EP0018488A1 - Warmwasserbereiter - Google Patents

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EP0018488A1
EP0018488A1 EP19800101453 EP80101453A EP0018488A1 EP 0018488 A1 EP0018488 A1 EP 0018488A1 EP 19800101453 EP19800101453 EP 19800101453 EP 80101453 A EP80101453 A EP 80101453A EP 0018488 A1 EP0018488 A1 EP 0018488A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
condenser
water heater
jacket
kettle
heater according
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19800101453
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Hahn
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.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs 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 Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Publication of EP0018488A1 publication Critical patent/EP0018488A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F24H4/04—Storage heaters

Definitions

  • the invention relates to a water heater according to the preamble of the first claim.
  • the evaporator of a heat pump is assigned to a cooling device while the condenser is in a water boiler.
  • the condenser is preceded by a heat exchanger in the refrigerant circuit, which emits heat when the contents of the kettle reach a predetermined temperature Has.
  • This construction requires a special heat exchanger in the pressurized refrigerant circuit and a motor blower that is switched on when the heat obtained from the cooling process can no longer be dissipated to the water volume.
  • the object of the invention is to take measures in a water heater according to the preamble of the first claim by which a limitation of the condensation pressure is achieved in a simple manner and, in the event of a fault, refrigerant escaping from the condenser remains separated from the hot water.
  • aids in the refrigerant circuit are not required in order to limit the condensation pressure when the contents of the water boiler are heated. Rather, the heat arising from the cooling process can be released directly through the liquid, which is provided between the outside of the condenser and the inside surface of the jacket, to the outside heat exchanger and from there to the outside air.
  • the jacket shields the condenser from the process water, so that in the event of a fault in the condenser, the refrigerant is collected by the jacket and led outside from the boiler. On the other hand, this also prevents water from being forced into the refrigerant circuit.
  • a kettle 1 with a heat insulation layer 2 surrounding it is a guided in several turns Jacket tube 3 arranged.
  • a tube coil 4 runs inside the jacket tube 3 as a condenser, a space being left between the outside of the tube coil 4 and the inside of the tube jacket 3.
  • the casing tube 3 is guided with the pipe coil 4 guided therein in a watertight manner through the water boiler 1 to the outside.
  • the connections 5 of the pipe coil 4 are led out of the pipe coil 3 in a liquid-tight manner outside the water boiler 1 and run from there to a refrigerant circuit, not shown, of a heat pump.
  • the coil 4 forms a condenser of the heat pump.
  • a section 6 is guided upwards via a solenoid valve 7 and embedded in the heat insulation layer 2.
  • the section 3 of the casing pipe is passed into a heat exchanger 8, at the lower end of which the second connecting pipe 9 of the casing pipe 3 is connected.
  • a safety valve 10 is located in the connecting pipe 9.
  • the solenoid valve 7 is controlled via a measuring sensor 11 which, like the windings of the casing pipe 3, is arranged in the lower region of the water boiler 1.
  • the jacket tube 3 and the heat exchanger 8 are filled with a heat-conducting liquid which is also physiologically harmless.
  • This liquid conducts the heat generated in the condenser 4 during normal operation to the jacket tube, which lies directly in the water to be heated.
  • the water volume also heats up in the lower region, in which the casing tube 3 with the coil 4 is arranged.
  • the condenser 4 can no longer give off the heat required to maintain the necessary cooling process, so that the condensation pressure of the refrigerant increases as a result.
  • the magnetic valve 7 is opened above a predetermined water temperature via the sensor 11.
  • the circuit in the casing tube 3 is released, the slightly preheated section 6 initiating the desired gravitational circulation.
  • the liquid then flows in the casing tube 3 from the turns laid in the water boiler into the heat exchanger 8, from where it cools down and runs back into the turns.
  • the heat generated at the condenser is led directly to the outside and accordingly the condensation pressure in the refrigerant circuit of the heat pump is limited to a required value. If, on the other hand, sufficient cooling is provided by incoming cold water, then the magnetic valve is closed again via the sensor 11 and undesired heat loss to the surroundings is avoided.
  • the covering of the condenser 4 with the jacket tube 3 also provides protection against corrosion, particularly in the case of aggressive water.
  • the casing tube 3 forms a safeguard against the entry of refrigerant into the water volume when refrigerant escapes in the event of a fault. This refrigerant, which is present in the condenser 4 with considerable pressure, is then collected within the casing tube 3, so that a passage into the water volume is reliably prevented. The resulting overpressure in the casing tube 3 can then escape through the safety valve 10, whereby an acoustic or optical display device can be assigned to this safety valve 10.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft einen Warmwasserbereiter (1), in dem ein von Kältemittel durchströmter Kondensator (4) einer Wärmepumpe angeordnet ist, mit einem außerhalb des Warmwasserbereiters (1) liegendem zusätzlichen Wärmeübertrager (8). Um zu erreichen, daß auf einfache Weise eine Begrenzung des Kondensationsdruckes erreicht wird und im Fehlerfalle aus dem Kondensator austretendes Kältemittel vom Warmwasser getrennt bleibt, ist zwischen dem Kondensator (4) und dem Mantel (3) ein mit einer Flüssigkeit gefüllter Spalt vorgesehen und an den Mantel (3) über Rohrleitungen (6, 9) der außerhalb des Wasserkessels angeordnete Wärmeübertrager (8) angeschlossen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
