EP1746362A2 - Wärmetauscher zwischen einem Kältemittel einer Wärmepume und Brauchwasser - Google Patents

Wärmetauscher zwischen einem Kältemittel einer Wärmepume und Brauchwasser Download PDF

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EP1746362A2
EP1746362A2 EP06450102A EP06450102A EP1746362A2 EP 1746362 A2 EP1746362 A2 EP 1746362A2 EP 06450102 A EP06450102 A EP 06450102A EP 06450102 A EP06450102 A EP 06450102A EP 1746362 A2 EP1746362 A2 EP 1746362A2
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    • F24H1/208—Water-storage heaters with immersed heating elements, e.g. electric elements or furnace tubes with tubes filled with heat transfer fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D1/0472—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being helically or spirally coiled
    • F28D1/0473—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being helically or spirally coiled the conduits having a non-circular cross-section

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger between a refrigerant of a heat pump and service water with a helically bent conduit for the refrigerant.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a heat exchanger between a refrigerant of a heat pump and service water, which manages without additional heat transfer and the required security offers that possibly occurring leakage of the refrigerant can not get into the hot water.
  • the invention solves this problem by the fact that the conduit for the refrigerant used with clearance in a protective tube and is flattened with the protective tube under a mutual engagement in a respect to the tube axis opposite peripheral region transverse to the screw axis.
  • the protective tube encloses the conduit for the refrigerant of the heat pump, any occurring leakage of the refrigerant is collected by the protective tube and therefore can not get into the service water, so that a direct heat exchange between the refrigerant and the service water is possible, if for a corresponding heat transfer provided by the conduit of the refrigerant to the protective tube.
  • This heat transfer is obtained in a simple manner in that the two tubes inserted into one another with play are pressed flat on opposite sides relative to the tube axis and, due to this deformation, lie flat against one another in opposite circumferential regions. These contact surfaces along the entire turns ensure sufficient heat transfer from the conduit for the refrigerant to the protective tube, via which the process water is heated.
  • the clearance between the two tubes allows for easy insertion of the conduit into the protective tube before the nested tubes are bent. This game is to be dimensioned so that a corresponding contact surface is achieved when squeezing the tubes.
  • the remaining space between the contiguous due to the common flattening tubes can be at least partially filled with a thermally conductive material to improve the heat transfer from the conduit to the protective tube in addition.
  • the conduit can first be inserted with clearance into a protective tube and then helically bent together with the protective tube, wherein the protective tube and the conduit are pressed against one another under a flattening transverse to the screw axis.
  • a hot water tank 1 is provided with an attached heat pump whose refrigerant circuit comprises a protruding into the hot water tank 1 heat exchanger 3.
  • This heat exchanger 3 has a helix in several turns coiled tube 4, which is composed as shown in FIG. 2 of an inner conduit 5 and an outer protective tube 6. Both the conduit 5 and the protective tube 6 are formed as smooth tubes. The arrangement is made such that the inner conduit 5, in which the heated in the heat pump 2 refrigerant flows, is used with play in the outer protective tube 6, but that due to a common flattening of the two tubes 5, 6 transverse to the screw axis.
  • the coil 4 includes a conduit 5 for the refrigerant of the heat pump enclosing the protective tube 6 so that in case of leakage of the conduit 5, the leakage is absorbed by the protective tube 6 and do not get into the hot water of the hot water tank 1 can.
  • accumulated leakage can also be detected to indicate the leakage of the refrigerant circuit.

