EP3351861A1 - Luftwärmetauscher - Google Patents

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Publication number
EP3351861A1
EP3351861A1 EP18150405.1A EP18150405A EP3351861A1 EP 3351861 A1 EP3351861 A1 EP 3351861A1 EP 18150405 A EP18150405 A EP 18150405A EP 3351861 A1 EP3351861 A1 EP 3351861A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
housing
air
fan
air duct
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18150405.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis SCHNABL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP3351861A1 publication Critical patent/EP3351861A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/38—Fan details of outdoor units, e.g. bell-mouth shaped inlets or fan mountings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/14—Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units
    • F24F1/18—Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units characterised by their shape

Definitions

  • the invention relates to an air heat exchanger, preferably for heat pumps and air conditioners.
  • Heat pumps require heat sources in which the previously cooled in the expansion valve refrigerant absorbs heat and evaporates, then compressed in a compressor and then cooled in a condenser. In most cases, environmental heat sources are used as heat sources.
  • refrigerant from a refrigeration cycle is often passed through the interior of a fin heat exchanger.
  • brine can also flow through the finned heat exchanger in a separate brine circuit; a separate heat exchanger then ensures the heat transfer from the brine circuit to the refrigeration cycle.
  • This finned heat exchanger is traversed by a fan of air, so that heat from the air through the fins and the pipe is transferred to the refrigerant. Since the refrigerant is previously cooled to very low temperatures in the expansion valve, heat can be transferred from the ambient air to the refrigerant even in winter.
  • the finned heat exchanger and the fan are usually connected to one another such that the entire air flow through the fan flows through the finned heat exchanger.
  • These devices are usually called air heat exchangers.
  • the fan and the fin heat exchanger are integrated in a housing.
  • the housing has 2 openings, in this the blower or the finned heat exchanger are used, so that the air through these two elements either flow out.
  • a uniform flow through the finned heat exchanger should be sought in order to avoid dead water areas and to increase the active heat exchanger area.
  • the invention is thus based on the object of optimizing the air flow in an air heat exchanger such that as far as possible the entire area of the plate heat exchanger is flowed through uniformly.
  • this is achieved with a device having the features of the independent claim, characterized in that the fan is positioned in an air duct of a receptacle and this air duct surrounds the fan asymmetrically, so that the asymmetric guide allows adjustment of the air flow to the shape and position of the fin heat exchanger ,
  • FIG. 1 shows a heat exchanger unit 1 with a housing 2 and a finned heat exchanger 3 and a fan 4 in a receptacle 5 with an air guide 6.
  • the finned heat exchanger 3 is connected in a first portion of the housing 2 tightly connected to the housing 2.
  • the receptacle 5 is also connected in a different, second portion of the housing 2 also sealed to the housing 2.
  • a shaft 7 for supporting the rotor of the fan 4 is arranged via a connection not shown in more detail, so that the main direction of the flow is determined by the blower 4.
  • the air duct 6 surrounds the fan 4 asymmetrically, wherein the air duct 6 is adapted to the shape and position of the finned heat exchanger 3.
  • the opening of the air duct 6 within the housing 2 forms in the broadest sense a funnel whose outer contour is directed towards the outer edges of the fin heat exchanger 3.
  • the heat exchanger unit 1 has a curved shape of the fin heat exchanger 3, so that in the present case, the fin heat exchanger 3 has both a horizontally, as well as a vertically arranged partial surface.
  • the air guide 6 is shaped such that the opening of the air guide 6 is oriented asymmetrically within the housing 2 in the direction of the edges of the finned heat exchanger 3.
  • the fan 4 If the fan 4 is operated as a pressure fan, it sucks in air from the environment and pushes them through the interior of the housing 2 and in turn through the finned heat exchanger 3 into the environment.
  • FIG. 1 shows, the opening of the air duct 6 on the right side is almost vertical and only slightly angled at the edge, to be able to flow to the arranged almost directly above the end of the Lammellenuzaleyers 3. The rounding avoids turbulence on one edge, which in turn led to pressure losses.
  • the air guide 6 On the left side, the air guide 6 is angled to promote an air flow in the direction of the left side of the finned heat exchanger 3.
  • the fan 4 If the fan 4 is operated as a suction fan, it sucks air through the finned heat exchanger 3 from the environment and pulls them through the interior of the housing 2 and the fan in turn into the environment.
  • the asymmetrical air duct 6 favors that all areas of the finned heat exchanger 3 are traversed as uniformly as possible by air.
  • the asymmetric air duct 6 can be adapted very individually to the contours of the device. Is it the case, for example, in the finned heat exchanger according FIG. 1 around a curved, but otherwise rectangular heat exchanger, the air duct 6 on the side facing the environment a round opening, which is slightly larger than the cross section of the rotor of the fan 4, have to ensure optimum flow here.
  • the air guide 6 On the side facing the interior of the housing 2, however, the air guide 6 preferably extends substantially rectangular with previously described vertical alignment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