  • Bei einem bekannten Warmwasserbereiter dieser Art (DE-OS 25 30 994) ist der Verdampfer einer Wärmepumpe einem Kühlgerät zugeordnet, während sich der Kondensator in einem Wasserkessel befindet. Um bei dieser Anordnung sicherzustellen, daß auch bei vollkommen erwärmtem Inhalt des Wasserkessels der Kondensationsdruck auf einem für die ausreichende Kühlung erforderlichen Wert gehalten wird, ist dem Kondensator ein Wärmeübertrager im Kältemittelkreislauf vorgeschaltet, der dann Wärme abgibt, wenn der Inhalt des Wasserkessels eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat. Bei diesem Aufbau ist ein besonderer Wärmeübertrager im druckbeaufschlagten Kältemittelkreislauf sowie ein Motorgebläse notwendig, das dann eingeschaltet wird, wenn die aus dem Kühlprozess gewonnene Wärme nicht mehr an das Wasservolumen abgeführt werden kann.
  • Dabei besteht auch die Gefahr, daß im Fehlerfalle Kältemittel aus dem Kondensator in das Wasservolumen strömt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Warmwasserbereiter gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch die auf einfache Weise eine Begrenzung des Kondensationsdruckes erreicht und im Fehlerfall aus dem Kondensator austretendes Kältemittel vom Warmwasser getrennt bleibt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs angegebenen Merkmale.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau sind Hilfsmittel im Kältemittelkreislauf nicht erforderlich, um den Kondensationsdruck bei erwärmtem Inhalt des Wasserkessels zu begrenzen. Es kann vielmehr die aus dem Kühlprozess anfallende Wärme unmittelbar durch die Flüssigkeit, die zwischen der Außenseite des Kondensators und der Innenfläche des Mantels vorgesehen ist, an den äußeren Wärmeübertrager und von dort an die Außenluft abgegeben werden. Gleichzeitig schirmt der Mantel den Kondensator gegenüber dem Brauchwasser ab, so daß bei einem Fehler am Kondensator das Kältemittel vom Mantel aufgefangen und nach außen aus dem Kessel geleitet wird. Andererseits wird aber auch in diesem Fall verhindert, daß Wasser in den Kältemittelkreislauf gedrückt werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In einem Wasserkessel 1 mit einer ihn umgebenden Wärmeisolierschicht 2 ist ein in mehreren Windungen geführtes Mantelrohr 3 angeordnet. Im Inneren des Mantelrohres 3 verläuft als Kondensator eine Rohrschlange 4, wobei zwischen der Außenseite der Rohrschlange 4 und der Innenseite des Rohrmantels 3 ein Zwischenraum belassen ist. Das Mantelrohr 3 ist mit der darin geführten Rohrschlange 4 wasserdicht durch den Wasserkessel 1 nach außen geführt. Die Anschlüsse 5 der Rohrschlange 4 sind außerhalb des Wasserkessels 1 flüssigkeitsdicht aus der Rohrschlange 3 herausgeführt und verlaufen von dort weiter zu einem nicht dargestelltem Kältemittelkreislauf einer Wärmepumpe. Die Rohrschlange 4 bildet hierbei einen Kondensator der Wärmepumpe. Außerhalb des Wasserkessels 1 ist ein Abschnitt 6 über ein Magnetventil 7 nach oben geführt und dabei in die Wärmeisolierschicht 2 eingebettet. An seinem oberen Ende ist der Abschnitt 3 des Mantelrohres in einen Wärmeübertrager 8 geleitet, an dessen unteres Ende das zweite Anschlußrohr 9 des Mantelrohres 3 angeschlossen ist. Im Anschlußrohr 9 befindet sich ein Sicherheitsventil 10. Das Magnetventil 7 wird über einen Meßfühler 11 gesteuert, der wie die Windungen des Mantelrohres 3 im unteren Bereich des Wasserkessels 1 angeordnet ist.
  • Das Mantelrohr 3 und der Wärmeübertrager 8 sind mit einer gut wärmeleitenden Flüssigkeit gefüllt, die zudem physiologisch unbedenklich ist. Diese Flüssigkeit leitet die im normalen Betrieb am Kondensator 4 entstehende Wärme an das Mantelrohr weiter, das unmittelbar in dem zu erwärmenden Wasser liegt. Wird dem Wasserkessel 1 jedoch über längere Zeit kein warmes Wasser entnommen und folglich kein Kaltwasser zugeführt, dann erwärmt sich das Wasservolumen auch im unteren Bereich, in dem das Mantelrohr 3 mit der Rohrschlange 4 angeordnet ist. Dadurch kann der Kondensator 4 nicht mehr die für die Aufrechterhaltung des notwendigen Kühlprozesses erforderliche Wärme abgeben, so daß als Folge davon der Kondensationsdruck des Kältemittels ansteigt. Um dabei einen vorbestimmten Wert nicht zu überschreiten, wird über den Meßfühler 11 das Magnetventil 7 oberhalb einer vorbestimmten Wassertemperatur geöffnet. Hierdurch wird der Kreislauf im Mantelrohr 3 freigegeben, wobei der geringfügig vorgewärmte Abschnitt 6 die gewünschte Schwerkraftzirkulation in Gang setzt. Es fließt dann die Flüssigkeit im Mantelrohr 3 aus den im Wasserkessel verlegten Windungen in den Wärmeübertrager 8, von wo es abgekühlt zurück in die Windungen läuft. Hierdurch wird die am Kondensator erzeugte Wärme unmittelbar nach außen geführt und dementsprechend der Kondensationsdruck im Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe auf einen geforderten Wert begrenzt. Ist dagegen eine ausreichende Kühlung durch zufließendes Kaltwasser gegeben, dann wird über den Meßfühler 11 das Magnetventil wieder geschlossen und ein unerwünschter Wärmeverlust an die Umgebung vermieden.
  • Durch die Umhüllung des Kondensators 4 mit dem Mantelrohr 3 wird neben einer steuerbaren Wärmeabfuhr vom Verdampfer 4 an die Außenatmosphäre auch ein Schutz gegen Korrosion, insbesondere bei aggresiven Wässern erreicht. Außerdem bildet das Mantelrohr 3 eine Sicherung gegen den Eintritt von Kältemittel in das Wasservolumen, wenn im Fehlerfalle Kältemittel austritt. Dieses mit erheblichem Druck im Kondensator 4 anstehende Kältemittel wird dann innerhalb des Mantelrohres 3 aufgefangen so daß ein Übertritt in das Wasservolumen sicher verhindert ist. Der dabei entstehende Überdruck im Mantelrohr 3 kann dann durch das Sicherheitsventil 10 entweichen, wobei diesem Sicherheitsventil 10 eine akustische oder optische Anzeigevorrichtung zugeordnet sein kann.

