DE963180C - Heating or cooling system for residential buildings - Google Patents

Description

Heiz.- oder Kühlanlage für Wohngebäude Die Erfindung bezieht sich auf eine Heiz- oder Kühlanlage für- Räume von Wohngebäuden, die ein geschlossenes Rohrnetz aufweist, das eine bei niedriger Temperatur verdampfende Kühlflüssigkeit enthält und mit Verdampfer- und Kondensatorrohrschlangen, einem Kompressor und einem Entspannungsventil versehen ist, wobei im Falle einer Heizanlage die Kondensatorrohrschlange zur Abgabe der beim Kondensieren der Kühlflüssigkeit bzw. des Kühlmitteldampfes frei werdenden Wärme für die Raumheizung oder im Falle einer Kühlanlage die Verdampferrohrschlange zur Aufnahme der zum Verdampfen des Kühlmittels erforderlichen Wärme aus der Raumluft und damit verbundenen Kühlung des Raumes dient.Heating or cooling system for residential buildings The invention relates on a heating or cooling system for rooms in residential buildings that have a closed Has pipe network, which evaporates at a low temperature cooling liquid contains and with evaporator and condenser coils, a compressor and a Expansion valve is provided, in the case of a heating system, the condenser coil for the release of the condensation of the coolant or coolant vapor The heat released for space heating or, in the case of a cooling system, the evaporator coil to absorb the heat required to evaporate the coolant from the room air and the associated cooling of the room.

Eine derartige Anlage arbeitet bei Verwendung zum Kühlen von Wohnräumen in ähnlicher Weise wie die zum Betrieb von Kühlschränken oder Kühlräumen bekannten Anlagen, bei denen der Verdampfer ebenfalls in dem zu kühlenden Raum angeordnet ist und :die zum Verdampfen des Kühlmittels benötigte Wärme dem umgebenden Raum entzieht, der dadurch kälter wird. Um die Kälte zu speichern und den Raum auch dann kühl zu halten, wenn die Umwälzung des Kühlmittels durch den Kompressor zeitweilig unterbleibt, hat man bereits vorgeschlagen, die Verdampferrohre in einem mit Sole gefüllten Behälter unterzubringen, in dem die Sole auf eine entsprechend niedrige Temperatur während der Betriebszeit des Kompressors abgekühlt wird, ohne dabei zu frieren, da dies die Gefahr einer Sprengung des Solebehälters nach sich ziehen würde. Der Salebehälter hat hierbei also die Aufgabe, den zu kühlenden Raum während gelegentlicher Betriebsunterbrechung des Kühlmittelkreislaufes oder zur Ermöglichung einer zeitweisen Betriebsunterbrechung des Kühlmittelkreislaufes zwecks Verringerung der aufzuwendenden Antriebsleistung für den Kompressor gegen Wiedererwärmung zu schützen. Grundsätzlich arbeiten derartige Kühlanlagen im Kühlkreislauf mit Druck- und Temperaturverhältnissen, die .darauf' ausgerichtet sind, die mit solchen Anlagen ausgerüsteten Räume auf eine Temperatur zu kühlen, die wesentlich unterhalb der normalen Wohnraumtemperatur liegt. Demgemäß tritt auch an den Verdampfern oder den sie umschließenden Solebehältern Eisbildung auf.Such a system works when used to cool living spaces in a similar way to those known for operating refrigerators or cold rooms Systems in which the evaporator is also located in the room to be cooled and: the heat required to evaporate the coolant in the surrounding space withdraws, which becomes colder as a result. To save the cold and then the space too to keep cool when the circulation of the refrigerant through the compressor is intermittent omitted, it has already been proposed that the evaporator tubes in one with brine To accommodate filled container, in which the brine to a correspondingly low Temperature is cooled down during the operating time of the compressor, without doing so freeze, as this would cause the brine tank to explode. The sale container has the task of keeping the room to be cooled during occasional Interruption of operation of the coolant circuit or for Enabling a temporary interruption of operation of the coolant circuit for the purpose of reduction the drive power to be used for the compressor against rewarming protection. Basically, such cooling systems work in the cooling circuit with pressure and temperature conditions that are "geared towards" those with such systems to cool equipped rooms to a temperature well below the normal living room temperature. Accordingly also occurs on the evaporators or the ice formation in the brine tanks surrounding them.

Im Unterschied dazu soll eine Anlage nach einem anderen Vorschlag hinsichtlich des Kühlmittelkreislaufes unter Druck- und Temperaturverhältnissen arbeiten, die auf eine Temperierung von Wohnräumen ausgerichtet sind. Hierfür steht nur ein vermindertes Wärmegefälle zur Verfügung. Um dennoch mit einem verminderten Aufwand an Rohrleitungen für den Kondensator einer Heizanlage oder für den Verdampfer einer Raumkühlanlage auszukommen, wurde bereits vorgeschlagen, die Kondensatörrohrschlange der Heizanlage bzw. die Verdampferrohrschlange der Kühlanlage in einer ruhenden Flüssigkeit anzuordnen, die eine wesentlich höhere Verdampfungsternperatur aufweist als die im Kühlmittelsystem befindliche Kühlflüssigkeit, und diese Flüssigkeit durch ein zusätzliches Lei.tungssystern einem Heiz-oder Kühlkörper zuzuführen.In contrast to this, a system should be based on a different proposal with regard to the coolant circuit under pressure and temperature conditions work that is geared towards the temperature control of living spaces. This stands for only a reduced heat gradient is available. To nonetheless with a diminished Expenditure on pipelines for the condenser of a heating system or for the evaporator A room cooling system to get by has already been proposed, the condenser tube coil the heating system or the evaporator coil of the cooling system in a dormant To arrange liquid that has a much higher evaporation temperature than the coolant in the coolant system, and this liquid through to feed an additional line system to a heating or cooling body.

Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung einer solchen Heiz- oder Kühlanlage für Wohnräume und kennzeichnet sich dadurch, daß bei Verwendung als Heizanlage die Kondensatorrohrschla.nge und bei Verwendung als Kühlanlage die Verdampferrohrschlange in einem flachen, mit Wasser gefüllten Behälter angeordnet ist, der zur direkten Beheizung bzw. Kühlung der zu temperierenden Raumluft dient und an der Decke oder an den Raumwänden angebracht ist. Zum Unterschied zu den bekannten Solebehältern, die man beim Betrieb von Kühlräumen als Kältespeicher verwendet, um einen intermittierenden Betrieb des Kühlmittelkreislaufes zu ermöglichen:, hat die Verwendung eines flachen, mit Wasser gefüllten Behälters, der bei einer Kühlanlage nach der Erfindung die Verdampferrohrschlange umgibt, die Aufgabe und den Vorteil, die von der Raumluft berührte Wärmedurchgangsfläche auf einfache und billige Weise zu vergrößern, wobei die in der Raumluft enthaltene Wärme durch das in dem flachen Behälter enthaltende Wasser an die Verdampf errohrschlange des Kühlm,ittelkreislaufes übertragen wird und die vom Kühlmittelkreislauf erzeugte, niedrige Wassertemperatur sich auf einer großen Wärmedurchgangsfläche der Raumluft mitteilt. Ist beim Betrieb als Heizanlage die Kondensatorrohrschlange des Kühlmittelkreislaufes, die die beim Kondensieren des Kühlmittels frei werdende Wärme an die Raumluft abgeben soll, in einem mit Wasser gefüllten, flachen Behälter unmittelbar in dem zu erwärmenden Raum angeordnet, so wird auch hier die erzeugte Wärme zunächst dem Wasserinhalt des Behälters mitgeteilt und von dem Wasser mit einer gegen die Oberfläche der Kondensatorrohrschlange stark vergrößerten Wärmedurchgangsfläche unter Vermeidung von Leitungs- und Wärmeverlusten eines zusätzlichen Umwälzungssystems an die Luft des zu erwärmenden Raumes übertragen. In beiden Fällen kann der Kühlmittelkreislauf daher mit besonders niedrigem Temperaturgefälle arbeiten.The invention relates to a further development of such Heating or cooling system for living rooms and is characterized by the fact that when used as a heating system the condenser pipe loop and when used as a cooling system the Evaporator coil arranged in a shallow container filled with water which is used for direct heating or cooling of the room air to be tempered and is attached to the ceiling or to the walls of the room. In contrast to the known Brine tanks that are used as cold storage when operating cold rooms, to enable intermittent operation of the coolant circuit :, has the use of a shallow container filled with water, which is the case with a cooling system according to the invention, the evaporator coil surrounds the task and advantage the heat transfer surface in contact with the room air in a simple and cheap way to enlarge, whereby the heat contained in the room air by that in the flat Container containing water to the evaporator pipe coil of the cooling medium circuit and the low water temperature generated by the coolant circuit is communicated to the room air over a large heat transfer surface. Is in operation as a heating system, the condenser tube coil of the coolant circuit, which the Condensation of the coolant should release heat released into the room air, in a flat container filled with water directly in the room to be heated arranged, so here too the heat generated is initially the water content of the container communicated and from the water with one against the surface of the condenser coil greatly enlarged heat transfer surface while avoiding conduction and heat losses an additional circulation system transferred to the air of the room to be heated. In both cases, the coolant circuit can therefore have a particularly low temperature gradient work.

In derartigen Anlagen nimmt der Kühlmittelkreislauf sowohl für das Heizen als auch für das Kühlen die Wärme auf, die in einem verhältnismäßig kalten Medium wie Wasser oder Luft enthalten ist und bewirkt mit ihr die Verdampfung der Kühlflüssigkeit, z. B. Ammoniak oder Dichlordifluoromethan. Anschließend wird der Druck und dementsprechend auch die Temperatur des entstehenden, gesättigten Kühlmitteldampfes durch mechanische Verdichtung im Kompressor erhöht, und schließlich wird die aufgenommene Wärme durch Kondensieren an ein zweites, verhältnismäßig warmes Medium, das aber mit dem erstgenannten in keiner unmittelbaren Verbindung steht, abgegeben. Auf diese Weise wird in beiden Fällen Wärme von einem kalten Medium, das dabei kälter wird, auf ein wärmeres Medium übertragen, das dabei wärmer wird. Derartige Anlagen bezeichnet man. daher auch als Wärmepumpen.In such systems, the coolant circuit takes for both Heating as well as for cooling the warmth that in a relatively cold one Medium such as water or air is contained and causes with it the evaporation of the Coolant, e.g. B. ammonia or dichlorodifluoromethane. Then the Pressure and accordingly also the temperature of the resulting saturated coolant vapor increased by mechanical compression in the compressor, and finally the absorbed Heat through condensation on a second, relatively warm medium, but that has no direct connection with the former. To this In both cases, heat is obtained from a cold medium, which becomes colder in the process, transferred to a warmer medium, which becomes warmer in the process. Such systems are called man therefore also as heat pumps.

