DE930330C

DE930330C - Cooling and heating unit

Info

Publication number: DE930330C
Application number: DET4489A
Authority: DE
Inventors: Walther Dr-Ing Tamm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-06-26
Filing date: 1951-06-26
Publication date: 1955-07-14

Description

Kühl- und Heizaggregat Gegenstand der Erfindung ist ein Kühlaggregat, bei dem die Kondensatorfläche zugleich die Heizfläche eines Heißwasserspeichers bildet, aus dem das heiße Wasser erst mich Erreichung einer genügend hohen Temperatur entnommen wird.Cooling and heating unit The invention relates to a cooling unit, in which the condenser surface is also the heating surface of a hot water storage tank forms, from which the hot water only reaches a sufficiently high temperature is removed.

Es ist bekannt, daß jede Kältemaschine zugleich eine Wärmepumpe darstellt, mit der man oft auf wirtschaftlichere Weise, als dies durch unmittelbare Heizung mögliich ist, Heizleistungen bei nicht zu hohen, Temperaturen erzeugen kann. Man läßt zu diesem Zweck das Kühlwasser des Kondensators ständig mit so hohen Temperaturen ablaufen, wie sie für den jeweiligen Zweck benötigt «-erden. Das läßt sich aber nur durchführen., wenn es sich um genügend große Kältemaschinen handelt, hei denen erhebliche Wassermengen durch den Kondensator fließen.. Wollte man dies Verfahren heispielsweise bei einer Kältemaschine von iookcal Stundenleistung durchführen und soll sich das Wasser von ,'- io° C auf -f- 6o° C erwärmen, so käme man auf eiine stündliche Durchflu,ßmen@ge von nur etwa 3 1. Eine so kleine Menge läßt sich nur schwer einregulieren. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich das Drosselventil für das Wasser, das dabei nur einen winzigen, Durchlaß freigeben. darf, leicht zusetzt. Nachteilig bei dieser Anordnung ist ferner, daß während der ganzen. Betriebszeit die Kältemaschine bei dem höchsten Verhältnis zwischen Kondensator- und Verdampferdruck, also mit minimaler Kälteleistung bei maximalem Energiebedarf arbeiten muß. Wenn daher nicht nur die Heizleistung, sondern auch die Kälteleistung nutzbar verwertet werden; soll, geschieht die Kälteleistung auf die unwirtschaftlichste Weise.It is known that every refrigeration machine is also a heat pump, which can often be done in a more economical way than by direct heating it is possible to generate heating outputs at temperatures that are not too high. Man for this purpose leaves the cooling water of the condenser constantly at such high temperatures run as they are required for the respective purpose. But that can be done only perform. if the refrigeration machines are sufficiently large, i.e. those Considerable amounts of water flow through the condenser .. If you wanted this method For example, with a refrigeration machine with an hourly output of iookcal and if the water were to warm from -10 ° C to -f- 60 ° C, one would come to one hourly flow rate of only about 3 1. Such a small amount can only be difficult to adjust. There is also the risk that the throttle valve for the water, which in the process only release a tiny passage. may, easily clogs. Another disadvantage of this arrangement is that during the whole. Operating time the chiller at the highest ratio between condenser and evaporator pressure, so must work with minimum cooling capacity with maximum energy requirement. if therefore not only the heating output, but also the cooling output can be used will; should, the cooling capacity is done in the most uneconomical way.

