DE2700893C2 - Kältemittelkreislauf für eine Wärmepumpe mit einem parallelepipedförmigen Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch !,

Bei einem bekannten Kältemittelkreislauf mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, jedoch für einen Kühlschrank (US-PS 22 86 491) sind die einzelnen Komponenten, wie Kompressor, Wärmeaustauscher und Ventilator übereinander gestapelt, woraus ein vergleichsweise großer Platzbedarf für den Kältemittelkreislauf resultiert. Aufgrund der Übereinanderstapelung durchströmt die seitlich zugeführte Luft nacheinander die einzelnen Komponenten.

Nach einem weiteren bekannten Kältemittelkreislauf für eine Klimaanlage (US-PS 31 U 013) befindet sich gleichfalls der Wärmeaustauscher oberhalb des Kompressors, woraus gleichermaßen ein langgestrecktes Gehäuse zur Unterbringung des Kältemittelkreislaufes resultiert. In der unteren Kammer des Gehäuses der Klimaanlage, wo der Wärmeaustauscher und der Kompressor angeordnet sind, findet eine Luftzirkulation nicht statt.

Der Einsatz vergleichsweise sperriger Gehäuse zur Unterbringung eines Kältemittelkreislaufes ist jedoch für Wärmepumpen nachteilhaft, welche Wärme aus einer im Raum zirkulierenden Luft wiedergewinnen solion, weil dadurch die Unierbringung derartiger Wärmepumpen erschwert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Kältemittelkreislauf in einer Wärmepumpe so zu gestalten, daß sich für diese ein kompakter Aufbau mit geringen Abmessungen ergibt, der eine einfache Unterbringung und Montage auf beengtem Räume, wie etwa im Inneren eines Möbels.

ermöglicht und dennoch eine weitgehende Wiedergewinnung der von den Komponenten der Wärmepumpe abgegebenen Wärme gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Maßnahmen gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung resultiert ein kompakter Aufbau infolge der Ineinanderanordnung von Kompressor und Wärmeaustauscher, die miteinander einen Kamin zur Zirkulierung der Luft begrenzen. Dadurch kann die angesaugte Luft unmittelbar zwischen Wärmetauscher und Kompressor zirkulieren. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung werden Druckverluste der im Gehäuse zirkulierenden Luft verkleinert und ergibt sich eine Wiedergewinnung der durch die Komponenten der Wärmepumpe abgegebene Wärme.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Wärmepumpe,

F i g. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Teils der Wärmepumpe zur Verdeutlichung der Anschlußmöglichkeit eines Luftsammlers,

F i g. 3 eine Schnittansicht durch das Gehäuse der Wärmepumpe in schematischer Darstellung und

Fig. 4 eine Schnittansicht einer anderen Ausfühjo rungsform der erfindungsgemäßen Wärmepumpe.

Die in F i g. 1 wiedergegebene Wärmepumpe weist ein Gehäuse 1 von im allgemeinen parallelepipedförmiger Gestalt auf, bestehend aus einem Behälter 2 und einem Deckel 3. Die untere horizontale Wand des Behälters 2 weist eine Lufteinführungsöffnung 4 auf, während eine der Seitenwände des Behälters 2 mit zwei öffnungen 5a und 5b versehen ist. Der untere Raum des Gehäuse."; ist in zwei Bereiche 6a und 66 geteilt und zwar durch einen Kältemittel/Luft-Wärmeaustauscher 7, der als Rippenaustauscher ausgebildet ist. Der Austauscher 7 ist an eine Wand 8 angeschlossen, die derart ausgebildet ist, daß sämtliche den Austauscher bildenden Komponenten sich im Bereich 6a befinden, wobei die Verbindung dieses Bereiches 6a mit dem Bereich 6b nur über den mit Rippen versehenen Bereich des Austauschers 7 erfolgt.

Ein Kompressor 9 ist an der unteren Wand des Behälters 2 oberhalb der öffnung 4 angeordnet. Ein Kältemittel/Wasser-Wärmeaustauscher 10 von torusförmiger so Gestalt ist am Boden des Behälters 2 um den Kompressor 9 und koaxial zur öffnung 4 angeordnet.