Bei einer Wärmetauschereinheit (1) für eine Wärmepumpe mit einem Gehäuse (2) und einem Lamellenwärmetauscher (3) zum Wärmeaustausch zwischen einem Fluid und Luft, wobei der Lamellenwärmetauscher (3) das Gehäuse (2) in einem ersten Teilbereich zur Umgebung abschließt und ein Gebläse (4) in einer Aufnahme (5) mit Luftführung (6) das Gehäuse (2) in einem anderen, zweiten Teilbereich zur Umgebung abschließt, umgibt die Luftführung (6) das Gebläse (4) asymmetrisch.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftwärmetauscher vorzugsweise für Wärmepumpen und Klimaanlagen.
  • Wärmepumpen benötigen Wärmequellen, in denen das zuvor im Expansionsventil abgekühlte Kältemittel Wärme aufnimmt und verdampft, um dann in einem Kompressor komprimiert sowie anschließend in einem Kondensator abgekühlt zu werden. Zumeist werden als Wärmequellen Umweltwärmequellen verwendet.
  • Um Umgebungsluft Wärme zu entziehen, wird häufig Kältemittel eines Kältekreislaufs durch das innere eines Lamellenwärmetauschers geleitet. Optional kann auch Sole in einem gesonderten Solekreislauf durch den Lamellenwärmetauscher fließen; ein gesonderter Wärmetauscher sorgt dann für den Wärmeübergang vom Solekreislauf auf den Kältekreislauf. Dieser Lamellenwärmetauscher wird mit Hilfe eines Gebläses von Luft durchströmt, so dass Wärme der Luft über die Lamellen und die Rohr auf das Kältemittel übertragen wird. Da das Kältemittel zuvor im Expansionsventil auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt wird, kann selbst im Winter Wärme von der Umgebungsluft auf das Kältemittel übertragen werden.
  • Um die Luftführung zu optimieren, sind zumeist der Lamellenwärmetauscher und das Gebläse derart miteinander verbunden, dass der gesamte Luftstrom durch das Gebläse durch den Lamellenwärmetauscher strömt. Diese Vorrichtungen werden zumeist Luftwärmetauscher genannt.
  • Dies kann - wie beispielsweise in EP 2354709 A2 dargestellt - dadurch geschehen, dass das Gebläse und der Lamellenwärmetauscher über einen dichten Kanal verbunden sind.
  • Üblicherweise sind das Gebläse und der Lamellenwärmetauscher in einem Gehäuse integriert. Das Gehäuse verfügt über 2 Öffnungen, in diesem sind das Gebläse beziehungsweise der Lamellenwärmetauscher eingesetzt, so dass die Luft durch diese beide Elemente einbeziehungsweise ausströmen. Hierbei ist eine gleichmäßige Durchströmung des Lamellenwärmetauschers anzustreben, um Totwassergebiete zu vermeiden und die aktive Wärmetauscherfläche zu vergrößern.
  • Aus EP 2226587 B1 ist ein Lamellenwärmetauscher mit einem Gebläse in einem gemeinsamem Gehäuse bekannt, bei dem der Lamellenwärmetauscher zu diesem Zweck zwischen dem Gebläse und einem axial versetzen Zuströmrohr angeordnet ist, wobei der Lamellenwärmetauscher schräg zum Gebläse angeordnet ist, so dass er senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet ist. Doch auch diese Anordnung kann nicht verhindern, dass bestimmte Bereiche des Lamellenwärmetauschers nur unzureichend von Luft durchströmt werden und somit faktisch ein Teil der Wärmetauscherfläche nahezu ungenutzt bleibt.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Luftströmung bei einem Luftwärmetauscher derart zu optimieren, dass möglichst der gesamte Bereich des Lamellenwärmetauschers gleichmäßig durchströmt wird.
  • Erfindungsgemäß wird dies mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs dadurch gelöst, dass das Gebläse in einer Luftführung einer Aufnahme positioniert ist und diese Luftführung das Gebläse asymmetrisch umgibt, so dass die asymmetrische Führung eine Anpassung des Luftstroms an die Form und Position des Lamellenwärmetauschers ermöglicht.
  • Positive Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
  • Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren erläutert. Hierbei zeigen:
    • Figur 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit.
  • Figur 1 zeigt eine Wärmetauschereinheit 1 mit einem Gehäuse 2 und einem Lamellenwärmetauscher 3 sowie einem Gebläse 4 in einer Aufnahme 5 mit einer Luftführung 6. Der Lamellenwärmetauscher 3 ist in einem ersten Teilbereich des Gehäuses 2 dicht mit dem Gehäuse 2 verbunden. Die Aufnahme 5 ist in einem anderen, zweiten Teilbereich des Gehäuses 2 ebenfalls dicht mit dem Gehäuse 2 verbunden. Über eine nicht genauer dargestellte Verbindung ist eine Welle 7 zur Lagerung des Rotors des Gebläses 4 angeordnet, so dass die Hauptrichtung der Strömung durch das Gebläse 4 festgelegt ist. Die Luftführung 6 umgibt das Gebläse 4 asymmetrisch, wobei die Luftführung 6 an die Form und Position des Lamellenwärmetauschers 3 angepasst ist. Die Öffnung der Luftführung 6 innerhalb des Gehäuses 2 bildet im weitesten Sinne einen Trichter, dessen Außenkontur in Richtung der Außenkanten des Lamellenwärmetauschers 3 gerichtet ist.
  • Die Wärmetauschereinheit 1 weist eine gewölbte Form der Lamellenwärmetauscher 3 auf, so dass im vorliegenden Fall der Lamellenwärmetauscher 3 sowohl über eine horizontal, als auch eine vertikal angeordnete Teilfläche verfügt. Die Luftführung 6 ist derart geformt, dass die Öffnung der Luftführung 6 innerhalb des Gehäuses 2 in Richtung der Ränder des Lamellenwärmetauschers 3 asymmetrisch ausgerichtet ist.
  • Wird das Gebläse 4 als Druckgebläse betrieben, so saugt es Luft aus der Umgebung an und drückt diese durch das Innere des Gehäuses 2 und wiederum durch den Lamellenwärmetauscher 3 in die Umgebung. Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist die Öffnung der Luftführung 6 auf der rechten Seite nahezu senkrecht und nur leicht am Rande abgewinkelt, um das nahezu direkt darüber angeordnete Ende des Lammellenwärmetauschers 3 anströmen zu können. Die Rundung vermeidet dabei Verwirbelungen an einer Kante, die wiederum zu Druckverlusten führten. Auf der linken Seite ist die Luftführung 6 abgewinkelt, um eine Luftströmung in Richtung der linken Seite des Lamellenwärmetauschers 3 zu begünstigen.
  • Wird das Gebläse 4 als Sauggebläse betrieben, so saugt es Luft durch den Lamellenwärmetauscher 3 aus der Umgebung an und zieht diese durch das Innere des Gehäuses 2 und das Gebläse wiederum in die Umgebung. Auch hierbei begünstigt die asymmetrische Luftführung 6, dass alle Bereiche des Lamellenwärmetauschers 3 möglichst gleichmäßig von Luft durchströmt werden.
  • Die asymmetrische Luftführung 6 kann sehr individuell an die Konturen der Vorrichtung angepasst werden. Handelt es sich beispielsweise bei dem Lamellenwärmetauscher gemäß Figur 1 um einen zwar gebogenen, ansonsten jedoch rechteckigen Wärmetauscher, so kann die Luftführung 6 auf der zur Umgebung gewandten Seite eine runde Öffnung, welche etwas größer ist als der Querschnitt des Rotors des Gebläses 4, aufweisen, um hier eine optimale Strömung zu gewährleisten. Auf der zum Inneren gewandten Seite des Gehäuses 2 verläuft die Luftführung 6 jedoch vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig mit zuvor beschriebener vertikaler Ausrichtung.
    • Bezuaszeichenliste
    1. 1 Wärmetauschereinheit
    2. 2 Gehäuse
    3. 3 Lamellenwärmetauscher
    4. 4 Gebläse
    5. 5 Aufnahme
    6. 6 Luftführung
    7. 7 Welle

