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Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmepumpen-Modul für eine Adsorptionswärmepumpe.
In Adsorptionswärmepumpen wird in einem Desorber Kältemittel (meist Wasser) desorbiert und dieses Kältemittel in einem Kondensator kondensiert. Desorber und Kondensator bilden ein Wärmepumpen-Modul. Zeitgleich adsorbiert anderenorts ein Adsorber Kältemittel, das von einem Verdampfer verdampft wurde. Adsorber und Verdampfer bilden ein dem erstgenannten baugleiches Wärmepumpen-Modul.
Um desorbieren zu können, muss der Desorber erhitzt werden. Das Kältemittel wird dann aus dem Desorber desorbiert, gelangt zum Kondensator und wird an diesem kondensiert.
Die Kondensation wird umso mehr begünstigt, je kühler der Kondensator ist. Der heisse Desorber und der kühle Kondensator müssen sich in einem dichten Gehäuse befinden. Um die Herstellkosten und den Bauraum zu minimieren, ist es vorteilhaft, wenn sich Desorber und Kondensator in einem kleinen Gehäuse dicht beieinander befinden. Hierdurch entsteht jedoch der Nachteil, dass ein Wärmeaustausch zwischen Desorber und Kondensator in Form von Wärmestrahlung stattfinden kann, was die Kondensationsfähigkeit des Kondensators vermindert.
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Wird das Wärmepumpen-Motlul adsorbieren betrieben, kann Wärmestrahlung vom heissen Adsorber zum kälteren Verdampfer gelangen, was dazu führt, dass ein Teil der bei der Adsorption freiwerdenden Wärme mittels Wärmestrahlung auf den Verdampfer übergeht und dort die Möglichkeit der Einkopplung von Umgebungswärme mindert.
Es sind Wärmepumpen-Module bekannt, bei denen sich der Adsorber bzw. Desorber und der Verdampfer bzw. Kondensator in einem Gehäuse befinden. In der DE 197 30 698 A1 ist ein Wärmepumpen-Modul beschrieben, bei dem Adsorber bzw. Desorber kreis-bzw. spiralförmig angeordnet ist und der Verdampfer bzw. Kondensator zentral innerhalb des Adsorbers bzw. Desorbers liegt. Der Adsorber bzw. Desorber ist stets heisser als der Verdampfer bzw. Kondensator. Typische Arbeitstemperaturen des Adsorbers bzw.
Desorbers betragen 150 bis 200 C. Bei einer Bauform gemäss DE 197 30 698 Al strahlt dementsprechend der heisse Adsorber bzw. Desorber Wärme an die umgebende Wand des Wärmepumpen-Moduls ab. Um Wärmeverluste zu mindern, muss dementsprechend das Wärmepumpen-Modul ausreichend gedämmt werden. Ferner zeigt DE 197 30 698 A1 einen einlagigen, ebenen Adsorber bzw. Desorber und Verdampfer bzw. Kondensator, was zur Folge hat, dass das Verhältnis von Wärmepumpen-Modul-Gehäuseoberfläche zu -Volumen bei grossen Einheiten ungünstig ist, was sich vorwiegend auf die Herstellkosten und die Wärmeverluste auswirkt.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Wärmepumpen-Modul der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem Verluste vom Adsorber bzw. Desorber an die Wand des Wärmepumpen-Moduls gemindert, in der Regel sogar radial gänzlich vermieden werden und das ein günstiges Oberflächen-Volumen-Verhältnis aufweist.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Wärmepumpen-Modul der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.
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Durch die vorgeschlagenen Massnahmen wird erreicht, dass der heisse Adsorber bzw.
Desorber keine Strahlungswärme an die seitlichen Aussenwände des Wärmepumpen-Moduls abgeben kann. Somit müssen diese Wände nicht gedämmt werden, da die Temperatur der Umgebung annähernd auf dem Niveau (Temperaturdifferenz in der Regel kleiner 30 K) des Verdampfers bzw. Kondensators liegt.
Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 2 ergibt sich der Vorteil, dass vom heissen Adsorber Desorber keine Strahlungswärme zum kalten Verdampfer / Kondensator gelangen kann.
Durch die Strahlungswärme würde die Kondensationsfähigkeit des Kondensators vermindert. Beim Verdampfer würde durch die Strahlungswärme die Möglichkeit der EInkopplung von umgebungswärme gemindert.
