anderen Umstände gleichbleiben.

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Claims (4)

I fCt < till · · · / f J N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken Schutzansprüche;

1. Heißwasserspeicher mit einer Wärmepumpe mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, die

,-. in einem geschlossenen Kreis angeordnet sind, weiterhin mit einem Innenbehälter für heißes Wasser mit Zuführungsund Abführungsmitteln für das genannte Wasser, wobei der genannte Kondensator mit einer Wand des inneren Behälters in Wärmeverbindung steht und mit einem Außenmantel, der den genannten Innenbehälter umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Außenmantels mit einem Verdampfer versehen ist.

2. Warmwasserspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter durch eine thermische Isolierung umgeben ist, wobei zwischen der thermischen Isolierung und dem Außenmantel ein Paum freigelassen ist, wobei der

( Außenmantel mit Öffnungen versehen ist.

3. Warmwasserspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum durch eine vertikale Wand in zwei Teile aufgeteilt ist, die am unteren Ende durch einen Durchgang, in dem ein Lüfter vorgesehen ist, miteinander in Verbindung stehen.

4. Warmwasserspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel aus zwei aufeinander gelegten Platten gebildet ist, die einen spiralförmigen Kanal für den Verdampfer bilden.

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5- Warmwasserspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Kondensators und dem Eingang des Verdampfers eine Leitung vorgesehen ist, und zwar an der Stelle einer Basis des Außenmantels in der Nähe des Kompressors.

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