In der Zeichnung zeigt schematisch Fig. i a eine bekannte Heizanlage mit einer Wärmepumpe, die außer dem Kühlmittelkreislauf ein Wasserumlaufsystem aufweist, Fig. i b eine Heizanlage nach der Erfindung, Fig. 2 a eine bekannte Kühlanlage mit einer Wärmepumpe und mit einem Umlaufsystem für einen Luftstrom, der anschließend in einen geschlossenen Raum eingeführt wird, um die darin enthaltende Luft auf den gewünschten Zustand zu bringen, Fig. ab eine Kühlanlage gemäß der Erfindung. In allen Figuren ist der Verdampfer mit V, der Verdichter mit K, der Kondensator mit C und das Entspannungsventil der Wärmepumpe mit D bezeichnet.In the drawing, FIG. 1a shows schematically a known heating system with a heat pump which, in addition to the coolant circuit, has a water circulation system, Fig. I b a heating system according to the invention, Fig. 2a with a known cooling system a heat pump and with a circulation system for an air flow, which then is introduced into a closed space in order to allow the air contained therein to reach the To bring the desired state, Fig. From a cooling system according to the invention. In in all figures is the evaporator with V, the compressor with K, the condenser with C and the expansion valve of the heat pump designated by D.

Die in die Figuren, eingetragenen Temperaturen sind nur als Beispiele angegeben und sollen in keiner Weise irgendwie einschränkende Bedeutung haben.The temperatures entered in the figures are only examples and are in no way intended to be limiting in any way.

Bei den Anlagen gemäß Fig. i a und a a erfordern das Wasser- und das Luftumlaufsystem eine komplizierte Anlage, die Rohre, Puml-,rn, Ventilatoren usw. aufweist, und die Abgabe von Wärme in den Räumen mittels eines Wasser- oder Luftumlaufsystems ist nur in Verbindung mit einem beträchtlichen Gesamttemperaturgefälle zwischen der Kondensierungstemperatur des Kühl mittels und der in dem Raum zu erreichenden Temperatur möglich, und zwar wegzii der Tatsache, daß die Wärmeförderung von dem Konidensator zu dc r in dem Raum befindlichen Luft mehrere aufeinanderfolgende Temperaturgefälle erforderlich macht. So ergibt sich ein Temperaturabfall in dem im Wasser angeordneten Kondensator, ein zweiter Abfall in den Warmwasserleitungen und ein dritter Abfall in den Heizkörpern oder in den Rohrschlangen, die in den Decken der Räume vorgesehen sind.In the systems according to Fig. I a and a a require the water and the Air circulation system is a complex system that includes pipes, pumps, fans, etc. has, and the release of heat in the rooms by means of a water or air circulation system is only associated with a significant overall temperature gradient between the condensation temperature of the cooling medium and that to be achieved in the room Temperature possible, apart from the fact that the heat transfer from the Conidenser to the air in the room several successive temperature gradients makes necessary. This results in a drop in temperature by doing Condenser arranged in the water, a second waste in the hot water pipes and a third waste in the radiators or coils running into the Ceilings of the rooms are provided.

Infolgedessen ist es notwendig, die Kondensierung des Kühlmittels bei einem ziemlich hohen -Temperaturniveau (z. B. -I- 65° C) durchzuführen, wie dies in Fig. i a eingezeichnet ist, also wesentlich über der üblichen Raumtemperatur von 18 bis 2o' C.As a result, it is necessary to condensation of the coolant to be carried out at a fairly high temperature level (e.g. -I- 65 ° C), such as this is shown in Fig. 1a, so significantly above the usual room temperature from 18 to 2o 'C.

Aber die -Kondensierungstemperatur t1 des Kühlmittels, welche etwa + 65° C ist (entsprechend T1 = 273 -I- 65 = 338° abs.), liegt wesentlich oberhalb seiner Verdampfungstemperatur t2, die nur etwa -3° C beträgt (entsprechend T2 = 273 - 3 = 27o° abs.). Auf Grund dieser Tatsache wird der theoretische Wirkungsgrad der Kühlmittelumlaufsysteme pc = T1/ (T, - T2) verhältnismäßig klein, und zwar in diesem Falle pc = 3381(338 -:270) = etwa 5.But the condensation temperature t1 of the coolant, which is about + 65 ° C (corresponding to T1 = 273 -I- 65 = 338 ° abs.), Is significantly above its evaporation temperature t2, which is only about -3 ° C (corresponding to T2 = 273 - 3 = 27o ° abs.). Due to this fact, the theoretical efficiency of the coolant circulation systems pc = T1 / (T, - T2) becomes relatively small, in this case pc = 3381 (338 -: 270) = about 5.

Zweck der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, bei der die angeführten Nachteile der bekannten Wärmepumpen für Heizzwecke vermieden werden. Zu diesem Zweck wird das Wasserumlaufsystem bzw. .das Luftumlaufsystem fortgelassen und in jedem Falle statt ihrer ein einfaches Umlaufsystem eingesetzt, wie es weiter unten beschrieben wird.The purpose of the invention is to create a system in which the listed Disadvantages of the known heat pumps for heating purposes can be avoided. To this end the water circulation system or the air circulation system is omitted and in each Instead, a simple circulation system is used, as described below will.