Die Merkmale des Anspruchs 3 beschreiben eine vorteilhafte Ausgestaltung des
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Kondensator kann sich das Kondensat in Rinnen oder Becken auf unterschiedlichen Ebenen sammeln, um dann bei der Verdampfung grossflächig wieder verdampft zu werden.
Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 4 sind der Adsorber/Desorber und der Verdampfer /Kondensator annähernd rotationssymmetrisch aufgebaut. Durch das Wort annähernd wird berücksichtigt, dass z. B. durch Anschlüsse (Einlass, Auslass), Spiralformen o. ä. Abweichungen von der reinen Symmetrie entstehen können oder auch der Aufbau als Vieleck (z. B. vier oder mehr ebene Wärmetauscher bilden den Verdampfer / Kondensator) sinnvoll sein kann.
Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 5 wird eine vorteilhafte Form des Strahlungsschutzes beschrieben, die sich dadurch auszeichnet, dass kein gesondertes Bauteil benötigt wird. Vielmehr werden am Verdampfer/Kondensator auf der dem Adsorber
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/Desorber zugewandten Sette lange Lamellen angebracht, die derart geformt sind, dass diese Lamellen eine Strahlung vom Adsorber/Desorber zum gespeicherten Kältemittel und dem Wärmetauscherrohr verhindert. Lamellen verfügen über einen sogenannten Rippenwirkungsgrad, der besagt, dass mit zunehmender Lamellen- bzw. Rippenlänge die Wärmeleitung nachlässt. Ist dementsprechend die Lamelle lang genug, so findet nur noch wenig Wärmeleitung von der Wärmestrahlung aufnehmenden Rippe zum Wärmetauscherrohr statt.
Gemäss Anspruch 6 besteht der Strahlungsschutz aus mehreren schräg angeordneten Platten, was zur Folge hat, dass der Kältemitteldampf gleichförmiger vom Desorber durch den Strahlungsschutz zum Kondensator und umgekehrt vom Verdampfer zum Adsorber strömen kann.
Während gemäss Anspruch 6 die Platten vorzugsweise übereinander angeordnet sind, sind sie gemäss Anspruch 7 vorzugsweise kreisförmig angeordnet.
Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 8 wird der gleiche Effekt wie bei Anspruch 6, jedoch bei rotationssymmetrischem Aufbau erreicht.
Die Merkmale des Anspruchs 9 beschreiben eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Strahlungsschutzes, der sich dadurch auszeichnet, dass-z. B. im Gegensatz zu parallelen, ebenen Platten - keine Strahlung durch den Strahlungsschutz gelangen kann. Ist die Spitze oben, d. h. die Öffnung unten, so kann sich-z. B. bei Betriebsstillstand - kein Kondensat im Inneren des Winkels ansammeln.
Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 10 wird der gleiche Effekt, jedoch bei rotationssymmetrischem Aufbau erreicht.
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Gemäss den Merkmalen des Atptuchs 11 kann erreicht werden, dass bei der Adsorption Kältemitteldampf durch den Strahlungsschutz vom Verdampfer zum Adsorber gelangen kann. Die Löcher müssen jedoch klein sein, damit bei der Desorption kaum Wärmestrahlung durch die Löcher gelangen kann.
Gemäss den Merkmalen des Anspruchs 12 ergibt sich der Vorteil, dass die Wärmestrahlung vom heissen Adsorber/Desorber über Aussenwände, die nicht an den Verdampfer / Kondensator grenzen, minimiert wird.
Die Merkmale des Anspruchs 13 ergeben den Vorteil, dass möglichst viel Wärmestrahlung vom Strahlungsschutz wieder zum Desorber beziehungsweise Adsorber reflektiert wird.
Somit erhitzt sich der Strahlungsschutz wenig und strahlt selbst wenig Wärmestrahlung an den Kondensator beziehungsweise Verdampfer ab.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein erfindungsgemässes Wärmepumpen-Modul mit zwei Varianten des erfindungsgemässen Strahlungsschutzes, Fig. 2 ein erfindungsgemässes Wärmepumpen-Modul mit zwei weiteren Varianten des erfindungsgemässen Strahlungsschutzes und Fig. 3 ein erfindungsgemässes Wärmepumpen-Modul einer weiteren Variante des erfindungsgemässen Strahlungsschutzes.