Es, ist ferner eine Anordnung bekanntgeworden, die vorzugsweise zur Ersparnis von Kühlwasser dient, bei welcher aber der Kondensator einer Kältemaschine als Wasserspeicher ausgebildet und in die Hauptwaisserleitung einer Hauswasserversorgungsanlage eingeschaltet ist. Bei dieser Anordnung kann es zwar vorkommen, daiß das den einzelnen Zapfstellen. entnommene Wasser- als WarmwasseT anfällt; jedoch hängt dessen: Temperatur völlig von den zufälligen längeren oder kürzeren Zeiträumen, ab, während denen kein Wasser entnommen wird und in denen es Zeit hat, sich aufzuwvärmen. Eine konstante Wassertemperatur von. vorgegebener Höhe kann auf diese Weise nicht erreicht werden. Auch wird bei dem völlig anderen, Zweck, dein die beschriebene Anordnung dienen, soll, bei Erreichung einer mäßig hohen Waesertemperatur ein luftgekühlter Kondensattor vorgeschaltet, damit der Kondensatordruck der Kältemaschine nicht zu hoch wird.It has also become known an arrangement that is preferably used for Saving of cooling water is used, but in which the condenser of a refrigeration machine is used designed as a water reservoir and in the main water pipe of a domestic water supply system is switched on. With this arrangement it can happen that the individual taps. withdrawn water occurs as hot waterT; However depends on: temperature entirely on the random longer or shorter periods of time, during which no water is withdrawn and during which there is time to warm up. A constant water temperature of. given height can not in this way can be achieved. Also in the case of the completely different, purpose, yours will be the one described Arrangement should serve, when a moderately high water temperature is reached, an air-cooled Condenser connected upstream so that the condenser pressure of the refrigeration machine does not increase gets high.

Beim Gegenstand der Erfindung fällt dagegen das im Wasserspeicher erzeugte Heißwaisser mit einer konstanten, vorgegebenen Temperatur an, die bis zu 70° betragen kann. Dies wird dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise zwei oder mehrere Heißwasserbereiter parallel an die Frischwasserleitung angeschlossen werden, von denen aber erfindungsgemäß jeweils nur einer als. Kondensator der Kältemaschine in Betrieb eist, während die anderen durch Absperrorgane aus dent Kälte@mnttelkreislauf abgeschaltet sind.In contrast, the subject matter of the invention falls in the water reservoir produced hot whiskers with a constant, predetermined temperature, which can be up to Can be 70 °. This is achieved in that two or several hot water heaters connected in parallel to the fresh water line are, but according to the invention only one as. Chiller condenser in operation, while the others through shut-off devices from the cold @ mnttelkreislauf are switched off.

Die Abbildung zeigt das Prinzip an einem Anwendungsbieispiel. Darin bedeutet i einen, offenen Wasserbehälter, in denn die Verdampferschlangen z angeordnet sind, 3 den Kältekompeeessor, der durch einen Elektromcfto1r 4 angetrieben wird, 5 und 6 geschloissenie Heißwas.seirbiehälter mit den darin angeordneten Kondens.atorkühlfläohen 7 und B. Das Kaltwasser läuft durch die Leitung g und io den Wasserspeichern 5 und 6 in dem Maßei zu, wie das Heißwasser den Zapfhähnen i i und i2 entnommen wird. i3 und 14 sind. elektromagnetische Abtsperrventile.The figure shows the principle using an application example. In this i means an open water tank in which the evaporator coils z are arranged are, 3 the refrigeration compressor, which is driven by an electric motor 4, 5 and 6 closed hot water filter containers with the condensate cooling surfaces arranged in them 7 and B. The cold water runs through lines g and io to the water storage tanks 5 and 6 to the extent that the hot water is taken from the taps i i and i2. i3 and 14 are. electromagnetic shut-off valves.

Dille aus der Verdampfarsahlange a vom Kompressor abgesaugtem, kalten Dämpfe werden verdichtet und zunächst in der imHeißwassersp.eicher 5 angeordneten Schlange 7 kondensiert; die Ventile 14 sind. dabei geschlossen, der Speicher 6 also außer Betrieb. Die Temperatur des Waissers im Speicher 5 steigt nun ständig an, so, daß sich im Laufe der Zeit ein immer höherer Kondensatordruck einstellt. Sobald im Speicher 5 die gewünschte Heißwas,sertemperatur vom. beispielsweise 6o oder 70° erreicht ist, was nach außen auf irgendeine Weise angezeigt werdest kamt, werden die Ventile 13 über einen Thermostaten geschlossen und die Ventile 14 geöffnet, so daß nun der Speicher 5 außer, der Speicher 6 in Betrieb ist; aus dem Speicher 5 kann: jetzt das heiße Wasser vom, der eingestellten Temperatur durch den Zapfhahn i i in der Menge des Speicherinhalts entnommen werden.Dille from the evaporator length a sucked off by the compressor, cold Vapors are compressed and initially arranged in the hot water tank 5 Coil 7 condenses; the valves 14 are. closed, so the memory 6 Out of service. The temperature of the waiter in memory 5 now rises constantly, in such a way that the condenser pressure increases over time. As soon the desired hot water temperature in memory 5. for example 6o or 70 ° what is achieved is what came to the outside world in some way the valves 13 are closed via a thermostat and the valves 14 are opened, so that now the memory 5 apart from the memory 6 is in operation; from memory 5 can: now the hot water from the set temperature through the tap i i can be taken in the amount of the memory contents.