Außer diesen Anlagen gibt es noch eine weitere Anlage, bei der die Wärmepumpe die Wärme unmittelbar aus dem Luftumlaufsystem entnimmt, in dem der Verdampfer so angeordnet ist, daß die Luft, bevor sie in die Zimmer geleitet wird, zu ihm gelangt und die Wärme zu einem Medium (wie Wasser oder Außenluft) fördert, das während des Sommers im allgemeinen eine höhere Temperatur als die Zimmertemperatur hat.In addition to these systems, there is another system in which the Heat pump takes the heat directly from the air circulation system in which the evaporator is arranged so that the air gets to it before it is led into the rooms and the heat to a medium (such as water or outside air) transports during the Summer generally has a higher temperature than room temperature.

Die heutigen Kühlanlagen mit Wärmepumpe weisen daher in allen Fällen zwei gesonderte Umlaufsysteme auf, und zwar das Kühlmittelumlaufsystem und dzs Kühlwasserumlaufsystem, und der Wärmeaustausch zwischen den beiden Flüssigkeiten findet in .dem Verdampfer statt, in dem das Kühlmittel verdampft wird und dabei die in dem Wasser oder in der Luft des zweiten Umlaufsystems enthaltende Wärme aufnimmt.Today's cooling systems with heat pumps therefore show in all cases two separate circulation systems, namely the coolant circulation system and the cooling water circulation system, and the heat exchange between the two liquids takes place in the evaporator instead, in which the coolant is evaporated and thereby the in the water or in absorbs heat containing the air of the second circulation system.

Fig. 2 a zeigt -das Strömungsdiagramm bekannter Kühlanlagen mit Wärmepumpe für den besonderen Fall, daß das zweite Umlaufsystem aus einem kühlen Luftstrom besteht, der zum Zweck der Heizung und Lüftung in die Zimmer eingeführt wird.Fig. 2a shows the flow diagram of known cooling systems with heat pumps for the special case that the second circulation system consists of a cool air stream that is introduced into the rooms for the purpose of heating and ventilation.

Bei solchen Anlagen erfordern das Wasser-bzw. das Luftumlaufsystem jedoch ein kompliziertes System aus Rohren, Pumpen und Ventilatoren, was einen erheblichen Nachteil bedeutet.In such systems require the water or. the air circulation system however, a complicated system of pipes, pumps and fans, which is a significant one Disadvantage means.

Ein weiterer Nachteil ist es, daß der Vorgang der Aufnahme, Förderung und Wegschaffung der überschüssigen Wärme aus den Zimmern mittels eines Wasser- oder Luftumlaufsystems nur mit einem beträchtlichen Temperaturgefälle zwischen der Lufttemperatur in dem Zimmer und der Verdampfungstemperatur des Kühlmittels erreicht werden kann, und zwar wegen der Tatsache, daß während des Aufnahme- und Fördervorganges der Wärme zwischen -der im Zimmer befindlichen Luft und dem Kondensator mehrere aufeinanderfolgende Teiltemperaturabfälle in den verschiedenen Teilen. des Umlaufsystems vorhanden sind, und zwar der erste in den nun als Aufnehmer wirkenden Heizkörpern. oder in den in der Decke der Zimmer vorgesehenen Heizrohre, der zweite in der Kaltwasserrohren und der dritte in dem im Wasser angeordneten Kondensator bzw. ein Temperaturabfall in den Kanälen für die einzuführende Luft und ein zweiter in dem Verdampfer, der in idem Luftstrom angeordnet ist.Another disadvantage is that the process of absorption, promotion and removal of excess heat from the rooms by means of a water heater or air circulation system only with a considerable temperature gradient between the Air temperature in the room and the evaporation temperature of the coolant reached can be, because of the fact that during the recording and conveying process the heat between -the air in the room and the condenser several successive partial temperature drops in the different parts. of the circulation system are present, namely the first in the radiators now acting as sensors. or in the heating pipes provided in the ceiling of the room, the second in the cold water pipes and the third in the condenser arranged in the water or a temperature drop in the ducts for the air to be introduced and a second in the evaporator, the is arranged in the air flow.

Infolgedessen muß die Verdampfung des Kühlmittels in einem wesentlich niedriger liegenden Temperaturniveau (z. B. -I- i ° C) durchgeführt werden., d. h. beträchtlich unterhalb der Normalzimmertemperatur von 2o bis 25° C, die im Sommer in den Zimmern beibehalten: werden soll.As a result, the evaporation of the refrigerant must be substantial lower temperature level (e.g. -I- i ° C)., d. H. considerably below the normal room temperature of 2o to 25 ° C, which is in summer Maintained in the rooms: should be.

Aber diese Verdampfungstemperätur t2 des Kühlmittels, welche etwa i° C beträgt (entsprechend T2 = 273 + 1-= 274° abs.), liegt wesentlich unter seiner Kondensationstemperatur t1, die etwa 30° C beträgt (entsprechend T, =273 -I- 30 = 3o3° abs.). Daher wird der theoretische Wirkungsgrad :des Kühlmittelumlaufes pc = T2/ (T1 - T2) verhältnismäßig klein, und zwar in diesem Falle pc = 274/ (303 -:274) = etwa 9,5.But this evaporation temperature t2 of the coolant, which is about i ° C (corresponding to T2 = 273 + 1- = 274 ° abs.), Is significantly below its condensation temperature t1, which is about 30 ° C (corresponding to T, = 273 -I- 30 = 3o3 ° abs.). Therefore, the theoretical efficiency: of the coolant circulation pc = T2 / (T1 - T2) is relatively small, in this case pc = 274 / (303 -: 274) = about 9.5.

