DE1966859A1 - Luftkuehlgeraet - Google Patents

Description

Patentanmeldung P 19 66 859.8 Dr. W. PFEIFFER

DK 166,1/1 a-1 PATENTANWALT

S MÜNCHEN 40

UNGERERSTR. 25 TELEFON 333626

Thermo-Bäuelement AG - Murten / Schweiz

Luftkühlgerät

Die Erfindung betrifft ein Luftkühlgerät mit einer Kältemaschine, einem Kondensator und einem Verdampfer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Luftkühlgerät zu schaffen, welches in den Nachtstunden mit Billigtarif gespeist wird und in einer Masse, die einen Phasenumwandlung spunkt aufweist, Kälte speichert, wobei diese Kälte tagsüber zum Abkühlen eines Luftstromes verwendet werden soll.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Verdampfer einer latente Wärme speichernden Masse während der Nicht-Kühlperiode Wärme entzieht und hierdurch die Kristallisation der Speichermasse herbeiführt und daß ein Gebläse zusammen mit einem Wärmetauscher, der mit der Speichermasse in wärmeübertragender Verbindung steht, während der Kühlperiode die Raumluft abkühlt.

Anhand der Figuren wird die Erfindung erläutert:

Figur 1 zeigt ein Kühlgerät nach der Erfindung für Nachtstrombetrieb.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf das in Figur Ί dargestelle Klimagerät.

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Figur 3 zeigt eine Seitenansicht des in Figur 1 dargestellten Klimagerätes.

Figur 4 zeigt eine Teildraufsicht auf den Wärmetauscher des Gerätes nach Figur 1.

Figur 5 zeigt einen Heißwasserbereiter nach der Erfindung im Teilschnitt. .

Figur 6 zeigt schematisch einen Schnitt durch den Speichermassenbehälter eines Gerätes nach Figur 5.

Figur 7 zeigt die Enden von zwei Gliedern eines Speichermassenbehälters für ein Gerät nach Figur 5 in perspektivischer Ansicht.

In den Figuren 1 bis 7 ist ein Kühlgerät im Schnitt dargestellt·, das mit Nachtstrom geladen wird. Ein Kühlgerät nach der Erfindung nützt nicht nur den Nachtstrom, der billiger als der Tagstrom ist, aus, sondern auch die Tatsache, daß die Temperatur der den Verflüssiger umgebenden Luft bei Nacht geringer als bei Tag ist. Dadurch wird der thermodynamische Wirkungsgrad des Kältekreislaufes verbessert. Das Gerät weist einen Tank 100, eine diesen Tank umgebende Isolation 109 und ein Gehäuse 101 auf. Innerhalb des Tanks 100 sind senkrecht stehende Wärmespeicherplatten 102 in kleinen Abständen voneinander angeordnet, so daß die im Tank befindliche Flüssigkeit, z.B. Methanol oder Tetrachlorkohlenstoff frei zirkulieren kann. Oben in dem Tank befindet sich eine Rohrschlange 104 vorzugsweise aus einem Rippenrohr. Wie aus Figur 2 ersehen werden kann, verlaufen die Rohrabschnitte so, daß jeweils über jedem zweiten Abstand zwischen zwei benachbarten Platten 102 ein Rohrabschnitt verläuft, der also über einem von zwei benachbarten Platten gebildeten Kanal angeordnet ist. Durch diesen Kanal sinkt das durch Wärmeaustrausch mit dem Rohrinhalt abgekühlte Methanol nach unten und im benachbarten Spalt zwischen zwei Platten, über dem sich kein Rohr befindet, steigt das

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Methanol wieder nach oben, nachdem es den plattenförmigen Wärmespeicherelementen Wärme entzogen hat. Methanol eignet sich besonders für diesen Zweck, da der Ausdehnungskoeffizient ein vielfaches dessen von Wasser beträgt und die Gefriertemperatur sehr niedrig liegt'. In der Nacht wird durch die Verdampferleistung innerhalb der Rohrschlange 104 den Speicherplatten und dem Methanol wie beschrieben Wärme entzogen. Die Wärme wird bei höherer Temperatur durch den Verflüssiger 105 an· die Außenluft abgegeben. Der Verflüssiger 105 und der Kompressor 106 der Kältemaschine befinden sich zusammen mit einem Gebläse 107 in einem Endabteil 110 des Gehäuses 101. Beim Laden saugt das Gebläse 107 Luft längs der Pfeile 108 an und entzieht damit dem Verflüssiger Wärme. Der Wärmetauscher des Verflüssigers 105, von dem in Figur 4 eine Teilendansicht dargestellt ist, hat mehrere übereinander angeordnete Gruppen von Rohren. Die außen liegenden Rohrgruppen 109 werden von dem Kältemittel durchströmt, während die innen liegende Rohrgruppe 124 an den Stirnseiten des Geräts in Verteiler 125 münden, die an eine Pumpe"126 angeschlossen sind. Dabei wird wieder eine raumdiagonale Strömung durch den Wärmetauseher 105 angestrebt. Während des Tagbetriebs'wird am tiefsten Punkt des Tanks 100 Methanol abgepumpt und über einen Verteiler durch die Rohre 124 zu dem zweiten Verteiler auf der anderen Seite gedrückt, von wo es zum höchsten Punkt des Tanks geleitet wird. Auf diese Weise kann das Gerät am Tage die in der Macht gespeicherte Wärme wieder abgeben. Tetrachlorkohlenstoff eignet sich besonders bei schmelzenden Speicherstoffen von etwa' gleicher Dichte, wodurch die Speichermassenbehälter 102 eine sehr dünne Wandstärke haben können. Als Speichermasse wird gemäß der Erfindung ein Hydrat verwendet, das einen Gefrierpunkt von nur minus 3°C oder gar von + 5°C hat, da in diesem Falle keine Vereisung am Wärmetauscher 105 stattfinden kann. Wenn Speichermassen, die bei noch tieferen Temperaturen frieren,

