DE941485C - Cooling device with water heating - Google Patents

Description

Kühlgerät mit Warmwasserbereitung Die Erfindung bezieht sich auf eine Kälteanlage, insbesondere einen Haus'haltkühlschrank bzw. ähnliche Kühlgeräte, bei welchen die wärmeabgebenden Teile der Kühlmaschine zur Warmwasserbereitung verwendet werden.Cooling device with hot water preparation The invention relates to a Refrigeration system, in particular a household refrigerator or similar cooling devices which the heat-emitting parts of the cooling machine are used to produce hot water will.

Es ist bekannt, Kältemaschinen als Wärmepumpen zu verwenden und damit Warmwasser für den Haushalt oder sonstige Zwecke zu erzeugen. Es sind auch Anlagen dieser Art bekannt, bei denen gleichzeitig die Kälteleistung als auch die Wärmeabgabe einer solchen Wärmepumpe ausgenutzt werden. Bei derartigen Anlagen besteht die größte Schwierigkeit darin, Kälteleistung und Wärmeabgabe so aufeinander abzustimmen, daß sich ein wirtschaftliches Arbeiten der Anlage ergibt. Bei den meisten bekannten Anlagen ist dies jedoch nicht der Fall, da zumeist keine ausreichende Ausnutzung der Kälteleistung erfolgt.It is known to use refrigeration machines as heat pumps and thus To generate hot water for the household or other purposes. There are also plants known of this type, in which the cooling capacity and the heat output at the same time such a heat pump can be used. In such systems there is the largest Difficulty in coordinating cooling capacity and heat output so that an economical operation of the system results. Most of the known ones However, this is not the case with plants, as they are usually not used sufficiently the cooling capacity takes place.

Insbesondere können Anlagen, bei denen der Verflüssiger der Kälteanlage in einem Warmwasserspeicher angebracht ist, bei der bei Haushaltkühlschränken zur Verfügung stehenden Abwärme nicht als wirtschaftlich angesehen werden, da das vom Verflüssiger aufgeheizte Wasser sich im Speicherraum stets auf eine mittlere Temperatur einstellt und nicht die an der Eintrittsstelle des überhitzten Dampfes in den Verflüssiger herrschende hohe Temperatur annehmen kann. Dieser Nachteil kann weitgehend durch Anwendung .eines nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Wärmeaustauschers vermieden werden. Bei einer solchen Anordnung steht das austretende Warmwasser stets mit dem überhitzten Dampf höchster Temperatur im Austausch, und das am unteren Ende des Gegenstrom-Rohrsystems eintretende Kaltwasser hat keine Gelegenheit, .sich mit dem aufgeheizten Wasser zu mischen.In particular, systems in which the condenser of the refrigeration system is attached in a hot water tank, in the case of household refrigerators for The available waste heat cannot be regarded as economical, as that from Condenser heated water is always at a medium temperature in the storage space and not that at the point of entry of the superheated steam into the condenser can assume a prevailing high temperature. This Disadvantage can largely through the use of a heat exchanger that works according to the countercurrent principle be avoided. With such an arrangement, the escaping hot water is always available with the superheated steam of the highest temperature in exchange, and that at the lower end cold water entering the countercurrent pipe system has no opportunity to to mix with the heated water.

Um ein solches Durchlaufsystem wirtschaftlicher zu gestalten, ist bereits vorgeschlagen worden, bei einem Kühlschrank des Kompressortyps den Motor-Kompressor vollständig zu kapseln und mit einem solchen Gegenstrom-Rohrsystem eng zu koppeln, damit auch .die Abwärme dieses Motorverdichters mitausgenutzt wird. Obwohl die Wärmeausbeute einer solchen Anordnung sehr gut ist, hat sich doch gezeigt, daß infolge der besonders hohen Herstellungskosten für ein konzentrisches Rohrsystem diese Anordnung bei Haushaltkühlschränken so teuer würde, daß ihre Rentabilität in Frage gestellt ist.In order to make such a throughput system more economical, has already been proposed in a compressor-type refrigerator, the motor-compressor to be completely encapsulated and to be closely coupled with such a countercurrent pipe system, so that the waste heat from this motor compressor is also used. Although the heat output Such an arrangement is very good, but it has been shown that as a result of the particularly high manufacturing costs for a concentric pipe system this arrangement in household refrigerators would be so expensive that their profitability is in question.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Warmwasserbereitung durch Ausnutzung der Abwärme eines Haushaltkühlschrankes zu schaffen, welche unter Wahrung der Vorteile des vorstehend beschriebenen Durchlauferhitzerprinzips in ihrer Herstellung wesentlich billiger ist und sich ohne größereri° zusätzlichen Aufwand zu den vorhandenen Einrichtungen 'des Haushaltkühlschrankes realisieren läßt.The invention is based on the object of an arrangement for heating water by utilizing the waste heat of a household refrigerator to create which under Preservation of the advantages of the flow heater principle described above in their Production is much cheaper and without majori ° additional effort to the existing facilities' of the household refrigerator can be realized.