Betrachtet man .diese beiden bedeutenden Nachteile der bekannten Wärmepumpen für das Kühlen (und auch für das Heizen) von Gebäuden, so erkennt man, daß die Erfindung den großen Vorteil aufweist, daß das Wasserumlaufsystem und das Luftumlaufsystem vollständig beseitigt und durch ein ganz einfaches System ersetzt werden, wie es nachfolgernd beschrieben wird.If one considers .these two significant disadvantages of the known heat pumps for cooling (and also for heating) buildings, it can be seen that the invention has the great advantage that the water circulation system and the air circulation system can be completely eliminated and replaced by a very simple system like it is described below.

In den zu heizenden Zimmern sind ein oder mehrere geschlossene, als Heizkörper wirkende flache Tanks aus Metall oder einem anderen gut wärmeleitenden Werkstoff an der Decke oder den Wänden angeordnet oder in sie eingelassen, so daß eine oder mehrere Flächen jedes Tanks der in dem zu heizenden Raum befindlichen Luft ausgesetzt sind. Die Tanks, welche etwa io bis 15 cm tief sind, sind mit Wasser gefüllt und enthalten ein Kondensatorrohr oder eine Kondernsatorrohrschlamge, die in Reihe mit dem Wärmepumpenumlaufsystem angeordnet ist, oder mehrere Rohre oder Schlangen, die mit dem genannten Umlaufsystem parallel geschaltet sind. In dem Rohr oder den- Rohren werden die Kühlmitteldämpfe zu Flüssigkeit kondensiert. Dabei wird die latente Verdampfungswärme an das in dem Tank befindliche Wasser abgegeben, das sich infolgedessen erwärmt. Der Tank steht in unmittelbarem Wärmeaustausch mit der Luft in dem zu heizenden Raum. Durch Konvektion und Strahlung von den Tankwänden wird die Temperatur der Raumluft erhöht und Wärme den im Raum befindlichen Gegenständen und Personen vermittelt. Das Kondensatorrohr oder die Kondensatorrohre werden im folgenden zusammenfassend als Kondensatorrohrschlangen bezeichnet.In the rooms to be heated there are one or more closed, as Radiator-like flat tanks made of metal or some other good heat-conducting tank Material arranged on the ceiling or the walls or embedded in them, so that one or more surfaces of each tank in the room to be heated Exposed to air. The tanks, which are about 10 to 15 cm deep, are filled with water filled and contain a condenser tube or a condenser tube slurry that arranged in series with the heat pump circulation system, or several pipes or Queues that are connected in parallel with the aforementioned circulation system. In the pipe or the tubes, the coolant vapors are condensed into liquid. It will the latent heat of vaporization given off to the water in the tank, which heats up as a result. The tank is in direct heat exchange with the Air in the room to be heated. By convection and radiation from the tank walls the temperature of the room air is increased and the objects in the room heat and conveyed to people. The condenser tube or tubes are in the following collectively referred to as condenser coils.

. Das verwendete Kühlmittel ist eine Flüssigkeit, die bei niedriger Temperatur verdampft, beispielsweise Ammoniak oder Dichlorodifluoromethan, und die Flüssigkeit in dem Tank ist vorzugsweise Wasser, doch können. hierfür auch andere Flüssigkeiten mit einer wesentlich höheren Verdampfungstemperatur als das Kühlmittel verwendet werden.. The coolant used is a liquid that at lower Temperature evaporates, for example ammonia or dichlorodifluoromethane, and the Liquid in the tank is preferably water, but you can. for this also others Liquids with a significantly higher evaporation temperature than the coolant be used.

Die Heizanlage gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig. i b dargestellt und weist eine Wärmepumpe auf, aber das Kondensatorrohr oder die Rohre der Wärmepumpe stehen in unmittelbarer Berührung mit dem Wasser in dem abgeschlossenen flachen Tank.The heating system according to the invention is shown schematically in Fig. I b and has a heat pump, but the condenser tube or tubes of the heat pump stand in direct contact with the water in the enclosed shallow Tank.

Zum Kühlen der in Gebäuden befindlichen Luft werden wie beim Heizen ,erfindungsgemäß das Wasser- und das Luftumlaufsystem, die bei den heute verwendeten Anlagen vorgesehen und in Fig. 2 a dargestellt sind, fortgelassen und wie folgt ersetzt: Wenn Zimmer zu kühlen sind, werden ein oder mehrere flache Tanks vorgesehen. Die Tanks, die vorzugsweise genau so ausgebildet sind wie für Heizzwecke, sind iobis 15 cm tief und mit Wasser gefüllt. Eine Verdampferrohrschlange aus gebogenen Rohren:, die mit Leitungen der Wärmepumpe hintereinandergeschaltet oder parallel zu dem Kühlmittelum.laufsystem der Wärmepumpe geschaltet sirid, ist in den Tanks enthalten und steht in unmittelbarer Berührung mit dem Wasser. In dem Rohr oder den Rohren wird das Kühlmittel verdampft.For cooling the air in buildings, like heating , In accordance with the invention, the water and air circulation systems that are used today Systems provided and shown in Fig. 2a are omitted and as follows replaces: If rooms are too cool, one or more shallow tanks are provided. The tanks, which are preferably designed in exactly the same way as for heating purposes, are iobis 15 cm deep and filled with water. An evaporator coil made of bent tubes :, those connected in series with the lines of the heat pump or in parallel with the coolant circulation system the heat pump switched sirid, is contained in the tanks and is in the immediate vicinity Contact with the water. The coolant is evaporated in the tube or tubes.

