EP0086470A1 - Dreirohrkondensator für Wärmepumpen, insbesondere Koaxialkondensator - Google Patents

Dreirohrkondensator für Wärmepumpen, insbesondere Koaxialkondensator Download PDF

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EP0086470A1
EP0086470A1 EP83101328A EP83101328A EP0086470A1 EP 0086470 A1 EP0086470 A1 EP 0086470A1 EP 83101328 A EP83101328 A EP 83101328A EP 83101328 A EP83101328 A EP 83101328A EP 0086470 A1 EP0086470 A1 EP 0086470A1
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    • F25B2339/047—Water-cooled condensers

Definitions

  • the invention relates to a three-pipe condenser for heat pumps, in particular a coaxial condenser.
  • the three-tube condenser according to the invention as characterized in the claims solves all of the following inventive tasks.
  • the thermal energy of a hot coolant is transferred to two separate media, heating and process water.
  • the heating water must be routed so that it serves as a protective jacket for the domestic water.
  • the water resistance in the condenser heating circuit should be kept as low as possible.
  • the cooling of the compressor of a heat pump should also be possible with a triple condenser.
  • (1) denotes the outer tube, (2) the middle tube and (3) the inner tube.
  • the heat transfer to the inner tube (3) takes place through the webs 4 and 4a.
  • the webs are made of a good heat-conducting material, such as copper.
  • the webs 4 and 4a can have different shapes and are to be selected so that the water resistance for the heating water which flows between the webs and the pipes (2) and (3) is as small as possible.
  • the refrigerant flows between the pipe (1) and the pipe (2) and thus transfers the thermal energy to the pipe (2), from which it is transferred to the heating water and through the webs 4 and 4a to both the heating water and the process water is transmitted.
  • the process water flows in the inner pipe (3).
  • the compressor can be cooled by the refrigerant. This is taken from the condenser approximately in the middle of its length, passed through an ultracooling system into the bottom of the condenser and returned to the condenser. Such a method is most easily possible if the refrigerant is guided in the outer tube.
  • Figure 2 differs from the embodiment of Figure 1 essentially in that the central tube has an enlarged surface and e.g. is designed as a corrugated pipe. In addition, the number of webs (4) is reduced.
  • Figure 3 shows an embodiment with an inner tube (3), which has such a cross-sectional shape that a direct heat transfer from (2) to (3) is possible on a partial circumference of the tube (2) inside.
  • a spring (6) is provided which presses the inner tube (3) with its outer round side against the inner wall of the tube (2).
  • Figure 6 shows an intermediate wall (7) which divides the central tube (2) into two interior spaces.
  • Figure 7 shows a wall reinforcement (8) of the central tube (2).
  • the wall reinforcement is attached, for example, to the inside of the tube (2). It also serves to accommodate the partition (7).
  • Figure 8 shows a similar construction with a curved partition (7).
  • the inner tube (3) can be connected to the center tube (2) or to the webs 4 and 4a using various methods known per se, it being important to ensure that the means used for the connection have very good thermal conductivity numbers. This can be done by soldering or gluing. However, pressing methods can also be used, but clamping devices and springs are also suitable.
  • One way of providing the inner tube with webs is to push in a tube in 3 passes until the material on the webs has laid down twice. This inner tube is then pushed into an already corrugated central tube. In order to connect both pipes with good heat conduction, either the corrugated pipe is rerolled or the inner pipe is flared, or both methods are used together.
  • the corrugated pipe takes over the energy from the refrigerant.
  • the heating water in the chambers between the webs 4 and 4a and the pipes (2 and 3) can heat up directly on the corrugated pipe.
  • thermal energy flows into the heating water via the webs (4 and 4a).
  • a small part of the heat energy flows through the heating water, but essentially via the webs (4 and 4a) to the process water in the inner pipe (3).
  • the management of the domestic water in the Inner tube (3) offers the safety advantage of separating it from the refrigerant by two independent tubes.
  • the process water does not heat up above the temperature of the heating water of approx. 55 ° C, so that no limescale can precipitate out of the process water.