Erfindungsgemäß dient als Wärmeaustauscher ein wassergefüllter Kessel, der durch wärmedämmende Trennwände in mehrere Abteilungen unterteilt ist, wobei durch alle Abteilungen dieVerflüssigerrohrschlange so geführt ist, daß sich eine gegenstromähnliche Führung von Wasser und Kältemittel ergibt. Dabei wird man zweckmäßig die Abteilung, die von dem wärmsten Teil der Verflüssigerschlange durchsetzt ist, und der demzufolge das Warmwasser entnommen wird, so bemessen, daß ihr Wasserinhalt etwa der bei einer Entnahme maximal benötigten Wassermenge entspricht.According to the invention, a water-filled boiler serves as the heat exchanger, which is divided into several compartments by insulating partitions, whereby the condenser coil is routed through all departments in such a way that one countercurrent-like flow of water and refrigerant results. In doing so, one becomes expedient the compartment with the warmest part of the condenser coil, and the consequently the hot water is taken, sized so that their water content corresponds approximately to the maximum amount of water required for a withdrawal.

Dem Kessel selbst gibt man vorteilhaft eine zylindrische Form und bildet die einzelnen Abteilungen durch konzentrische Trennwände aus schlecht wärmeleitendem und nicht hygroskopischem Material, die nur durch die Verflüssigerschlange an einzelnen Stellen durchsetzt werden. Um den Durchfluß des- Wassers aus einer Abteilung in die andere zu ermöglichen, wird in jeder Trennwand mindestens ein von oben nach unten verlaufendes Rohr vorgesehen, in das. oben das Wasser von der äußeren Abteilung eintritt, und aus dem es unten in die nächste innere Abteilung eintritt. Als wärmedämmender und nicht Wasser aufnehmender Werkstoff für die Trennwände kann beispielsweise ein Schaumstoff .auf Kunststoffbasis, insbesondere auf Styrolbasis, verwendet werden., dessen Poren zweckmäßig in sich geschlossen sind, sö daß. der Schaumstoff undurchlässig für Wasser ist.., In diesen Schaumstoff können die Umlenkungsrohre für das Wasser von vornherein eingeschäumt sein, oder es kann ein entsprechender rohrähnlicher Kanal in der Schaumstoffwandung ausgespart sein. Die Innenwand des Kessels wird ebenfalls mit einem wärmedämmenden Stoff ausgekleidet.The boiler itself is advantageously given a cylindrical shape and forms the individual departments with concentric partitions made of poorly heat-conducting and non-hygroscopic material that only passes through the condenser coil to individual Bodies are enforced. To control the flow of water from a department in To enable the other, there will be at least one top-down in each partition There is a pipe at the bottom, into which the water from the outer compartment is at the top enters, and from which it enters the next inner compartment below. As a heat insulating one and non-water-absorbing material for the partition walls can, for example, be a Plastic-based foam, in particular styrene-based, can be used., whose pores are expediently closed, so that. the foam impermeable for water is .., The deflection pipes for the water can be placed in this foam be foamed in from the start, or a corresponding pipe-like one can be used Channel be recessed in the foam wall. The inside wall of the boiler will also lined with a heat-insulating material.