Auf diese Weise bewirkt die Kälte, die durch die Verdampfung des Kühlmittels erzeugt wird, einen. Abzug von Wärme aus dem in den Tanks befindlichen Wasser, das seinerseits Wärme aus der in dem zu kühlenden Raum befindlichen Luft aufnimmt, und zwar sowohl durch Konvektion von der Luft und durch Strahlung von den Wänden und den in dem Raum befindlichen Gegenständen und Personen.In this way, the cold effects caused by the evaporation of the refrigerant is generated, a. Extraction of heat from the water in the tanks, the in turn absorbs heat from the air in the room to be cooled, and both by convection from the air and by radiation from the walls and the objects and people in the room.

Eine solche Kühlanlage gemäß der Erfindung ist in Fig. 2b dargesteillt und erhält ein Umlaufsystem mit einer Wärmepumpe, in dem das Verdampferrohr oder die Verd@ampferrohre in unmittelbarer Berührung mit dem Wasser in den oben erwähnten flachen Tanks angeordnet sind.Such a cooling system according to the invention is shown in Fig. 2b and receives a circulation system with a heat pump in which the evaporator tube or the evaporator tubes in direct contact with the water in the above mentioned flat tanks are arranged.

Aus dem . Vorstehereden ist ersichtlich, daß sowohl für das Heizen als auch für das Kühlen von Gebäuden zunächst ein wesentlicher Vorteil in der beträchtlichen Vereinfachung der Anlage zu sehen ist, die das Wasserumlaufsystem mit seinen Pumpen und Rohrsystemen und das Luftumlaufsystem mit den Kanälen und Ventilatoren entbehrlich macht.From the . Above it can be seen that both for heating as well as for the cooling of buildings initially a significant advantage in the considerable Simplification of the system can be seen that includes the water circulation system with its pumps and pipe systems and the air circulation system with ducts and fans can be dispensed with power.

Ein weiterer Vorteil besteht in der beträchtlichen: Erhöhung des Wirkungsgrades der Wärmepumpe in beiden Fällen, d. h. sowohl beim Heizen als' auch beim Kühlen. Im Falle des Heizers vermindert die Anlage gemäß der Erfindung das Gesamttemperaturgefälie zwischen der Kondensationstemperatur des Kühlmittels und der Temperatur der Luft in den zu heizenden Räumen, und zwar erstens deswegen, weil das Teilgefälle zwischen dem kondensierenden Kühlmittel und dem ruhenden Wasser in dem flachen Tank vernachlässigbar ist und auf 5' C vermindert werden kann (dank des guten Wärmeübergangskoeffizien@ ten zwischen den Kühlmitteldämpfen und dem Wasser und auch dank,der Möglichkeit, die Länge und damit die Oberfläche der Rohrschlangen beträchtlich zu vergrößern), und zweitens deswegen., weil das Teilgefälle zwischen dem Wasser in den flachen Tanks und der Luft in dem Raum durch die große für den Übergang zur Verfügung stehende Oberfläche, die durch die Verwendung von flachen Tanks an den Decken oder Wänden erzielt wird, auf wenige ° C vermindert werden kann.Another advantage is the considerable: increase in the efficiency of the heat pump in both cases, ie both in heating and in cooling. In the case of the heater, the system according to the invention reduces the overall temperature gradient between the condensation temperature of the coolant and the temperature of the air in the rooms to be heated, firstly because the partial gradient between the condensing coolant and the still water in the flat tank is negligible and can be reduced to 5 ° C (thanks to the good heat transfer coefficient between the coolant vapors and the water and also thanks to the possibility of considerably increasing the length and thus the surface area of the coils) and, secondly, because the partial gradient between the water in the shallow tanks and the air in the room can be reduced to a few ° C by the large surface available for the transition, which is achieved by using shallow tanks on the ceilings or walls.

Infolgedessen kann die Kondensationstemperatur t1 des Kühlmittels bei Verwendung einer Anlage gemäß der Erfindung niedriger sein, z. B. etwa 35° C (entsprechend T1 = 273 + 35 = 3o8° abs.) -die Temperatur des Wassers in dem flachen Tank beträgt in diesem Falle etwa 30°C -, also wesentlich niedriger als die Temperatur t1 = 65° C, wie sie zur Kondensation in den derzeitigen Heizanlagen mit Wärmepumpen benötigt wird!.As a result, the condensation temperature t1 of the coolant can be lower when using a system according to the invention, e.g. B. about 35 ° C (corresponding to T1 = 273 + 35 = 3o8 ° abs.) - the temperature of the water in the shallow tank is in this case about 30 ° C - that is significantly lower than the temperature t1 = 65 ° C, as it is required for condensation in current heating systems with heat pumps !.

Infolgedessen erhöht sich der theoretische Wirkungsgrad der Wärmepumpe beträchtlich und wird bei einer Anlage gemäß der Erfindung pc = Ti l (T1 - T2) = 308,1(3o8 - 270) = 8, 1, anstatt pc = 5, wie er sich bei derzeitigen Heizanlagen mit Wärmepumpe ergibt.Consequently, the theoretical efficiency of the heat pump is considerably increased, and at a plant according to the invention pc = Ti l (T1 - T2) - current = 8, 1, instead of pc = 5 as in themselves = 308.1 (270 3o8) Heating systems with heat pumps results.