Claims (8)

1. Warmwasserbereiter mit einem Wasserkessel, in dem ein von Kältemittel durchströmter Kondensator einer Wärmepumpe angeordnet ist und mit einem Wärmeübertrager, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (4) mit einem Mantel (3) versehen ist, daß zwischen dem Kondensator (4) und dem Mantel (3) ein mit einer Flüssigkeit gefüllter Spalt vorgesehen ist und daß an den Mantel (3) über Rohrleitungen (6, 9) der außerhalb des Wasserkessels angeordnete Wärmeübertrager (8) angeschlossen ist.
2. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (4) als Rohrschlange ausgebildet ist, der von einem konzentrischen Mantelrohr (3) umgeben ist.
3. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranschlüsse (5) innerhalb des Mantelrohrs (3) durch die Wand des Wasserkessels (1) geführt sind.
4. Warmwasserbereiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranschlüsse (5) außerhalb des Wasserkessels (1) flüssigkeitsdicht aus dem Mantelrohr herausgeführt sind.
5.,Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkessel (1) von einer Wärmeisolierschicht (2) umgeben ist, in welcher ein Teil (6) des Mantelrohres zu dem räumlich oberhalb des Kondensators (4) angeordneten Wärmeübertrager (8) geführt ist.
6. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in das Mantelrohr (3) ein Magnetventil (7) gelegt ist, das von einem im Bereich des Kondensators (4) angeordneten Meßfühler (11) gesteuert ist.
7. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in das Mantelrohr (3) außerhalb des Wasserkessels (1) ein Sicherheitsauslaufventil (10) gelegt ist.
8. Warmwasserbereiter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an das Mantelrohr (3) ein Druckfühler angeschlossen ist, der ein Anzeigeorgan steuert.
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DE2917093A1 (de) 1980-11-06

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Inventor name: HAHN, MANFRED