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Ein Wärmepumpen-Modlfl 1 M) * etne Adsorptionstvärmepumpe gemäss Fig. 1 besteht aus einem Adsorber/Desorber 2 und einem Verdampfer / Kondensator 3 in einem gemeinsamen, dichten Gehäuse 4. Der Adsorber/Desorber 2 ist zentral zwischen dem Verdampfer / Kondensator 3 angeordnet. Der Verdampfer/Kondensator 3 besteht aus Rohren 6, auf denen Lamellen 12 mit Abkantungen 13 angeordnet sind. Die Lamellen 12 mit den Abkantungen 13 bilden Rinnen 14. Zwischen dem Adsorber I Desorber 2 und dem Verdampfer / Kondensator 3 befindet sich auf der linken Seite ein Strahlungsschutz 5, welcher zumindest zum grössten Teil eine unmittelbare optische Verbindung zwischen dem Adsorber/Desorber 2 und dem Verdampfer / Kondensator 3 verhindert. Der Aufbau kann rotationssymmetrisch (z.B.
Adsorber / Desorber 2 zylindrisch und Verdampfer / Kondensator 3 in Form eines hohlzylindrischen Körpers) oder mehrflächig (z.B. Adsorber / Desorber 2 quaderförmig und Verdampfer / Kondensator 3 in Form von vier ebenen Körpern) sein. Auf der rechten Seite ist zwischen dem Adsorber/Desorber 2 und dem Verdampfer/ Kondensator 3 ein Verdampfer / Kondensator 3 mit langen Lamellen 13'zu sehen. Die Lamellen 13'überdecken sich in radialer Richtung. Zwischen der unteren Gehäusewand 20 und dem Adsorber/Desorber 2 befindet sich ein weiterer Strahlungsschutz 19.
Das Wärmepumpen-Modul 1 kann desorbierend oder adsorbierend arbeiten. Zunächst wird
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Wasser desorbiert wird und somit den Desorber 2 verlässt. Der so entstehende Wasserdampf kondensiert im Kondensator 3 und gibt somit Wärme an ein SoleLeitungssystem ab. Wärmestrahlung von dem heissen Desorber 2, die zur Seite strahlt, wird von dem Strahlungsschutz abgefangen. Gemäss der linken Darstellung wird die Wärmestrahlung von dem Strahlungsschutz 5 abgefangen. Gemäss der rechten Darstellung wird die Wärmestrahlung von den Lamellen 13'abgefangen. Deren Form verhindert, dass Strahlung direkt zum Rohr 6 gelangen kann. Aufgrund der Lamellenlänge ist auch die
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Wärmeleitung zum Rohr gering. Wärmestrahtüng vom Desorber 2 zur Gehäusewand 20 wird von dem Strahlungsschutz 19 abgefangen.
Bei der Adsorption ist der Adsorber 2 zunächst relativ trocken. Dem Verdampfer 3 wird Umgebungswärme zugeführt. Hierdurch wird Wasser, das sich um den Verdampfer 3 befindet, verdunstet. Der so entstehende Wasserdampf gelangt zum Adsorber 2, wodurch der Adsorber 2 sich erhitzt. Diese Wärme gibt der Adsorber 2 an einen Adsorber-DesorberKreislauf ab. Durch die Adsorption wird der Adsorber heisser ; er ist stets heisser als der Verdampfer. Der Strahlungsschutz 5 beziehungsweise 13'verhindert, dass Wärme in Form von Strahlung wieder vom Adsorber zum Verdampfer gelangt. Der Strahlungsschutz 19 verhindert Wärmestrahlung vom Adsorber 2 zur Gehausewand 2û.
In Fig. 2 ist ein Wärmepumpen-Modul 1 mit zwei weiteren Varianten des Strahlungsschutzes zu sehen. Der Strahlungsschutz 15 besteht aus mehreren übereinander angeordneten Platten 17, die sich radial überschneiden. Der Strahlungsschutz 16 besteht aus mehreren übereinander angeordneten Winkelblechen 18, die sich radial überschneiden.
Sowohl beim Strahlungsschutz 15, als auch bei 16 kann der Strahlungsschutz - im Vergleich zu Strahlungsschutz 5 - besser von dem Kühlmitteldampf durchströmt werden, während dennoch die Wärmestrahlung zurückgehalten wird.
Fig. 3 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemässen Strahlungsschutzes, bestehend aus mehreren Platten 21, welche kreisförmig um den Adsorber/Desorber 2 angeordnet sind.