Ähnlich liegen die Dinge bei Kühlanlagen, bei denen die Erfindung eine beträchtliche Verminderung des Gesamttemperaturgefälles zwischen der Temperatur der in den Räumen befindlichen Luft und der Verdampfungstemperatur des Kühlmittels ermöglicht, und zwar erstens deswegen, weil das Teilgefälle zwischen der Luft in den Räumen und dem ruhenden Wasser in den flachen Tanks auf nur wenige ° C vermindert werden kann (wegen der großen Oberfläche, die den in den Decken angeordneten Tanks gegeben werden kann), und zweitens deswegen, weil das Teilgefälle zwischen dem Wasser der flachen Tanks und dem verdampfender Kühlmittel vernachlässigbar ist und auf einen geringen Wert wie i° C herabgesetzt werden kann (dank des hohen Wärmeübergangs.-koeffizienten zwischen den. Wänden und den Küh.lmitteldämpfen und auch dank der Vergrößerung der Länge und damit der Oberfläche der Rohrschlangen).Things are similar with cooling systems in which the invention a considerable reduction in the overall temperature gradient between temperatures the air in the rooms and the evaporation temperature of the coolant first, because the partial gradient between the air in the rooms and the still water in the shallow tanks reduced to just a few ° C (because of the large surface area of the tanks arranged in the ceilings can be given), and secondly because of the partial gradient between the water of the shallow tanks and the evaporating coolant is negligible and on a value as low as i ° C can be reduced (thanks to the high heat transfer coefficient between. Walls and the coolant vapors and also thanks to the enlargement of the Length and thus the surface of the pipe coils).

Infolgedessen erreicht die Verdampfungstemperatur t2 des Kühlmittels bei Anlagen gemäß der Erfindung .einen Wert von 2o° C (entsprechend T2 = 273 + 20 = 293° abs.), während die zugehörige Temperatur t1 des Wassers in dem flachen Tank etwa -21° C beträgt, also wesentlich höher liegt als die Temperatur t1 = 1 ° C, die bei den derzeitigen Kühlanlagen mit Wärmepumpen zur Verdampfung erforderlich ist. Infolgedessen erhöht sich der theoretische Wirkungsgrad der Wärmepumpe erheblich und beträgt pc = T2/ (T1 - T2) = 293/(3o3 -293) = 29,3, anstatt 9,5 bei dien Wärmepumpen der derzeit verwendeten Kühlanlagen. .As a result, the evaporation temperature t2 of the coolant in systems according to the invention reaches a value of 20 ° C (corresponding to T2 = 273 + 20 = 293 ° abs.), While the associated temperature t1 of the water in the flat tank is about -21 ° C , so it is significantly higher than the temperature t1 = 1 ° C, which is required for evaporation in current cooling systems with heat pumps. As a result, the theoretical efficiency of the heat pump increases considerably and amounts to pc = T2 / (T1 - T2) = 293 / (3o3 -293) = 29.3, instead of 9.5 in the case of the heat pumps in the cooling systems currently in use. .

Es muß noch erwähnt werden, daß die Ergebnisse in gewissen Fällen. noch vorteilhafter sind, besonders da, wo unbegrenzte Wassermengen vorhanden sind, z. B. tropische, Meere, die in sehr geringer Tiefe eine Temperatur von 22° C aufweisen. Irr solchem Falle ist es unter Umständen möglich, die Kühlmitteldämpfe bei einer Temperatur t2 von. 25° C zu kondensieren, so daß sich ein theoretischer Wirkungsgrad von 6o ergibt.It must be mentioned that the results in certain cases. are even more beneficial, especially where there are unlimited amounts of water, z. B. tropical seas, which have a temperature of 22 ° C at a very shallow depth. In such a case it may be possible to remove the coolant vapors from a Temperature t2 from. To condense 25 ° C, so that there is a theoretical efficiency of 6o results.

Eine Anlage gemäß der Erfindung bietet außerdem eine starke Überlegenheit vom hygienischen Standpunkt gesehen, weil die Wärme hauptsächlich durch Strahlung, aber auch durch Leitung und Konvektion verteilt wird, und. außerdem den Vorteil, daß sie sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen der in Gebäuden befindlichen Luft verwendet werden kann, je nachdem, wie es gerade benötigt wird. -Bei einer Anlage gemäß. der Erfindung können die gebogenen: oder in Schlangenform gelegten Rohre in den flachen: Tanks kürzer und leichter sein als die bekannten, die zum Heizen und Kühlen verwendet werden und die in die Wände oder den Beton: eingebettet sind, weil der Wärmeübergang auf das umgebende Wasser erheblich besser ist als auf den Beton und weil die Rohre in einer Anlage gemäß der Erfindung nicht Drücken bis zu 5o at ausgesetzt werden, wie es derzeit üblich ist.A plant according to the invention also offers a strong superiority from a hygienic point of view, because the heat is mainly due to radiation, but is also distributed by conduction and convection, and. also the advantage that they are used both for heating and for cooling the air in buildings can be used as needed. -At a plant according to. According to the invention, the curved tubes or tubes laid in a serpentine shape in the flat: tanks are shorter and lighter than the known ones for heating and cooling are used and which are embedded in the walls or concrete: because the heat transfer to the surrounding water is considerably better than to the Concrete and because the pipes in a plant according to the invention do not push up to 5o at to be suspended, as is currently the case.