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eingesetzt werden, wird gemäß der Erfindung ein Teil der den Wärmetauscher 105 verlassenden Flüssigkeit wieder dem Einlauf in den Wärmetauscher 105, nämlich dem Verteiler 125, zugeführt, wobei das Verhältnis dieses Teilstroms und des Stroms, der durch den Tank 100 fließt, so gewählt wird, daß die Temperatur des Wärmetauschers 105 bei Luftdurchsatz oberhalb des Gefrierpunktes bleibt, so daß eine Vereisung des Wärmetauschers ausgeschlossen ist. Gemäß der Erfindung kann als Wärmespeichermittel auch Wasser Verwendung finden.

Figur 5 zeigt ein weiteres als Warmwassererhitzer ausgebildetes Gerät nach der Erfindung mit einem Tank 1, einem Zulaufrohr 2, einem Ablaufrohr 3> einem Außengehäuse k und einer Isolierung 5· In dem Tank befindet sich ein elektrischer Heizkörper 6 und ein spiralenförmig gewickeltes Wärmespeicherelement 7· Dieses Wärmespeicherelement ist in Draufsicht in Figur 6- noch einmal dargestellt. Beim Aufladen steigt heißes Wasser durch den in der Mitte verbleibenden Kanal 8 nach oben und verteilt sich längs den Pfeilen 9 im Kopfraum des Tanks. Von hier aus sinkt das Wasser unter Wärmeabgabe an das Speicherelement wieder nach unten. Die Zirkulationsströmung wird dabei so lange aufrecht erhalten, bis die Speichermasse aufgeladen ist. Im Bereich 10 ist ein nicht dargestellter Temperaturschalter angeordnet, „da an dieser Stelle die Endtemperatur zuletzt erreicht wird. Wenn auch an dieser Stelle 10 eine Temperatur erreicht wurde, die über der Umwandlungstemperatur der Speichermasse liegt, 'so wird die Heizung automatisch abgeschaltet.

Wie in Figur 6 dargestellt, besteht das Speicherelement aus einem nicht gewellten Blechstreifen 20 und einem gewellten Blechstreifen 21, sowie gegebenenfalls einem dazwischenliegenden, der besseren Ifermeverteilung dienenden Blechstreifen 23. An dem axialen Ende sind die gewellten Blechstreifen, wie in Figur 8 mit dem Bezugszeichen 24 angedeutet wird, so

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gefaltet, daß die Abwicklung in jedem .Querschnitt senkrecht zur Achse des Behälters gleich groß ist. Durch diese Endbereichsausgestaltung wird vermieden, daß die sich durch die gewellten Bleche 21 gebildeten Kanäle durch besondere Abdeckkappen an den Enden abgedeckt werden müssen. Die' Sicke 25 dient dazu, einen definierten Abstand von dem jeweils benachbarten Blech 20 zu gewährleisten. Diese Konfiguration kann sowohl in Tafeln, also in aufeinanderfolgenden Schichten Verwendung finden, als auch zu geometrischer Spirale aufgerollt werden, wie in dem dargestellten Beispiel. Zwisehen den mit Speichermasse gefüllten Blechstreifen 2β und 27 ist ein Wärmeleitblech 23 angeordnet, welches vorteilhaft so eingelegt ist, daß die Eindringtiefe in die Masse überall gleich ist, so daß die Masse gleichmäßig thermisch entladen werden kann. Gemäß der Erfindung bestehen die äußeren Wände 20 und 21 vorzugsweise aus nichtmetallischem Werkstoff. Durch die Wahl des Abstands 28 und der Höhe der Sicke 25 v/erden die Dimensionen der verbleibenden Kanäle für die aufzuwärmende Flüssigkeit, die in diesem Falle Wasser ist, bestimmt. Ein als spiralenförmiger Einsatz 7 ausgebildetes Speicherelement kann mit sehr dünnen Wandstärken ausgebildet sein und daher kleine Dichteänderungen der eingeschlossenen Speichermasse kompensieren, wobei die Wände der Bleche 21 gering verformt werden. In ™ dem Gerät wird dadurch eine geringe Wassermenge wieder in die Leitung zurückgedrängt oder durch eine Bypassleitung an anderer Stelle aus dem Tank herausgedrängt. Bei Warmwasserbehältern, bei denen Warmwasser nicht in die Leitung zurückgedrängt werden darf, ist ein faltenbalgähnlicher Körper 11, wie in Figur 1 dargestellt, vorgesehen, der die Volumenänderung durch Änderung der Dichte der Speicherstoffe aufnimmt.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Luftkühlgerät mit einer Kältemaschine, einem Kondensator und einem Verdampfer, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer einer latente Wärme speichernden Masse während der Nicht-Kühlperiode "Wärme entzieht und hierdurch die Kistallisation der Speichermasse herbeiführt und daß ein Gebläse zusammen mit einem Wärmetauscher, der mit der Speichermasse in wärmeübertragender Verbindung steht, während der Kühlperiode die Raumluft abkühlt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Speicherelemente in Form einer Vielzahl von unter sich gleichen, die Speichermasse einschließenden Behältern, vorzugsweise aus Kunststoff, vorgesehen sind, die in loser Schüttung einen Teil des Tankinneren einnehmen.*

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Speicherelemente in Form einer Vielzahl von unter sich gleichen, die Speichermasse einschließenden Behältern vorgesehen sind, die nebeneinander in vertikaler Richtung angeordnet sind und zwischen sich Kanäle bilden, die den Speichertank in vertikaler Richtung durchsetzen.

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