Bei einer solchen Plusbildung des Wärmeaustauschers wird praktisch die gleiche Wirkung erzielt wie mit dem eingangs erwähnten Gegenstrom-Durchlauferhitzer in Gestalt konzentrischer Rohrleitungen. Durch die Unterteilung in mehrere Abteilungen, die untereinander nur durch die eine senkrechte Rohrleitung in der Trennwand in Verbindung stehen, wird ein Temperaturausgleich innerhalb der gesamten, im' Kessel ' befindlichen Wassermenge weitgehend verhindert, und es kann aus der innersten, durch die umgebenden Abteilungen am stärksten vor Wärmeableitung geschützten Abteilung, in welche bei jeder neuen Aufheizung zuerst und außerdem die größte Wärmemenge vom Verflüssiger abgegeben wird, Wasser verhältnismäßig hoher Temperatur ,abgezapft werden. Die Fertigung eines solchen Wärmeaustauschers ist dabei, wie ohne weiteres einleuchten dürfte, wesentlich einfacher und billiger als die einer konzentrischen Doppelrohrschlange. Außerdem sind die Wärmeverluste infolge der Schutzwirkung der einander umhüllenden Abteilungen geringer als bei einer nackten Doppelrohrschlange.With such a plus formation of the heat exchanger becomes practical achieves the same effect as with the countercurrent flow heater mentioned at the beginning in the form of concentric pipelines. By subdividing into several departments, the only one vertical pipe in the partition wall in There will be a temperature equalization within the whole, in the 'boiler 'the amount of water located is largely prevented, and it can come from the innermost, department most protected from heat dissipation by the surrounding departments, in which with each new heating first and also the greatest amount of heat from Condenser is dispensed, water at a relatively high temperature, tapped will. The production of such a heat exchanger is as easy as can be should be obvious, much easier and cheaper than a concentric one Double pipe coil. In addition, the heat losses due to the protective effect of the enveloping compartments less than in the case of a bare double pipe snake.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Vielmehr läßt sich der Aufbau eines solchen Wärmeaustauschers in mannigfaltiger Weise abwandeln, ohne das den Erfindungsgedanken bildende Prinzip der Unterteilung des Wasserraumes in voneinander durch wärmedämmende Wände getrennte Abteilungen zu verlassen.In the figure, an embodiment of the invention is shown, however, to which the invention is not limited. Rather, the structure modify such a heat exchanger in various ways without the The principle of the subdivision of the water space into one another, forming the idea behind the invention to leave departments separated by insulating walls.

Dem Ausführungsbeispiel ist ein Kühlschrank des Kompressortyps zugrunde gelegt. Dabei ist, um die Abwärme des Motorkompressors mit- auszunutzen, dieses Aggregat vollständig gekapselt und in den Wärmeaustauscher mit eingebaut. In der Abbildung ist mit r der Kessel bezeichnet, der eine wärmeisolierende Ausklaidung 2 besitzt. Durch zwei konzentrische Trennwände 3 und q. ist der Kessel in drei voneinander vollständig getrennte Abteilungen I, II und III unterteilt. In die innerste Abteilung I ist der Motorkompressor 5 eingebaut, der nur mit seiner unteren, die KältemittelzuführungKE und die elektrischen Anschlüsse aufweisenden 'Abdeckkappe durch den Kesselboden nach außen hindurchtriit.,Aus dem Kompressor tritt das heiße Gas in den in der Abteilung I angeordneten Teil der Verflüssigerrohrschlange.6 ein, deren Ende nahe dem Kesselboden die Trennwand 3 durchsetzt. In Abteilung II setzt sich die Verflüssigerschlange wieder fort, von oben nach unten verlaufend, ebenso in Abteilung III, aus der sie bei KA den Kessel verläßt. Der Wasserdurchfluß verläuft in urngekehrter Richtung. Bei WE tritt das Wasser in die Abteilung II ein, durchströmt diese (bei Wasserentnahme) nach oben, _wo es in cLaS in der Wand q. angeordnete Rohr 7 eintritt. Am unteren Ende des Rohres 7 geht das Wasser 'in, die Abteilung II über, durchströmt diese Abteilung ebenfalls nach oben und wird von dort über das Rohr 8 in der Wand 3 in die innerste Abteilung I geleitet, die es schließlich als Warmwasser bei WA verläßt.The embodiment is based on a compressor type refrigerator. In order to use the waste heat from the motor compressor, this unit is completely encapsulated and built into the heat exchanger. In the figure, r denotes the boiler, which has a heat-insulating cladding 2. By two concentric partitions 3 and q. the boiler is divided into three completely separate compartments I, II and III. In the innermost compartment I, the motor compressor 5 is installed, which only passes through the bottom of the boiler with its lower cover cap, which has the refrigerant supply KE and the electrical connections. The hot gas escapes from the compressor into the part of the Condenser tube coil.6, the end of which passes through the partition 3 near the boiler bottom. The condenser coil continues in section II, running from top to bottom, as well as in section III, from which it leaves the boiler at KA. The water flow runs in the opposite direction. At WE , the water enters compartment II, flows through it (when water is withdrawn) upwards, where it is in cLaS in the wall q. arranged pipe 7 enters. At the lower end of the pipe 7, the water 'goes into' Department II, flows through this department also upwards and is passed from there via the pipe 8 in the wall 3 into the innermost department I, which it finally leaves as hot water at WA .

