DE8131072U1 - Kondensator fuer eine waermepumpe oder kaeltemaschine zur erwaermung von heizungswasser - Google Patents

Description

Patentanwalt Dr.-Ing. Günther Ackmann, 41 Duisburg, Claubergstraße 24

21.10.1981 (32.1003/Me.)

Friesecke, Reiner, 4330 Mülheim /Ruhr Nickel, Werner, 4330 Mülheim /Ruhr

Kondensator für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine zur Erwärmung von Heizungswasser

Die Neuerung betrifft einen Kondensator für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine zur Erwärmung von Heizungswasser, bestehend aus einem koaxialen, wendeiförmigen Doppelrohr, durch dessen Zwischenraum das Kältemittel und durch dessen Innenrohr das Heizungswasser gefördert wird.

Zur Erwärmung von Heizungswasser werden zunehmend Wärmepumpen verwendet, welche mittels eines Verdampfers einem gasförmigen oder flüssigen Medium, z.B. Luft oder Grundwasser, Wärme entziehen, die über einen Kondensator auf das Heizungswasser übertragen wird. Für eine gute Wärmeübertragung am Kondensator sind koaxiale, wendelförmig gestaltete Doppelrohre bekannt, bei denen das als Kältemittel bezeichnete, die Wärme fördernde Medium durch den Zwischenraum und das Heizungswasser hierzu im Gegenstrom durch das Innenrohr gefördert wird. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist das Doppelrohr außen mit einer Isolierung versehen..

Die für Heizungsanlagen verwendeten Thermostatventile können bei niedrigem Wärmebedarf die durch die Wärmepumpe strömende Menge an Heizungswasser "bis auf wenige Liter reduzieren, so daß die in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur des Heizungswassers geregelte Wärmepumpe mit einer relativ hohen Schaltfrequenz ein- und ausgeschaltet wird. Eine solche schnelle Schaltfolge muß jedoch zur Schonung des Kompressors vermieden werden, weshalb häufig eine Schaltverzögerung eingebaut wird, die eine vorgegebene Stillstandszeit sicherstellt= Aus diesen Gründen passen sich Wärmepumpen an unterschiedliche Wärmebedürfnisse der Heizungsanlage nicht ausreichend an.

Andererseits sind Brauchwasser-Wärmeeinrichtungen bekannt, bei denen in einem Brauchwasserbehälter der Kondensator einer Wärmepumpe wendelförmig angeordnet ist. Die Wärme wird dabei unitiittelbar von dem vom Kühlmittel durchströmten Rohr auf das Brauchwasser übertragen. Zur Erwärmung von umlaufendem Heizungswasser ist eine solche Ausführung jedoch nicht brauchbar.

Demgegenüber liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß die Wärmepumpe mit längeren Lauf- und Stillstandsperioden arbeitet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß der Kondensator in einem Heizungswasserbehälter angeordnet und an seiner tiefsten Stelle das Innenrohr mit einer Einströmöffnung versehen ist, während das obere Ausströmende des Innenrohres über ein mit einer Pumpe versehenes Rohr in ein mit dem Heizungswasserbehälter verbundenes Vorlauf-Anschlußrohr mündet, und der Heizungswasserbehälter ein bis etwa zu dessen Boden führendes Bücklaufrohr aufweist.

Bei diesem mit einem Heizungswasserbehälter kombinierten Kondensator wird in vorteilhafter Weise das den Zwischenraum

durchströmende Kühlmittel von innen und von außen vom Heizungswasser umspült. Während einerseits das im Heizungswasserbehälter "befindliche Heizungswasser über den Außenmantel des Doppelrohres erwärmt wird, wird andererseits Heizungswasser aus dem Behälter durch das Innenrohr des Kondensators gefördert und im Kreislauf unmittelbar wieder in den Behälter, oder "bei geöffneten Ventilen der Heizungsanlage, d.h. "bei einem Heizungsbedarf, über die Heizungsanlage in den Behälter gepumpt. Bei einem erhöhten Wärmebedarf entnimmt die der Heizungsanlage zugeordnete Umwälzpumpe zusätzlich unmittelbar dem Behälter Heizungswasser. Der Behälter bildet daher einen Speicher für das Heizungswasser, das durch den Außenmantel des Doppelrohres unmittelbar, sowie in einem Kreislauf durch das Innenrohr erwärmt wird. Die relativ große Wassermenge im Behälter gewährleistet dabei lange Lauf- und Stillstandsperioden der Wärmepumpe und bildet einen Heizungswasserspeicher, der bei entsprechendem Wärmebedarf zusätzlich angezapft wird.