Die verschiedenen, die Wärmepumpe bildenden Komponenten sind in bekannter Weise mit Rohrleitungen verbunden, die Rohrleitung 15 für den Ansaugbereich des Kompressors und die Rohrleitung 16 bei der Einführung durch Kapillarrohre in den Luftaustauscher. Vorteilhafterweise kann man im Behause 1 eine Ansaugflasche 17, eine Wasserpumpe 18 sowie möglicherweise ein Expansionsgefäß und einen Wasser-Wasserw) Austauscher anordnen, die nicht dargestellt sind, wobei die zuletzt genannten Komponenten beispielsweise an der unteren Seitenwand des Behälters 2 außerhalb der Luftzone angebracht sein können. Eine Abzugsöffnung 19 für Kondensate, beispielsweise in siphonartiger Ausb5 führungsform, kann am Boden des Behälters im Bereich 6;( angeordnet sein.

Aus F i g. 2 und 3 erkennt man. daß Führungsschienen 30 an jeder Seite der Lufteinführungsöffnung 4 über die

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gesamte Breite des Behälters 2 befestigt sind. Diese Führungsschienen 30 weisen eine mittlere Aussparung 31 auf, deren Funktion im folgenden noch näher erläutert werden soll.

Ein Luftsammler 11 gewährleistet die Verbindung /wischen Luftabsaugschläuchen des Raumes und dem Gehäuse 1 und ist unterhalb des Gehäuses 1 der Lufteinführungsöffnung 4 gegenüberliegend angeordnet. Der Luftsammler 11 besitzt ein Gehäuse in Form eines quaderförmigen Kastens und ist einerseits an einer seiner Seitenwände mit Lufteintrittsöffnungen 12a und 12i»,die sich an die nicht dargestellten Luftabzugsschläuche anschließen und andererseits an seiner oberen horizontalen Wand mit einer öffnung 27 mit gleichen Abmessungen wie die Lufteinführungsöffnung 4 versehen. Am Umfang der öffnung 27 ist die obere Wand des Luftsammlers 11 mit einer Rinne 28 versehen, in deren Innerem eine Dichtung 29 angeordnet ist. Prallbleche 32 sind im Inneren des Luftsammlers 11 angeoro.iet, um den zugeführten Luftstrom durch die öffnungen 12a und 126 der Lufteinführungsöffnung 4 im Gehäuse 1 zuzuleiten. Feiner ist ein lösbarer Luftfilter 13, der verschiebbar ausgebildet ist, am oberen Bereich des Luftsammlers 11 angeordnet (vgl. F i g. 1).

Eine Anschlußplatte 40 ist lösbar an einer der Seitenwände des Luftsammlers 11 angebracht. Mit dieser Anschlußplatte 40 ist es möglich, die Verbindung einerseits zwischen der Zuführungsleitung 41 für das wärmeabführende Mittel zur Wärmepumpe und andererseits zwischen der Ausgangsleitung 42 für das wärmeabführende Mittel von der Wärmepumpe in den Heizkreis und die verschiedenen für den Betrieb der Wärmepumpe erforderlichen elektrischen Anschlüsse 43 zu gewährleisten. Ferner können gegebenenfalls Absperrhähne für die Rohrleitungen 41 und 42 an der Anschlußplatte 40 angebracht sein. Befestigungslöcher 33 sind an sämtlichen Seitenwänden des Luftsammlers 11 vorgesehen, um die Anschlußplatte 40 in bequemer Weise an einer beliebigen Seitenwand anbringen zu können. Der Luftsammler 11 und die Anschlußplatte 40 bilden somit eine lösbare und gegenüber dem Gehäuse 1 einstellbare Anordnung; sie sind auch in Bezug zueinander lösbar und einstellbar.