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Wärmeaustauscher für Kühlschränke oder Kühlgeräte, insbesondereHaushaltkühlschränke, bei denen die Kältemaschine als Wärmepumpe zur Warmwassererzeugung benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeaustauscher ein wassergefüllter Kessel dient, der durch wärmedämmende Trennwände in mehrere Abteilungen unterteilt ist, und daß durch alle Abteilungen die Verflüssiger-Rohrschlange so geführt ist, daß sich eine gegenstromähnliche Führung von Wasser und Kältemittel ergibt. PATENT CLAIMS: i. Heat exchangers for refrigerators or cooling devices, especially household refrigerators where the refrigeration machine is used as a heat pump Hot water generation is used, characterized in that as a heat exchanger a water-filled boiler is used, which is divided into several by means of heat-insulating partition walls Divisions is divided, and that through all divisions the condenser coil is performed so that a countercurrent-like flow of water and refrigerant results. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abteilung, welche von dem wärmsten Teil der Verflüssigerschlange durchsetzt ist und aus der die Wasserentnahme erfolgt, so bemessen ist, daß der Wasserinhalt etwa der bei einer Entnähme maximal benötigten Wassermenge entspricht. 2. Heat exchanger according to claim i, characterized in that the department which is penetrated by the warmest part of the condenser coil and from the the water is withdrawn, is dimensioned so that the water content is about that of a Withdraw the maximum amount of water required. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Abteilungen durch konzentrische Trennwände gebildet werden, die je nur an wenigen Stellen, vorzugsweise nur an einer Stelle von der Verflüssigerschlange durchsetzt werden. q.. 3. Heat exchanger according to claim i and z, characterized in that the individual departments by concentric Partitions are formed, each only in a few places, preferably only in one Point to be penetrated by the condenser coil. q .. Wärmeaustauscher nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung des Wassers von einer Abteilung zur anderen mit Hilfe mindestens eines in jeder Trennwand in senkrechter -Richtung verläufenden Rohres erfolgt, in welches das Wasser -von der äußeren Abteilung oben eintritt, und aus dem es unten in die folgende innere Abteilung übertritt. Heat exchanger after Claim i to 3, characterized in that the deflection of the water from one Department to another with the help of at least one in each partition in vertical -Directional pipe takes place in which the water -from the outer department enters above, and from which it passes below into the following internal compartment. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß in die innerste, das wärmste Wasser führende Abteilung der vollkommen gekapselte Motorkompressor des Kühlschrankes eingesetzt ist. 5. Heat exchanger according to claim i to g, characterized in that in the innermost, the warmest water-carrying section is the fully enclosed motor compressor of the refrigerator is inserted. 6. Wärmeaustauscher nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände aus einem wärmedämmenden und nicht hygroskopischen Werkstoff bestehen. 6. Heat exchanger according to claim i to 5, characterized characterized in that the partitions are made of a heat-insulating and non-hygroscopic Material. 7. Wärmeaustauscher nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Trennwände ein Schaumstoff auf Kunststoffbasis,- insbesondere Styrolbasis, verwendet ist. B. Wärmeaustauscher nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Umlenkung des Wassers von einer Abteilung zur anderen dienenden Rohre in den Schaumstoff selbst eingeformt bzw. in der Schaumstoff wand als Kanäle ausgespart sind. g. Wärmeaustauscher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselwand mit einem wärmedämmenden Stoff ausgekleidet ist.7. Heat exchanger according to claim i to 6, characterized in that that as a material for the partitions a plastic-based foam, - in particular Styrene-based. B. Heat exchanger according to claim 4 and 7, characterized in that that the pipes used to divert the water from one department to the other molded into the foam itself or recessed as channels in the foam wall are. G. Heat exchanger according to claim i, characterized in that the boiler wall is lined with a heat insulating material.