DE3636392A1 - Heat pump evaporator with air as energy source - Google Patents

Heat pump evaporator with air as energy source

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DE3636392A1
DE3636392A1 DE19863636392 DE3636392A DE3636392A1 DE 3636392 A1 DE3636392 A1 DE 3636392A1 DE 19863636392 DE19863636392 DE 19863636392 DE 3636392 A DE3636392 A DE 3636392A DE 3636392 A1 DE3636392 A1 DE 3636392A1
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Germany
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DE19863636392
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Jogindar Mohan Dr Chawla
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Caldyn Apparatebau GmbH
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Caldyn Apparatebau GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

Three rows of pipes are provided in the horizontal air direction, the first and the third row of pipes being intended for the evaporating refrigerant and the central row of pipes being intended for the warm liquid refrigerant during the thawing process. The warmer refrigerant liquid enters the apparatus at the bottom. This arrangement leads to a compact evaporator construction with optimum thawing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdampfung von Kältemitteln, wobei Energie aus der Umgebungsluft entnommen wird.The invention relates to a device for evaporation of refrigerants, taking energy from the ambient air is removed.

Ventilator belüftete Kältemittelverdampfer, bei welchen die Energie der Umgebungsluft entnommen wird, werden in großer Zahl im Wärmepumpenbetrieb eingesetzt. Bei Luft­ temperaturen um 0°C und darunter, kommt es zur Vereisung der Verdampferoberfläche, wodurch die Wärmeübertragungs­ leistung des Verdampfers sehr stark vermindert wird. Der Betrieb der zwangsbelüfteten Apparate bricht sogar beim Verstopfen der Luftwege durch Vereisung zusammen. Aus diesem Grund hat man vorgeschlagen, statt einem Verdampfer, zwei Verdampfungskreisläufe zu verwenden (DE 33 23 338 A1) und die für die Abtauung benötigte Energie der Kältemittel­ flüssigkeit zu entnehmen (DD 1 33 462 u. DE-OS 31 28 352).Ventilated refrigerant evaporators, in which the energy taken from the ambient air is in large number used in heat pump operation. With air temperatures around 0 ° C and below, icing occurs the evaporator surface, increasing the heat transfer performance of the evaporator is very much reduced. The Operation of the forced-ventilation devices even breaks when Clogging of the airways due to icing together. Out for this reason it has been proposed, instead of an evaporator, to use two evaporation circuits (DE 33 23 338 A1) and the refrigerant energy required for defrosting remove liquid (DD 1 33 462 and DE-OS 31 28 352).

Beim praktischen Betrieb dieser Art von Wärmepumpen mit zwei Verdampfungskreisläufen hat es sich gezeigt, daß hier­ bei sehr große Verdampferoberflächen benötigt werden. Weiter­ hin hat es sich gezeigt, daß die in der Kältemittelflüssig­ keit vorhandene Wärmemenge begrenzt ist und auch nicht aus­ schließlich für die Abtauung verwendet wird; ein sehr gros­ ser Teil dieser Wärme geht an die Umgebung verloren. Je größer die Verdampferoberfläche ist (für eine gegebene Ver­ dampferleistung), umso größer ist die abzutauende Reifmenge. Der Verdampfer selbst mit seinen Kupferrohren und Aluminium­ lamellen, muß bei der Abtauung auch von niedrigen Verdampfungs­ temperaturen bis auf ca. +5°C erwärmt werden. Dieser Wärme­ anteil nimmt mit der Verdampfergröße auch zu; ebenfalls die Verluste an die Umgebung.When using this type of heat pump in practice two evaporation cycles, it has been shown that here are required for very large evaporator surfaces. Next It has been shown that the liquid in the refrigerant existing heat quantity is limited and not sufficient finally used for defrosting; a very big one This part of this heat is lost to the environment. Each larger the evaporator surface (for a given ver steamer output), the greater the amount of frost to be defrosted. The evaporator itself with its copper tubes and aluminum lamellas, must also defrost low evaporation temperatures can be warmed up to approx. + 5 ° C. That warmth proportion also increases with the evaporator size; also the Losses to the environment.