Für eine besonders günstige Wärmeausnutzung ist zweckmäßig das Zuleitungsrohr für das Kältemittel im Heizungswasserbehälter wendelförmig oder schlangenförmig über dem Doppelrohr angeordnet und an den Zwischenraum des Doppelrohres angeschlossen. Um eine für die Wärmeübertragung im Heizungswasserbehälter vorteilhafte Turbulenz zu erzielen, ist das Ausströmende des Rücklaufrohres bevorzugt öüsenartig ausgebildet und liegt im Heizungswasserbehälter der Einströmöffnung des Innenrohres etwa diametral gegenüber. Damit im Falle des Wärmebedarfs zunächst das durch das Innenrohr geförderte Heizungswasser und erst bei weiterem Bedarf das Heizungswasser aus dem Heizungswasserbehälter genutzt wird, ist in dem Abschnitt des Vorlauf-Anschlußrohres zwischen seiner Anschlußstelle am Heizungswasserbehälter und der Einmündungsstelle des an das Innenrohr angeschlossenen Rohres ein Drosselorgan angeordnet.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Wärmepumpe 1 mit einem Kompressor 2, einem Kondensator 3,

einem Entspannungsventil 4 und einem Verdampfer 5 ausgerüstet. Der Kondensator 3 ist in einem Heizungswasserbehälter 6 angeordnet, der in üblicher Weise mit einer Wärmeisolierung versehen ist, und besteht aus einem koaxialen, wendeiförmigen Doppelrohr 7» zwischen dessen Innenrohr 8 und Außenrohr 9 ein im Querschnitt ringförmiger Zwischenraum besteht. Am oberen und unteren Ende ist der Zwischenraum durch ringförmige Stirnwände verschlossen. Das Zuleitungsrohr 10, durch welches das vom Kompressor 2 verdichtete gasförmige Medium, z.B. Fluorkohlenwasserstoff, dem Kondensator 3 zugeführt wird, ist beim Ausführungsbeispiel innerhalb des Heizungsv/asserbehälters 6 mit einem wendeiförmigen oder schlangenformigen Abschnitt 11 versehen, der über dem Kondensator 3 liegt und am oberen Ende an der Stelle 12 in den Zwischenraum des Doppelrohres 7 mündet. In entsprechender Weise ist am unteren Ende an der Stelle 13 an den Zwischenraum ein Ableitungsrohr 14 angeschlossen, durch welches das kondensierte Medium über das Entspannungsventil 4 zum Verdampfer 5 gelangt.

Das Innenrohr 8 besitzt am unteren Ende des Kondensators 3 eine Einströmöffnung 15 für das im Behälter 6 befindliche Heizungswasser. An das obere Ausströmende 16 des Innenrohres 8 schließt sich ein Rohr 17 an, in dem eine Pumpe 18 angeordnet ist. Dieses Rohr 17 mündet in ein Vorlauf-Anschlußrohr 19, welches am Deckel des Heizungswasserbehälters 6 angeschlossen ist und an welches andererseits das mit einer Umwälzpumpe 21 versehene Vorlaufrohr einer Heizungseinrichtung 22 anschließbar ist, deren Rücklaufleitung in ein Rücklaufrohr 23 führt, das bis etwa zum Boden des Heizungswasserbehälters 6 ragt.