Bei der in F i g. 4 wiedergegebenen Ausführungsform ist ein Zentrifugalventilator 20 flach an dem Deckel 3 oberhalb des Kompressors 9 derart angebracht, daß seine Lufteintrittsöffnung 21 sich in der Achse der Lufteinführungsöffnung 4 befindet. Der Ventilator 20 ist in an sich bekannter Weise mit einer Turbine 22 und einem Antriebsmotor 23 versehen, der im Inneren der Turbine angeordnet ist. Eine kleine Abzugshaube 24 ist an der Lufteintrittsöffnung 21 angeordnet, und ein biegsamer Schlauch 25 verbindet die Luftaustrittsöffnung 26 des Ventilators 20 mit dem Austauscher 7, um den gesamten Luftstrom diesem Austauscher zuzuführen. Ferner kann die Abzugshaube 24 verlängert ausgebildet sein, um mit dem oberen Rand des Austauschers 10 zur Herstellung einer dichten Leitung in Berührung zu kommen.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Ausführungsformen soll im folgenden näher erläutert werden. Die durch den Austauscher 7 zirkulierende Luft wird durch die Kühlwirkung eines Kältemittels unter Verdampfung abgekühlt und bei niedrigerer Temperatur als der Einführungstemperatur einem nicht dargestellten Abzugsventilator zugeführt. Das in gasförmigen Zustand befindliche Kältemittel wird in den Kompressor eingeführt und unter hohem Druck in den Austauscher 10 gefördert, in dem es kondensiert, wobei die latente Kondensationswärmemenge auf das zirkulierende Wasser übertragen wird, dessen Temperatur sich infolgedessen erhöht. Das kondensierte Mittel wird in einer Entspannungseinrichtung geeigneter Art entspannt, beispielsweise einem thermostatischen oder kapillaren Druckminderer. Bei der Wärmepumpe gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Luft durch die Öffnungen 12.7 und 12ides Lüftsammlers 11 eingeleitet, dringt nach Ausfilterung von Staub im Filter

ίο 13 durch die horizontale Lufteinführungsöffnung 4 in das Gehäuse 1 ein, strömt zwischen dem Kompressor 9 und dem Austauscher 10 entlang in den Bereich 6b des Gehäuses 1, gelangt in den Austauscher 7, in dem es sich abkühlt und anschließend in den Bereich 6a, aus dem sie durch die seitlichen öffnungen 5a und 5b abgezogen wird.

Der Druckverlust im Gehäuse ist relativ gering aufgrund dieses Aufbaus. Tatsächlich ist es so. daß die Luft durch eine Lufteinführungsöffnung 4 von relativ großem Querschnitt eintritt und sich einem fortschreitenden Richtungswechsel von 90° in Richtung des Austauschers 7 unterzieht, was praktisch ohne Behinderung erfolgt; der größte Teil des Druckverlustes ist damit auf das Niveau des Austauschers lokalisiert, und man kann konische Sammler im Bereich 6a vorsehen, um ein fortschreitendes Durchfließen der Luft in Richtung der öffnungen 5a und 5b zu gewährleisten. Es darf darauf hingewiesen werden, daß der Gesichtspunkt des Druckverlustes einen wesentlichen Aspekt bei Wärmepumpen darstellt, und zwar deswegen, weil die Zunahme der Druckverluste im allgemeinen die Zunahme der von der Ventilationsgruppe verbrauchten Leistung zur Folge hat, was die Gesamtleistung des Systems beeinträchtigt.

Daher wird der Kompressor, dem Bedarf entspre-

J5 chend, direkt und in wirksamer Weise durch den Luftstrom abgekühlt, der ihn bespült, und zwar insbesondere in seinem unteren Bereich, in dem das Schmiermittel sich lokalisiert. Die vom Kompressor an die Luft abgegebene Wärmemenge und die koaxiale Anordnung des Austauschers 10 um den Kompressor und oberhalb der öffnung 4 ergibt einen Raum in Form eines Kamins, der die Abkühlungswirkung des Kompressors durch einen Luftstrom mit relativ hoher Geschwindigkeit begünstigt.

Darüber hinaus sind der Kompressor, die Komponenten zur Abgabe von Wärme, wie insbesondere der Austauscher 10, die Umwälzpumpe 18, ein Wasser-Wasser-Austauscherundein Expansionsgefäß im Bereich 6bdes Gehäuses so angeordnet, daß die gesamte Wärmemenge stromabwärts vom Niveau des Austauschers 7 wiedergewonnen wird. Die Wärmemenge kann daher in dem Raum auf dem Niveau des Heizkörpers wiedergewonnen werden, anstatt in unkontrollierbarer Weise in die Umgebungsluft abgegeben zu werden.