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Abstract

Die Erfindung stellt einen Dreirohrkondensator, insbesondere Koaxialkondensator für Wärmepumpen, vor, welcher die Erzeugung von Brauch- und Heizwasser mit einer Wärmepumpe ermöglicht. Die Konstruktion schützt das Brauchwasser vor dem heißen Kühlmittel durch Zwischenschaltung des Heizwassers. Es sind Wärmemittel, z.B. Stege, vorgesehen, welche die Wärmeenergie des heißen Kühlmittels durch den Heizungswasserraum in den Brauchwasserraum übertragen.
In der Figur fließt zwischen dem Außenrohr (1) und dem als Wellrohr ausgebildeten Mittelrohr (2) das heiße Kältemittel. Die Übertragung der Wärmeenergie auf das im Innenrohr (3) geführte Brauchwassererfolgt überdie als Wärmebrückenausgebildeten Kupferstege (4).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Dreirohrkondensator für Wärmepumpen, insbesondere Koaxialkondensator.
  • Für die Erzeugung von Brauch- und/oder Heizwasser ist allgemein bekannt, entweder für jedes Medium (Heiz- oder Brauchwasser) eine getrennte Wärmepumpe mit einem Zweirohrkondensator zu verwenden oder mit einer Wärmepumpe und einem Zweirohrkondensator Heizwasser zu erzeugen und dieses über einen Wärmetauscher im Brauchwasserspeicher zu leiten. Diese Verfahren sind sowohl von den Kosten als auch von den schädlichen Taktzeichen her unwirtschaftlich.
  • Mit dem Dreirohrkondensator nach der Erfindung wird es möglich, mit einer Wärmepumpe Heizungs- und Brauchwasser zu erzeugen; dadurch verlängert sich die Laufzeit einer solchen Wärmepumpe.
  • Der Dreirohrkondensator nach der Erfindung wie er in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, löst alle folgenden erfinderischen Aufgaben.
  • Die Wärmeenergie eines heißen Kühlmittels ist auf zwei getrennte Medien, Heiz- und Brauchwasser, zu übertragen.
  • Das Heizwasser ist so zu führen, daß es als Schutzmantel für das Brauchwasser dient.
  • Die übertragung der Wärmeenergie soll auf beide Medien möglichst gleich gut und schnell erfolgen.
  • Der Wasserwiderstand im Heizkreis des Kondensators soll möglichst klein gehalten werden.
  • Im Brauchwasserkreislauf soll kein Kalk ausfallen.
  • Die Kühlung des Kompressors einer Wärmepumpe soll auch mit einem Dreifachkondensator möglich sein.
  • Die mit dem Erfindungsgegenstand zu erzielenden Vorteile sind im wesentlichen bereits aus der Aufgabenstellung zu erkennen und werden bei der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsmöglichkeiten zusätzlich erwähnt.
  • In Figur 1 ist mit (1) das Außenrohr, mit (2) das Mittelrohr und mit (3) das Innenrohr bezeichnet. Die Wärmeübertragung auf das Innenrohr (3) erfolgt durch die Stege 4 und 4a. Die Stege bestehen aus gut wärmeleitendem Material, z.B. Kupfer. Die Stege 4 und 4a können verschiedene Formen haben und sind so zu wählen, daß der Wasserwiderstand für das Heizwasser, welches zwischen den Stegen und den Rohren (2) und (3) fließt,möglichst klein ist. Das Kältemittel fließt zwischen dem Rohr (1) und dem Rohr (2) und überträgt somit die Wärmeenergie auf das Rohr (2), von welcher sie einerseits auf das Heizungswasser und durch die Stege 4 und 4a sowohl auf das Heizungswasser als auch auf das Brauchwasser übertragen wird. Das Brauchwasser fließt im Innenrohr (3). Es ist bei dieser Konstruktion leicht ersichtlich, daß das Kühlmittel auch im Schadensfalle des Mittelrohres (2) nicht in das Brauchwasser kommen kann. Das Kältemittel würde in das Heizungswasser austreten. Es kann dann über das Sicherheitsventil der Heizungsanlage entweichen. Bei längerem Wärmepumpenbetrieb zur Erwärmung von Heizwasser erwärmt sich das Brauchwasser nicht über 55°C, die maximale Temperatur des Heizwassers. Somit fällt aus dem jeweils frisch zugeführten Brauchwasser noch kein Kalk aus.
  • Für Wärmepumpen bietet sich ein Kühlen des Kompressors durch das Kältemittel an. Dieses wird dem Kondensator etwa in der Mitte seiner Länge entnommen, durch eine Ulkühlung in den Sumpf des Kondensators geleitet und in den Kondensator zurückgeführt. Ein solches Verfahren ist am leichtesten möglich, wenn das Kältemittel im Außenrohr geführt wird.
  • Die Figur 2 unterscheidet sich von der Ausführung der Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß das Mittelrohr eine vergrößerte Oberfläche hat und z.B. als Wellrohr ausgeführt ist. Außerdem ist die Anzahl der Stege (4) reduziert.
  • Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Innenrohr (3), welches eine solche Querschnittsform hat, daß eine direkte Wärmeübertragung von (2) nach (3) auf einem Teilumfang des Rohres (2) im Inneren möglich ist.
  • Bei der Figur 4 sind außer der anderen Form des Rohres (3) (Ovalform) Halter (5) für das Rohr (3) vorgesehen.
  • In Figur 5 ist eine Feder (6) vorgesehen, welche das Innenrohr (3) mit seiner äußeren runden Seite an die Innenwand des Rohres (2) preßt.
  • Figur 6 zeigt eine Zwischenwand (7), welche das Mittelrohr (2) in zwei Innenräume aufteilt.
  • Figur 7 zeigt eine Wandverstärkung (8) des Mittelrohres (2). Die Wandverstärkung ist beispielsweise an der Innenseite des Rohres (2) angebracht. Sie dient gleichzeitig zur Aufnahme der Zwischenwand (7).
  • Figur 8 zeigt eine ähnliche Konstruktion mit einer gewölbten Zwischenwand (7).
  • Das Innenrohr (3) kann auf verschiedene an sich bekannte Methoden mit dem Mittelrohr (2) oder mit den Stegen 4 und 4a verbunden werden, wobei darauf zu achten ist, daß die zur Verbindung verwendeten Mittel sehr gute Wärmeleitungszahlen haben. Dies kann durch Löten oder Kleben geschehen. Aber es können auch Preßmethoden zur Anwendung kommen, aber auch Klemmvorrichtungen und Federn sind geeignet. Eine Möglichkeit, das Innenrohr mit Stegen zu versehen, besteht darin, ein Rohr in 3 Zügen einzudrücken, bis das Material an den Stegen sich doppelt aufeinandergelegt hat. Dieses Innenrohr wird darauf in ein bereits gewelltes Mittelrohr geschoben. Um beide Rohre gut wärmeleitend miteinander zu verbinden, wird entweder das Wellrohr nachgerollt oder das Innenrohr aufgedornt oder beide Methoden werden gemeinsam angewandt.
  • Das Wellrohr übernimmt die Energie vom Kältemittel. Das in den Kammern zwischen den Stegen 4 und 4a und den Rohren (2 und 3) geführte Heizungswasser kann sich am Wellrohr direkt erwärmen. Zusätzlich fließt Wärmeenergie über die Stege (4 und 4a) in das Heizwasser. Die Wärmeenergie fließt zu einem kleinen Teil durch das Heizwasser, im wesentlichen aber über die Stege (4 und 4a) zum Brauchwasser im Innenrohr (3). Die Führung des Brauchwassers im Innenrohr (3) bietet den Sicherheitsvorteil, es durch 2 unabhängige Rohre vom Kältemittel zu trennen.
  • Auch bei längerem Betrieb erhitzt sich das Brauchwasser nicht über die Temperatur des Heizwassers von ca. 55°C, so daß beim Brauchwasser noch kein Kalk ausfallen kann.