Je mehr Speicher angeordnet werden, um so rascher steht Heißwasser zum Gebrauch; zur Verfügung. Würde man nur einen: Heißwasserbehälter vorsehen, so würde bei voiller Ausnutzung der Kältemaschine als Wärmepumpe, also -bei durchgehendem Betrieb und maximaler Bemessung des Speichers, die Höchsttemperatwvr erst nach 24S u11-den erreicht werden. Die praktische Brauchbarkeit der Einrichtung würde dadudch" erheblich eingeschränkt werden. Auch würde bei etwaigen Zwischenentnahmen sich die Höchsttemperatur unter Umständen: niemals, einstellen. Die Aussicht, ständig und rasch heißes Wasser zur Verfügung zu haben, erhöht sich aLo mit der Zahl der angeordneten Speicher.The more storage tanks are arranged, the faster the hot water is available for use; to disposal. If one were to provide only one: hot water container, so would with full utilization of the refrigeration machine as a heat pump, i.e. with continuous Operation and maximum dimensioning of the storage tank, the maximum temperature only after 24S u11 can be achieved. The practical usefulness of the device would be dadudch " can be significantly restricted. In the event of any interim withdrawals, the Maximum temperature under certain circumstances: never, set. The prospect, constantly and Having hot water quickly available increases aLo with the number of arranged Storage.

Der Kompressor arbeitet also nicht ständig bei dem höchsten Kondensatordruck, der der Höchsttemperatur des, Wassers, entspricht, sondern bei einem mittleren, Druck, dies einer Mitteltempeiratur dies Wassers zwischen Artfang und Ende der Betriebiszeit zugeordnet ist. Das Heißwasser wird demnach auf eine bedeutend wirtschaftlichereWeise -erzeugt, als dies, bei denn üblichen Verfahren geschieht, bei dem das-Wasser ständig mit der Höch.sttemperatur abläuft. Außerdem bleibt dadurch die mittlere Kälteleistung der Maschine. höher, so daß auch das im Eiswasserbehälter i befindliche Wasser sich rascher abkühlt.So the compressor does not always work at the highest condenser pressure, which corresponds to the maximum temperature of the, water, but at an average, Pressure, this a mean temperature of the water between the catch and the end of the operating period assigned. The hot water is therefore used in a much more economical way -generated as this happens in the usual process in which the -water is constantly expires with the maximum temperature. This also means that the average cooling capacity remains the machine. higher, so that the water in the ice water container i is also cools down faster.

In den Kondensartorsahlangen dies Heißwasserbehälter kann keine nennenswecte Unterkühlung des Kältemittels. stattfinden. Andererseits -wird die Kondensationstemperatur gegen Ende der AufladdeperiGde eines Speichers sehr hoch, so daß die Kälteleistung der Maschine dadurch: verhältnismäßig stark absinkt. Aus diesem Grunde wird das. kon densierte Kältemittel, bievor es. zum Regelventil 15 gelangt, erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise durch einem. Zwischenkühler- 16 geführt, in dem es durch die aus der Verdampferschlange a austretendenkalten Kältemitteldämpfe unterkühlt wird. Die Dämpfe werden dadurch in wünschenswerter Weise überhitzt vom Kompressor 3 -angesaugt.This hot water tank cannot not be denominated in the condensers Subcooling of the refrigerant. occur. On the other hand - becomes the condensation temperature towards the end of the charging period of a storage tank very high, so that the cooling capacity the machine as a result: sinks relatively sharply. Because of this, the. condensed refrigerant, bend it. reaches the control valve 15, according to the invention in a manner known per se by a. Intercooler 16 out in which it is carried out the cold refrigerant vapors emerging from the evaporator coil a are supercooled will. The vapors are thereby desirably superheated by the compressor 3 -sucked.