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Abstract

Es wird ein Wärmetauscher (3) zwischen einem Kältemittel einer Wärmepumpe (2) und Brauchwasser mit einem schraubenförmig gebogenen Leitungsrohr (5) für das Kältemittel beschrieben. Um ein Austreten von Leckage des Kältemittels in das Brauchwasser zu unterbinden, wird vorgeschlagen, daß das Leitungsrohr (5) für das Kältemittel mit Spiel in ein Schutzrohr (6) eingesetzt und mit dem Schutzrohr (6) unter einer gegenseitigen Anlage in einem bezüglich der Rohrachse gegenüberliegenden Umfangsbereich quer zur Schraubungsachse (7) abgeflacht ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher zwischen einem Kältemittel einer Wärmepumpe und Brauchwasser mit einem schraubenförmig gebogenen Leitungsrohr für das Kältemittel.
  • Um Brauchwasser in einem Brauchwasserspeicher im Wärmeaustausch zu erwärmen, ist es bekannt, in den Brauchwasserspeicher eine in mehreren Windungen schraubenförmig gebogene Rohrschlange für einen erwärmten Wärmeträger einzusetzen. Wird als Wärmeträger das Kältemittel einer Wärmepumpe eingesetzt, so besteht die Gefahr, daß bei einem Leckwerden der Rohrschlange Kältemittel in das Brauchwasser gelangt. Aus diesem Grunde wird der Wärmeaustausch nicht unmittelbar zwischen dem Kältemittel der Wärmepumpe und dem Brauchwasser durchgeführt, sondern über einen zusätzlichen Wärmeträger, üblicherweise Wasser, so daß eine allenfalls auftretende Leckage des Kältemittels höchstens den zusätzlichen Wärmeträger, nicht aber das Brauchwasser verunreinigt werden kann, das im Wärmeaustausch mit dem zusätzlichen Wärmeträger erwärmt wird. Nachteilig ist allerdings der damit verbundene Konstruktionsaufwand, weil für einen Wärmeaustausch einerseits zwischen dem erwärmten Kältemittel und dem zusätzlichen Wärmeträger und anderseits zwischen dem zusätzlichen Wärmeträger und dem Brauchwasser gesorgt werden muß.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher zwischen einem Kältemittel einer Wärmepumpe und Brauchwasser zu schaffen, der ohne zusätzlichen Wärmeträger auskommt und die erforderliche Sicherheit bietet, daß gegebenenfalls auftretende Leckage des Kältemittels nicht in das Brauchwasser gelangen kann.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Leitungsrohr für das Kältemittel mit Spiel in ein Schutzrohr eingesetzt und mit dem Schutzrohr unter einer gegenseitigen Anlage in einem bezüglich der Rohrachse gegenüberliegenden Umfangsbereich quer zur Schraubungsachse abgeflacht ist.
  • Da das Schutzrohr das Leitungsrohr für das Kältemittel der Wärmepumpe umschließt, wird eine allenfalls auftretende Leckage des Kältemittels vom Schutzrohr aufgefangen und kann daher nicht in das Brauchwasser gelangen, so daß ein unmittelbarer Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Brauchwasser möglich wird, wenn für einen entsprechenden Wärmeübergang vom Leitungsrohr des Kältemittels auf das Schutzrohr gesorgt wird. Dieser Wärmeübergang ergibt sich in einfacher Weise dadurch, daß die beiden mit Spiel ineinandergesteckten Rohre auf einander bezüglich der Rohrachse gegenüberliegenden Seiten flachgedrückt werden und sich aufgrund dieser Verformung in gegenüberliegenden Umfangsbereichen flächig aneinander legen. Diese Berührungsflächen entlang der gesamten Windungen stellen einen ausreichenden Wärmeübergang vom Leitungsrohr für das Kältemittel zum Schutzrohr sicher, über das das Brauchwasser erwärmt wird. Das Spiel zwischen den beiden Rohren erlaubt ein einfaches Einführen des Leitungsrohres in das Schutzrohr, bevor die ineinandergesteckten Rohre gebogen werden. Dieses Spiel ist so zu bemessen, daß beim Zusammendrücken der Rohre eine entsprechende Berührungsfläche erreicht wird.
  • Der verbleibende Zwischenraum zwischen den aufgrund der gemeinsamen Abflachung aneinanderliegenden Rohre kann zumindest teilweise mit einem wärmeleitenden Werkstoff ausgefüllt werden, um den Wärmeübergang vom Leitungsrohr auf das Schutzrohr zusätzlich zu verbessern.
  • Zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit einem schraubenförmig gebogenen Leitungsrohr für das Kältemittel der Wärmepumpe kann das Leitungsrohr zunächst mit Spiel in ein Schutzrohr eingeführt und dann gemeinsam mit dem Schutzrohr schraubenförmig gebogen werden, wobei das Schutzrohr und das Leitungsrohr unter einer Abflachung quer zur Schraubenachse aneinandergedrückt werden. Bei einer entsprechenden Abstimmung des Spiels zwischen den beiden Rohren kann die beim Biegen der ineinandergesteckten Rohre zwangsläufig auftretende Querschnittsverformung dazu genützt werden, die für das gegenseitige Anlegen der beiden Rohre erforderliche Abflachung zu erreichen, ohne einen zusätzlichen Bearbeitungsvorgang vorsehen zu müssen.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen Brauchwasserspeicher mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher in einem schematischen Längsschnitt und
    Fig. 2
    den Wärmetauscher ausschnittsweise im Bereich einiger Windungen in einem Schnitt in einem größeren Maßstab.
  • Gemäß der Fig. 1 ist ein Brauchwasserspeicher 1 mit einer aufgesetzten Wärmepumpe vorgesehen, dessen Kältemittelkreis einen in den Brauchwasserspeicher 1 ragenden Wärmetauscher 3 umfaßt. Dieser Wärmetauscher 3 weist eine in mehreren Windungen schraubenförmig gebogene Rohrschlange 4 auf, die sich gemäß der Fig. 2 aus einem inneren Leitungsrohr 5 und einem äußeren Schutzrohr 6 zusammensetzt. Sowohl das Leitungsrohr 5 als auch das Schutzrohr 6 sind als Glattrohre ausgebildet. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß das innere Leitungsrohr 5, in dem das in der Wärmepumpe 2 erwärmte Kältemittel strömt, mit Spiel in das äußere Schutzrohr 6 eingesetzt ist, daß aber aufgrund einer gemeinsamen Abflachung der beiden Rohre 5, 6 quer zur Schraubungsachse 7 das Schutzrohr 6 in einander bezüglich der Rohrachse gegenüberliegenden Umfangsbereichen am Leitungsrohr 5 flächig anliegt, so daß trotz des Spiels zwischen den beiden Rohren 5 und 6 für einen guten Wärmeübergang gesorgt ist. Die gegenseitige Anlage der beiden Rohre 5, 6 aneinander wird beim Biegen der mit Spiel ineinandergesteckten Rundrohre 5, 6 erreicht, ohne daß hiefür ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt erforderlich wäre. Die strichpunktiert in der Fig. 2 lich wäre. Die strichpunktiert in der Fig. 2 angedeuteten Rundrohre 5 und 6, die vor dem gemeinsamen Biegen mit Spiel ineinandergesteckt werden, werden beim gemeinsamen Biegen quer zur Schraubungsachse 7 im Sinne einer Abflachung auf einander bezüglich der Rohrachsen gegenüberliegenden Seiten verformt, was unter einem Ausgleich des vorhandenen Spiels quer zur Schraubungsachse 7 zur gegenseitigen Anlage der Rohre führt.
  • Es wird somit ein Wärmetauscher 3 erhalten, dessen Rohrschlange 4 ein das Leitungsrohr 5 für das Kältemittel der Wärmepumpe umschließendes Schutzrohr 6 umfaßt, so daß bei einem allfälligen Leckwerden des Leitungsrohres 5 die Leckage vom Schutzrohr 6 aufgenommen wird und nicht in das Brauchwasser des Brauchwasserspeichers 1 gelangen kann. Im Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 5, 6 angesammelte Leckage kann darüber hinaus detektiert werden, um das Leckwerden des Kältemittelkreises anzuzeigen. Es ist aber auch möglich, den verbleibenden Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 5, 6 mit einem wärmeleitfähigen Werkstoff zumindest teilweise auszufüllen, um den Wärmeübergang vom Leitungsrohr 5 auf das Schutzrohr 6 zu verbessern. Dieser wärmeleitende Werkstoff soll naturgemäß gesundheitlich unbedenklich sein.