Um eine wirtschaftliche Betriebsweise dieser Wärmepumpen zu erreichen ist es wichtig, daß der Verdampfer kompakt und op­ timal ausgelegt ist. Für einen gegebenen Wärmeübergangs­ Koeffizient zwischen der Luft und der Verdampferoberfläche soll der Verdampfer eine optimale, maximal mögliche Wärme­ stromdichte aufweisen. In der Abtauphase sollen die Wärme­ verluste so niedrig wie möglich gehalten werden.To operate these heat pumps economically it is important that the evaporator is compact and op is designed timally. For a given heat transfer  Coefficient between the air and the evaporator surface the evaporator should have an optimal, maximum possible heat have current density. In the defrosting phase, the heat is supposed to losses are kept as low as possible.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Verdampfer aus drei in der Luftrichtung hintereinander geschalteten Rohrreihen besteht. Die erste und die dritte Rohrreihe sind für Verdampfung ausgelegt; die mittlere Rohr­ reihe ist für die warme Kältemittelflüssigkeit vorgesehen. Warme Kältemittelflüssigkeit tritt in den Apparat von unten ein.This object is achieved according to the invention in that the evaporator from three in a row in the air direction switched rows of pipes. The first and the third Pipe series are designed for evaporation; the middle tube series is intended for the warm refrigerant liquid. Warm refrigerant liquid enters the device from below a.

Diese Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.This invention is described below with reference to an embodiment example explained with reference to the drawing.

Fig. (1) zeigt eine schematische Darstellung der vorgesehenen Rohrreihen im Verdampfer. Nach Fig. (1) tritt das zu ver­ dampfende Kältemittel in die Rohrreihen 1 und 3 ein und wird am Ende des Verdampfers vollständig verdampft. Dieser Ver­ dampfer beginnt an den Rohrreihen 1 und 3 zu vereisen. Nach einer Verdampfungsperiode von etwa 15 Minuten wird der Ver­ dampfer umgeschaltet. Er arbeitet jetzt nicht mehr als Ver­ dampfer, sondern wird mittels Wärme aus der Kältemittel­ flüssigkeit abgetaut. Während des Abtauvorganges tritt das wärmere flüssige Kältemittel unten an Rohrreihe 2 ein (Stelle A in Fig. 1) und verläßt den Apparat oben an der Stelle B. Das Luftgebläse wird hierbei ausgeschaltet. Durch die Wärmeleitung nach vorn zur Rohrreihe 1 und hinten zur Rohrreihe 3, wird die vereiste Fläche abgetaut. Das Wasser tropft nach unten ab. Die untere Verdampferhälfte ist wärmer und es besteht keine Gefahr, daß bereits abgetauter Reif wieder einfriert. Dies wäre der Fall, wenn die warme Flüssigkeit oben am Apparat eintreten würde. Es hat sich gezeigt, daß am Anfang des Ab­ tauvorganges die Reifdicke am Rohr 1 und 3 den natürlichen Windstrom durch den Verdampfer stark abbremst. So werden die Wärmeverluste an die Umgebung gering gehalten. Weiterhin hat sich gezeigt, daß bei der Rohrreihe 2 unten, in den Apparat eingeschlossene erwärmte Luft nach oben steigt und die Wärme an die oberen Rohrreihen abgibt. Dies beschleunigt auch den Abtauvorgang. Für sehr hohe und große Apparate, die in windigen Gegenden im Freien installiert werden, kann es für die Abtauung von Vorteil sein, auf einer Seite des Verdampfers eine Art Jalousie oder eine Plastikfolie anzubringen. Am Anfang des Abtauvorganges wird die Jalou­ sie oder Plastikfolie mit Hilfe eines elektrischen Motors so gespannt, daß der natürliche Windstrom unterbrochen wird. Fig. (1) shows a schematic representation of the rows of pipes provided in the evaporator. According to Fig. (1), the refrigerant to be evaporated enters the rows of pipes 1 and 3 and is completely evaporated at the end of the evaporator. This Ver steamer begins to freeze on rows 1 and 3 . After an evaporation period of about 15 minutes, the evaporator is switched over. It no longer works as a vaporizer, but is thawed from the refrigerant liquid using heat. During the defrosting process, the warmer liquid refrigerant enters the bottom of tube row 2 (point A in Fig. 1) and leaves the apparatus at point B above. The air blower is switched off. The icy surface is defrosted by heat conduction to the front of the row 1 and back to the row 3 . The water drips down. The lower half of the evaporator is warmer and there is no risk that frost that has already been defrosted will freeze again. This would be the case if the warm liquid entered the top of the device. It has been shown that at the beginning of the thawing process, the frost thickness on tubes 1 and 3 strongly brakes the natural wind flow through the evaporator. In this way, heat losses to the environment are kept low. Furthermore, it has been shown that in the tube row 2 below, heated air enclosed in the apparatus rises upwards and releases the heat to the upper rows of tubes. This also speeds up the defrosting process. For very tall and large appliances that are installed outdoors in windy areas, it may be advantageous for defrosting to attach a kind of blind or plastic film on one side of the evaporator. At the beginning of the defrosting process, the Jalou or plastic film is stretched with the help of an electric motor so that the natural wind current is interrupted.