Je nachdem, obi auf diel Erreichung einer hestimmten Heißwasiseertemperatur oder einer bestimmten, Kaltwassertemperatur der größere; Wert gelegt wird, erfolgt die Abschaltung des Komp:ressoirs durch einen im Heißwmserbehäl1er oder durch einen im Eiswasserbehälter angeordneten Thermostarten.Depending on whether you want to reach a certain hot water temperature or a certain, cold water temperature the greater; Value is placed the shutdown of the comp: ressoir by one in the hot water container or by a types of thermostats arranged in the ice water tank.

Eine besonders -wichtige Anwendungsmöglichkeit des gemäß der Erfindung ausgebildeten Kühlaggregats bildet die Kühlung der Milch unmittelbar nach dem Melken in, größeren bäuerlichen. Betrieben, und: auch in: den Milchsammelstationen auf den Dörfern. Hier wird die Milch, bisher fast ausnahmslos nur mit Brunnenwasser gekühlt, obgleich die damit erreichbare Temperatur bei großer Hitze und bei langen Transportwegen erfahrungsgemäß nicht ausreicht, um ein Sauerwerden zu verhindern, und zwar, vorwiegend deshalb, weil die Kosten, für eine künstliche, Kühlung bisher als zu hoch empfunden wurden, Andererseits wird in diesen Betrieben zum, Reinigen der Milchkannen und Gefäße ständig heißes Wasser gebraucht, das man. entweder in feuerbeheizten: Kesseln oder in elektrischen Heißwasserbereitern erzeugt. Mit dem Kühlaggregat gemäß der Erfindung läß.t sich nun sowohlt die Kühlung der Milch, als auch die Heißwasserbere2-tung auf bequeme und besonders wirtschaftliche! Weise durchführest. Eine solche Anlage ist in der Abbildung schematisch, dargestellt. - Die Kältemaschine wird so bemessen,, daß sie ständig durchlaufen m.uß, um die gewünschten Kalt- und Heißwassertemperaturen, herzustellen. Die Ahend,milch wird in dien, Milchkannen i9 abends in: den Eiswasserbehälter eingesetzt und ihm am Morgen wieder gekühlt entnommen.. Das Eiswasser in Behälter i, dessen, Menge erfindungsgemäß gleich deir 2,5- bis 3fachen auf einmal zu. kühlenden Milchmenge gewählt wird, wird durch die Pumpe 17 durch, den. Milchkühler 18 gepumpt und dient zur Kühlung der '.#Toirgenmilch. auf etwa 3° oberhalb der Eiswassertemperatur. Das Wasser läßt man. fortlaufen. Dann wird der Behälter i erneut'mit I1 rischwa:sser gefüllt, das untertags durch die Kältemaschine abgekühlt wird, so daß die Abkühlung der Abendmilch in den Milchkannen. rasch vor sich" geht.A particularly important application of the according to the invention trained cooling unit forms the cooling of the milk immediately after milking in, larger rural ones. Operated, and: also in: the milk collecting stations the villages. Here the milk, so far almost without exception, is only made with well water chilled, although the temperature that can be achieved with it at high heat and for long periods Experience has shown that transport routes are not sufficient to prevent acidification, namely, mainly because of the cost of artificial cooling so far were perceived as too high, on the other hand, in these establishments for, cleaning the milk cans and vessels constantly need hot water. either in fire-heated: boilers or generated in electric water heaters. With the Cooling unit according to the invention can now be used to cool the milk as well as also the hot water heating in a convenient and particularly economical way! Way. Such a system is shown schematically in the figure. - the The refrigeration machine is dimensioned in such a way that it has to run continuously in order to achieve the desired Cold and hot water temperatures. The Ahend, milk is served, milk cans 19 in the evening in: the ice water container and chilled it again in the morning taken .. The ice water in container i, the amount of which, according to the invention, is equal to deir 2.5 to 3 times at a time. cooling amount of milk is selected, is determined by the Pump 17 through the. Milk cooler 18 is pumped and is used to cool the '. # Toirgenmilch. to about 3 ° above the ice water temperature. The water is left. run away. then the container is filled again with I1 rischwa: sser, during the day by the Refrigerator is cooled so that the evening milk is cooled in the milk churns. fast "goes on.