Claims (3)

  1. Wärmetauscher zwischen einem Kältemittel einer Wärmepumpe und Brauchwasser mit einem schraubenförmig gebogenen Leitungsrohr für das Kältemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr (5) für das Kältemittel mit Spiel in ein Schutzrohr (6) eingesetzt und mit dem Schutzrohr (6) unter einer gegenseitigen Anlage in einem bezüglich der Rohrachse gegenüberliegenden Umfangsbereich quer zur Schraubungsachse (7) abgeflacht ist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Zwischenraum zwischen dem äußeren Schutzrohr (6) und dem inneren Leitungsrohr (5) zumindest teilweise mit einem wärmeleitenden Werkstoff ausgefüllt ist.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Leitungsrohr für das Kältemittel der Wärmepumpe schraubenförmig in mehreren Windungen gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr (5) mit Spiel in ein Schutzrohr (6) eingeführt und dann gemeinsam mit dem Schutzrohr (6) schraubenförmig gebogen wird, wobei das Schutzrohr (6) und das Leitungsrohr (5) unter einer Abflachung quer zur Schraubungsachse (7) aneinandergedrückt werden.
EP06450102A 2005-07-22 2006-07-19 Wärmetauscher zwischen einem Kältemittel einer Wärmepume und Brauchwasser Withdrawn EP1746362A3 (de)

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