Ein Niederschlagen von Luftfeuchtigkeit, d. h. die Bildung von Tau auf der kalten Oberfläche der Tanks, ist praktisch ausgeschlossen, weil die Temperatur der letzteren niemals unter 21° C sinkt.Precipitation of humidity, d. H. the formation of dew on the cold surface of the tanks, is practically impossible because the temperature the latter never drops below 21 ° C.

Eine wichtige Anwendung der Erfindui:g ist dtie Möglichkeit zur Verwendung der Kühlanlage selbst in Fällen, in denen nicht genügend kaltes Wasser für die Kondensierung der Kühlmitteldämpfe, die für die Wirkung der Anlage benötigt werden, zur Verfügung steht, dafür aber nur verhältnismäßig warmes natürliches Wasser, das oftmals wärmer ist als die in dem zu kühlenden Raum gewünschte Lufttemperatua (25° C), wie dies bei tropischen Meeren mit Oberflächen temperaturen von etwa 28° C der Fall ist.An important application of the invention is the ability to use it the cooling system even in cases where there is not enough cold water for condensation of the coolant vapors required for the system to work stands, but only relatively warm natural water, which is often warmer is than the desired air temperature (25 ° C) in the room to be cooled, like this is the case in tropical seas with surface temperatures of around 28 ° C.

Wie schon erwähnt wurde, besteht ein sehr wichtiges Merkmal der Erfindung darin, daß die Verwendung der Wärmepumpen zum Heizen oder Kühlen der Luft in Häusern und geschlossenen Gebäuden auch zur Verminderung der Kälte oder der Wärme von offenen Räumen möglich macht, und zwar mittels in die Straßenoberfläche und ganz oder teilweise in die Gebäudeaußenwände eingelassener flacher Tanks.As already mentioned, there is a very important feature of the invention that the use of heat pumps for heating or cooling the air in houses and closed buildings also to reduce the cold or the warmth of open ones Makes clearing possible, by means of in the road surface and in whole or in part Flat tanks embedded in the exterior walls of the building.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Heiz- oder Kühlanlage für Räume von Gebäuden, bestehend aus einem geschlossenen Rohrnetz, .das eine bei niedriger Temperatur verdampfende Kühlflüssigkeit enthält und Verdampfer- und Kondensatorrohrs.chlangen, .einen Kompressor und ein Entspannungsventil aufweist, dadurch , gekennzeichnet, daß bei Verwendung als Heizanlage die Kondensatorrohrschlange und bei Verwendung als Kühlanlage die V erdampferrohrschlange in. einem flachen, mit Wasser gefüllten Behälter angeordnet ist, der zur direkten Beheizumg bzw. Kühlung der zu temperierenden Raumluft dient und an der Decke oder an den Raumwänden angebracht ist. PATENT CLAIMS: i. Heating or cooling system for rooms in buildings, consisting of a closed pipe network, which contains a cooling liquid which evaporates at a low temperature and which has evaporator and condenser tubes. A compressor and an expansion valve, characterized in that, when used as a heating system, the Condenser coil and, when used as a cooling system, the evaporator coil is arranged in a flat, water-filled container that is used for direct heating or cooling of the room air to be tempered and is attached to the ceiling or to the room walls. 2. Heizanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb der zu erwärmenden Räume befindliche Verdampferrohrschlange ebenfalls in einem flachen, Behälter angeordnet ist, der zur Verdampfung der Kühlflüssigkeit von temperiertem Wasser durchflossen wird. 2. Heating system according to claim i, characterized in that the outside of the rooms to be heated Evaporator coil is also arranged in a flat container that temperature-controlled water flows through it to evaporate the cooling liquid. 3. Kühlanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des zu kühlenden Raumes befindliche Kondensatorrohrschlange ebenfalls in einem flachen Behälter untergebracht ist, der von Wasser durchströmt wird, das eine die Kondensation. des Kühlmittels bewirkende, niedrige Temperatur aufweist. q.. Heiz- oder Kühlanlage nach Anspruch i dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung als. Heizanlage der die Kondensatorrohrschlange, bei Verwendung als Kühlanlage der .die Verdampferrohrschlange enthaltende flache, mit Wasser gefüllte Behälter in die Decke oder Wände des zu heizenden bzw. zu kühlenden Raumes eingelassen ist. In Betracht gezogene Druckschriften P o h 1 m a n n , »Taschenbuch für Kältetechniker«, 1935, S. 305 bis. 307, 1939, S. 320, 2. Abs. c, und S. 311, Abb. i7o, S. 2io, Abb. 114, S. 317, Abb. 169; Hirsch, »Die Kältemaschine«, Springer, 1924, S. 338, Abb. 189.3. Cooling system according to claim i, characterized in that the outside of the space to be cooled condenser coil is also housed in a flat container through which water flows, one of the condensation. of the coolant causing, low temperature. q .. heating or cooling system according to claim i, characterized in that when used as. Heating system which the condenser tube coil, when used as a cooling system, the .die evaporator tube coil containing flat, water-filled container is embedded in the ceiling or walls of the room to be heated or cooled. Considered publications P oh 1 mann, "Taschenbuch für Kältetechniker", 1935, p. 305 bis. 307, 1939, p. 320, 2nd paragraph c, and p. 311, fig. I7o, p. 2io, fig. 114, p. 317, fig. 169; Hirsch, "The Cold Machine", Springer, 1924, p. 338, fig. 189.