Da, die. Kältemaschine ständig durchläuft, kommt man mit kleinen und. daher in der Anschaffung billigen. Aggregaten aus,. Die! Heißwasserhereitunig er- folgt auf diese Weise zu etwa einem Drittel der Kosten, die! man bei direikter Beheizung mit elektrischem S,trorn aufwenden müßte. Die Milcihkühlung kann man, unter diesem Gesichtspunkt a;ls betriebskostenfreie Zugabe ansehen. Betrachtet man, andererseits die Milchkühlung ails Hauptsache, so, kann! man sie, etwa mit dien gleichen Betriebskoisten. durchführen, wie sie eine luftgekühlte Kältemaschine der entsprechenden; Leistung verursachen würde, und erhält die Heißwas.serbereitung als betriebskostenfreie Zugabe.There that. Chiller constantly goes through, you come up with small and. therefore cheap to buy. Aggregates from ,. The! In this way, hot water preparation takes place at around a third of the costs that! one would have to spend with direct heating with electric s, trorn. From this point of view, milk cooling can be seen as an addition free of operating costs. If, on the other hand, one considers the milk cooling as the main thing, so, can! you, for example, with the same company co-workers. perform as they would an air-cooled chiller of the appropriate; Performance, and receives the hot water preparation as an additional cost-free addition.

Statt des offenen Eis,wasserhehälters des beschriebenen Beispiels kann auch ein geschlossener, ganz ähnlich wie der Heißwasserbereiter gebauter Behälter Verwendung finden., aus dem das Eiswasser nach Bedarf entnommen. und. dem. dabei selbsttätig eine der entnommenen Eiswassermenge entsprechende Frischwassermenge wieder zugeführt wird.Instead of the open ice, water holder of the example described can also be a closed container built in a very similar way to the hot water heater Find use., From which the ice water is taken as required. and. to the. included automatically an amount of fresh water corresponding to the amount of ice water withdrawn is fed back.

Natürlich beschränkt sich die, Anwendung von Kühlaggregaten gemäß der Erfindung nicht auf die Erzeugung kalten Wassers, wie in den obigen Beispielen. So z. B. kann der Verdampfer auch als Kühlsystem eines. Kühlraumes ausgebildet werden.Of course, the use of cooling units is limited according to of the invention does not apply to the generation of cold water, as in the examples above. So z. B. the evaporator can also be used as a cooling system. Cold room are formed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cooling and heating unit, essentially consisting of: the end. Evaporator and. two or more capacitors connected in parallel, whose, every; Forms the cooling surface, at the same time the heating surface - of a hot water rider, off because the hot water periodically after. Taken i as needed and automatically an amount of fresh water corresponding to the withdrawn amount of hot water is supplied again becomes, there, -through; marked that from, the hot whiskers only serve each one as. The condenser of the refrigeration machine is in operation and this condenser when reaching. automatically switched off at a certain maximum temperature and the condenser of one, another. The water heater is switched on automatically.

2. cooling and heating unit according to claim i, characterized. marked that after achievement the maximum temperature for the hot, va, sser a thermostat controlled by the same the refrigerant supply and discharge lines of the one in operation. Water heater closes and the refrigerants and unstable units of a second hot water heater opens.

3. Cooling and. He! Iza; ggregat nasch claim; i and 2, characterized in, The refrigerant coming from the hot water heater was prevented from flowing through des, control valve in a heat exchanger that! coming from the evaporator, cold. Refrigerant vapors are subcooled before they enter the compressor. 4. cooling and He @ izajggreigait nasch: claim i to 3, characterized in that the evaporator in; an ice water maker is installed, from which the ice water after. Taken as needed and automatically one of the withdrawn ice water quantities corresponding amount of fresh water is supplied again. 5. Cooling and heating unit according to claim i to 4, characterized in that the evaporator is in an open Water container is built-in, in which milk or other liquids are placed in jugs be, with the water content of the container, the 2.5-bit. 3-fold: e der e! Introduced Amount of milk or liquid. Attracted publications ;: magazine »Technische Rundschau Sulz.er «195o, no.

4, p. 24, fig. 37.