Selbstverständlich können in der Luftrichtung immer wei­ tere drei Rohrreihen nachgeschaltet werden, wobei die erste und dritte für das verdampfende Kältemittel und die mittlere Rohrreihe für die warme Flüssigkeit gedacht ist.Of course, can always be white in the direction of air tere three rows of pipes are connected, the first and third for the evaporating refrigerant and the middle row of pipes is intended for the warm liquid is.

Claims (2)

1. Ventilator belüfteter Wärmepumpenverdampfer bestehend aus zwei Verdampfungskreisläufen mit jeweils einem Verdampfer, wobei der eine Kreislauf in Betrieb ist und die Verdampferfläche des anderen Kreislaufes mit Hilfe der Wärme aus dem flüssigen Kältemittel ab­ getaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer aus drei in der Luftrichtung hinter­ einander geschalteten Rohrreihen besteht, wobei die erste und dritte Rohrreihe für Verdampfung und die mittlere Rohrreihe für die warme Kältemittelflüssig­ keit vorgesehen sind und die warme Kältemittelflüssig­ keit unten in den Apparat eintritt.1. Ventilated heat pump evaporator consisting of two evaporation circuits, each with an evaporator, one circuit is in operation and the evaporator surface of the other circuit is thawed from the liquid refrigerant with the help of heat, characterized in that the evaporator consists of three in the air direction there are series of pipes connected, the first and third rows of pipes for evaporation and the middle row of pipes for the warm refrigerant liquid speed and the warm refrigerant liquid speed enters the bottom of the apparatus. 2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die natürliche Windströmung durch Vorspannen einer Jalousie oder einer Plastikfolie während des Abtauvor­ ganges unterbrochen wird.2. Evaporator according to claim 1, characterized, that the natural wind flow by biasing one Venetian blind or plastic wrap during defrosting ganges is interrupted.
DE19863636392 1986-10-25 1986-10-25 Heat pump evaporator with air as energy source Withdrawn DE3636392A1 (en)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2758737A1 (en) * 1977-12-29 1979-07-05 Siemens Ag Heat pump unit drive - with main medium and cooling medium flow simultaneously supplying heat within evaporator for exchange
DE3323338A1 (en) * 1983-06-29 1985-02-14 Jogindar Mohan Prof. Dr.-Ing. 7505 Ettlingen Chawla Monovalent heat pumps with air as the energy source
DE3434950A1 (en) * 1984-09-22 1986-04-03 Heinrich Dipl.-Ing. 4902 Bad Salzuflen Kesselmeyer System for improving the efficiency of a heat-pump evaporator with simplified ice thawing

Patent Citations (3)

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