Claims (4)

  1. Wärmetauschereinheit (1) mit einem Gehäuse (2) und einem Lamellenwärmetauscher (3) zum Wärmeaustausch zwischen einem Fluid und Luft, wobei der Lamellenwärmetauscher (3) das Gehäuse (2) in einem ersten Teilbereich zur Umgebung abschließt und ein Gebläse (4) in einer Aufnahme (5) mit Luftführung (6) das Gehäuse (2) in einem anderen, zweiten Teilbereich zur Umgebung abschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführung (6) das Gebläse (4) asymmetrisch umgibt.
  2. Wärmetauschereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenwärmetauscher (3) eine gewölbte Form aufweist.
  3. Wärmetauschereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführung (6) derart geformt ist, dass die Öffnung der Luftführung (6) innerhalb des Gehäuses (2) in Richtung der Ränder des Lamellenwärmetauschers (3) ausgerichtet ist.
  4. Wärmetauschereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung der Luftführung (6) innerhalb des Gehäuses (2) im weitesten Sinne einen Trichter bildet, dessen Außenkontur in Richtung der Außenkanten des Lamellenwärmetauschers (3) gerichtet ist.
EP18150405.1A 2017-01-24 2018-01-05 Luftwärmetauscher Withdrawn EP3351861A1 (de)

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