Claims (9)

1. Dreirohrkondensator für Wärmepumpen, insbesondere Koaxialkondensator, gekennzeichnet durch ein Außenrohr (1), ein Mittelrohr (2) und ein Innenrohr (3), wobei eine gute Wärmeübertragung vom Mittelrohr (2) auf das Innenrohr (3) mittelbar oder unmittelbar stattfindet.
2. Dreirohrkondensator nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch gut wärmeleitende Mittel, z.B. Kupferstege (4 oder 4a), welche das Mittelrohr (2) und das Innenrohr (3) miteinander verbinden und welche eine für einen geringen Wasserwiderstand geeignete Form haben.
3. Dreirohrkondensator nach Patentanspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Mittelrohr (2), mit welchem die Stege (4 oder 4a) als Innenstege eine Einheit bilden.
4. Dreirohrkondensator nach Patentanspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Innenrohr (3), mit welchem die Stege (4 oder 4a) als Außenstege eine Einheit bilden.
5. Dreirohrkondensator nach Patentanspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch getrennte Stege (4 oder 4a), welche mit keinem Rohr (2 oder 3) eine Einheit bilden.
6. Dreirohrkondensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Querschnittform des Innenrohres (3), daß die Außenkrümmung des Innenrohres (3) über eine längere Strecke der Innenkrümmung des Mittelrohres (2) annähernd gleich ist.
7. Dreirohrkondensator nach Anspruch 1 und 6, gekennzeichnet durch eine Trennwand (7) im Mittelrohr (2) und eine Mandverstärkung (8) des Mittelrohres (2) in dem Bereich, der unterhalb der Trennwand liegt.
8. Dreirohrkondensator nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Mittelrohr (2), dessen Oberfläche auf der Außenseite vergrößert ist.
9. Dreirohrkondensator nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch gut wärmeleitende Verbindungsmittel, wie Federn, Klemmen, Kleber, Lötmittel, welche für eine gute wärmeübertragende Verbindung zwischen den Rohrwänden oder den Rohrwänden und den Stegen sorgen.
EP83101328A 1982-02-15 1983-02-11 Dreirohrkondensator für Wärmepumpen, insbesondere Koaxialkondensator Withdrawn EP0086470A1 (de)

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