Zwischen der Anschlußstelle des Vorlauf-Anschlußrohres 19 am Behälter 6 und der Anschlußstelle des Rohres 17 ist im Vorlauf-Anschlußrohr 19 ein Drosselorgan 20 vorgesehen. Das Ausströmende 24 des Rücklaufrohres 23 ist düsenartig ausgebildet und liegt der Einströmöffnung 15 des Innenrohres 8 etwa diametral gegenüber.

Beim Betrieb der Wärmepumpe 2 wird die Pumpe 18 gleichzeitig mit dem Kompressor 2 eingeschaltet. Durch diese Pumpe 18 wird das Heizungswasser des Behälters 6 durch die Einströmöffnung 15, das Tnnenrohr 8, das Rohr 17 in das Vorlauf-Anschlußrohr gefördert und strömt über das Drosselorgan 20 in den Behälter zurück, wenn die Umwälzpumpe 21 kein Heizungswasser fördert. Ist jedoch die Umwälzpumpe 21 eingeschaltet, strömt das vom Rohr 17 kommende Heizungswasser in die Heizungseinrichtung und von dort über das Rücklaufrohr 23 in den Behälter 6 zurück.

Falls die Umwälzpumpe 21 mehr fördert als die Pumpe 18 liefert, wird die zusätzlich benötigte Menge an Heizungswasser unmittelbar dem Behälter 6 entnommen. Das Drosselorgan 20 ist so ausgebildet, daß eine unmittelbare Behälterentnahme erst stattfindet, wenn die Förderleistung der Pumpe 18 nicht mehr ausreicht.

Durch die düsenförmige Ausbildung des Ausströmendes 24 des Rücklaufrohres 23 wird für eine gute Vermischung des Heizungswassers im Behälter 6 Sorge getragen. Der Abschnitt 11 des Zuleitungsrohres 10 bildet eine Enthitzungsstrecke für das verdichtete, gasförmige Medium der Wärmepumpe 1, bei gleichzeitiger Beheizung des Heizungswassers im oberen Teil des Behälters 6, wo in der vorbeschriebenen Weise bei großem Bedarf gespeichertes Heizungswasser entnommen wird.

Der neuartige, mit einem Heizungswasserbehälter 6 kombinierte Kondensator 3 ist ebenso auch für Kältemaschinen geeignet, bei denen die am Kondensator entwickelte Wärme nutzbar gemacht werden soll.

Claims (2)

Patentanwalt Dr.-Ing. Günther Ackmann, 41 Duisburg, Claubergstraße 24 21.10.1981 (32.1003/Me.) Schutzansprüche

1. Kondensator für eine Wärmepumpe oder Kältemaschine zur Erwärmung von Heizungswasser, bestehend aus einem koaxialen, wendeiförmigen Doppelrohr, durch dessen Zwischenraum das Kältemittel und durch dessen Innenrohr das Heizungswasser gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (3) in einem Heizungswasserbehälter (6) angeordnet und an seiner tiefsten Stelle das Innenrohr (8) mit einer Einströmöffnung (15) versehen ist, während das obere Ausströmende (16) des Innenrohres (8) über ein mit einer Pumpe (18) versehenes Rohr (17) in ein mit dem Heizungswasserbehälter (6) verbundenes Vorlauf-Anschlußrohr (19) mündet und der Heizungswasserbehälter (6) ein bis etwa zu dessen Boden führendes Rücklaufrohr (23) aufweist.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (10) für das Kältemittel im Heizungswasserbehälter (6) wendelförmig oder schlangenförmig über dem Doppelrohr (7) angeordnet und an den Zwischenraum des Doppelrohres angeschlossen ist.

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3- Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausströmende (24-) des Rücklauf rohr es (23) düsenartig ausgebildet ist und im Heizungswasserbehälter (6) der Einströmöffnung (15) des Innenrohres (8) etwa diametral gegenüberliegt.

4-, Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abschnitt des "Vorlauf-Anschlußrohres (19) zwischen seiner Anschlußstelle am Heizungswasserbehälter (6) und der Einmündungsstelle des an das Innenrohr (8) angeschlossenen Rohres (17) ein Drosselorgan (20) angeordnet ist.