Aus F i g. 2 und 3 erkennt man, daß die Montage des Gehäuses der Wärmepumpe folgendermaßen vonstatten geht. Man setzt den Luftsammler 11 auf den Boden, indem man die öffnungen 12a uiid 126 auf die Luftabzugsschläuche ausrichtet, anschließend erfolgt der An-Schluß der Schläuche an den Luftsammler. Da der Luftsammler einen viereckigen Querschnitt aufweist und die Breif: zwischen den äußeren parallelen Rändern der Rinne 28 dem Abstand zwischen den beiden Führungsschienen 30 entspricht, läßt man das Gehäuse 1 auf dem

b5 Luftsammler Il gleiten, wobei die Führung durch die Ränder der Rinne und durch die Führungsschienen gewährleistet ist, bis die Ränder der oberen Wand des Luftsammlers 11 sich in die Amsnanincrpn 31 hineincpt.

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zen, um die Zentrierung des Gehäuses gegenüber dem Luftsammler derart zu gewährleisten, daß die Öffnungen 4 und 27 sich genau übereinander befinden. Anschließend befestigt man die Anschlußplatte 40 an einer der Seitenwände des Luftsammlers und nimmt die erforderlichen Anschlüsse für Wasser und Elektrizität vor.

Aufgrund der allgemeinen Ausbildung des Luftsammlers 11 und insbesondere aufgrund seines viereckigen Querschnittes kann die Luft, wie aus der Zeichnung erkennbar, senkrecht zur Seitenwand des Gehäuses eingeführt werden, aber auch durch sukzessive Drehungen des Luftsammlers um 90°, senkrecht zur Vorderseite oder Rückseite des Gehäuses entsprechend der Anordnung der Abzugsschläuche.

In dem Falle, wo der Abzugsventüaior 20 direkt im Inneren des Gehäuses 1 der Wärmepumpe angeordnet ist, wird die Luft von diesem Ventilator 20 angesaugt, gelangt dann durch die horizontale Öffnung 4 in das Gehäuse und wandert dann zwischen dem Kompressor und dem Austauscher 10 hindurch. Beim Austritt aus dem vom Kompressor 9 und dem Austauscher 10 gebildeten kaminartigen Raum wird die Luft durch den Abzug 24 geführt und gelangt durch die Öffnung 21 in den Ventilator 20; von dort wird die Luft durch die Austritisöffnung 26 abgegeben und durch den Schlauch 25 dem Austauscher 7 zugeleitet, in dem sie sich abkühlt, gelangt dann in den Bereich 6a, von wo sie durch die seitlichen Öffnungen 5 abgezogen wird. Ferner kann eine senkrechte hüllenförmige Abzugshaube 24 gegebenenfalls zwischen dem Austauscher 10 und dem Kornpressor 9 derart angeordnet sein, daß sie in wirksamer Weise den Austauscher 10 isoliert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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40

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50

55

foO

b5

Claims (4)

27 OO 893 Patentansprüche:

1. Kältemittelkreislauf für eine Wärmepumpe mit einem parallelepipedförmigen Gehäuse, in dessen Innerem ein Kältemittel/Luft-Wärmeaustauscher, ein Kältemittel/Wasser-Wärmeaustauscher, sowie eine Entspannungseinrichtung und ein Kompressor angeordnet sind, wobei das Gehäuse öffnungen zum Einführen und Abziehen von Luft aufweist d a durch gekennzeichnet, daß der Kompressor (9) unmittelbar im Inneren des Kältemittel/Wasser-Wärmeaustauschers (10) angeordnet ist und gerade oberhalb der Lufteinführungsöffnung (4) in der unteren Horizontalwandung des Gehäuses (1) einen kaminartigen Raum bildet, in welchem der Luftstrom von unten nach oben zirkuliert.

2. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftsammler (11) quadratischen Querschnitts, der auf einer seiner Seitenwandungen Lufteintrittsöffnungen (12a— i2b) aufweist, abnehmbar und verstellbar unterhalb der Lufteintrittsöffnung (4) des Gehäuses (1) angeordnet ist

3. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Umlenkbleche (32) im Inneren des Luftsammlers (11) angeordnet sind.

4. Kältemittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Extraktionszentrifugalventilator (20) flach am Dekkel (3) des Gehäuses (1) in der Achse der Luftzuführungsöffnung (4) sowie oberhalb der vom Kältemittel/Wasser-Austauscher (10) sowie dem Kompressor (9) gebildeten Anordnung angebracht ist.