Mittermayr, Klemens (Arnreit 29, Arnreit, A-4122, AT)
Mittermayr, Dominik (Arnreit 29, Arnreit, A-4122, AT)
Mittermayr, Klemens (Arnreit 29, Arnreit, A-4122, AT)
Mittermayr, Dominik (Arnreit 29, Arnreit, A-4122, AT)
| 1. | Vorrichtung zum Erwärmen eines im Kreislauf einer Wärmepumpe geführten Kältemittels mit einem in ein Erdreich einsetzbaren und einen Verdampfer für einen Wärmeträger bildenden Sondenrohr und mit einem an das obere Ende des Sondenrohrs angeschlossenen Kondensator, aus einem Innenmantel und einem Außenmantel, wobei der Wärmeträger des Sondenrohrs den Innenmantel und das Kältemittel den Ringraum zwischen dem Innenund dem Außenmantel durchströmt, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise eine gerade Achse aufweisende Innenmantel (4) des Kondensators (3) zumindest abschnittsweise durch Kammern (8) unterteilt ist, die parallele Strömungswege (7) für den Wärmeträger bilden. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (8) durch in den Innenmantel (4) eingesteckte Rohre (8) gebildet sind. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (4) des Kondensators (3) an seiner Außenfläche radial abstehende Wärmeleitrippen (9) aufweist. |
| 4. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (4) von einer Abzweigung bzw. einem Anschlussrohr (12) gebildet ist, die bzw. das an das Sondenrohr (2) in dessen oberen Bereich, insbesondere Endbereich, angeschlossen ist. |
| 5. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Bereich, insbesondere Endbereich, des Sondenrohres (2) den Innenmantel (4) des Kondensators (3) bildet und vom Außenmantel (5) umgeben ist. |
Um das bei Wärmepumpen in einem Kreislauf geführte Kältemittel erwärmen zu können, ist es bekannt (DE20120401 U1), im Kreislauf der Wärmepumpe eine Vorrichtung vorzusehen, die mit Erdwärme das Kältemittel beaufschlagt. Diese Vorrichtung entzieht hiezu über ein Sondenrohr dem Erdreich Wärme und gibt diese Wärme über einen an das Sondenrohr angeschlossenen Kondensator an das Kältemittel ab. Damit nun der Kondensator eine hohe Wärmeübertragung auf das Kältemittel gewährleistet, sind nach dem Stand der Technik derartige Kondensatoren vergleichsweise lang ausgebildet und bestehen für eine geringe Baugröße aus einem spiralförmig gewickelten Innen-und Außenrohr. Zwar kann damit der Wärmeübergang vom Wärmeträger auf das Kältemittel verbessert werden, jedoch hat sich überraschender Weise gezeigt, dass mit einer zunehmenden Länge des Kondensators eine geringere Erwärmung des Kältemittels auftritt. Derartige Vorrichtungen sind daher in ihrer maximalen Wärmeübertragung beschränkt, sodass für eine geforderte hohe Erwärmung des Kältemittels mehrere Vorrichtungen in den Kältemittelkreislauf eingebracht werden müssen, was insbesondere aufgrund des Vorsehens von weiteren Sondenrohren im Erdreich kostenintensiv ist.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Erwärmen eines im Kreislauf einer Wärmepumpe geführten Kältemittels der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass die Erwärmung des Kältemittels nicht im Wesentlichen von der Länge des Kondensators geprägt ist. Außerdem soll eine geringe Baugröße des Kondensators ermöglicht sowie einfache Konstruktionsverhältnisse für eine kostengünstige Herstellung der Vorrichtung geschaffen werden.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der vorzugsweise eine gerade Achse aufweisende Innenmantel des Kondensators zumindest abschnittsweise durch Kammern unterteilt ist, die parallele Strömungswege für den Wärmeträger bilden.
Ist der Innenmantel des Kondensators zumindest abschnittweise durch Kammern unterteilt, die parallele Strömungswege für den Wärmeträger bilden, so weist das Innenrohr weitere Kondensationsflächen zur Abgabe an Wärme an das Innenrohr auf.
Wesentlich ist jedoch, dass mit den parallelen Strömungswegen der Wärmeträger nicht in seiner Strömung behindert wird, sodass mit einer höheren Zirkulationsmenge des Wärmeträgers im Sondenrohr auch mehr Wärme dem Erdreich entzogen werden kann.
Diese Vorrichtung erreicht daher gegenüber dem Stand der Technik mit einer geringeren Baulänge des Kondensators den gleichen Wirkungsgrad, oder kann mit der selben Länge des Kondensators das Kältemittel der Wärmepumpe höher erwärmen. Womit auch auf vorteilhafte Weise bei einer geforderten hohen Erwärmung des Kältemittels auf zusätzliche Vorrichtungen im Kältemittelkreislauf verzichtet werden kann, was einen großen Kostenvorteil mit sich bringt. Hinzu kommt, dass die mit dem Innenrohr thermisch verbundenen Kammern eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit zum vom Kältemittel gekühlten Innenrohr aufweisen, sodass dem Wärmeträger mehr Wärmeenergie entzogen werden kann. Die Vorrichtung zeichnet sich daher nicht nur durch einen hohen Wirkungsgrad aus, sondern es ist auch aufgrund der verringerten Länge des Kondensators möglich, den Innenmantel des Kondensators mit einer geraden Achse zu versehen, was weiter den Strömungswiderstand für den Wärmeträger vermindert. Auch entstehen dadurch einfache Verhältnisse für ein Verlegen der Vorrichtung sowie ist auch der Aufwand zur Herstellung der Vorrichtung und damit die Kosten hiefür geringer.
Einfache Konstruktionsverhältnisse zur Herstellung der Vorrichtung ergeben sich weiter dadurch, dass die Kammern durch in den Innenmantel eingesteckte Rohre gebildet werden.
Mit auf der Außenfläche des Innenmantels des Kondensators radial abstehenden Wärmeleitrippen wird weiters der Wirkungsgrad des Kondensators vergrößert, weil eben dem Kältemittel eine größere Oberfläche am Innenrohr zur Verfügung steht.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine teilweise aufgerissenen Ansicht der in das Erdreich eingesetzten Vorrichtung Fig. 2 einen Schnitt der Vorrichtung nach der Linie))-)) in einer Draufsicht, Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und Fig. 4 einen Schnitt gemäß A-A in Fig. 3.
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Erwärmen eines im Kreislauf einer Wärmepumpe gefüllten Kältemittels weist ein in das Erdreich 1
eingesetztes Sondenrohr 2 auf. Das Sondenrohr 2 ist an seinem oberen Ende mit einem Kondensator 3 verbunden, der aus einem rohrförmigen Innenmantel 4 und einem rohrförmigen Außenmantel 5 besteht, wobei im Ringraum zwischen dem Innen-und Außenmantel 4 bzw. 5 das zu erwärmende Kältemittel der Wärmepumpe geführt wird. Der in das Erdreich 1 eingesetzte Teil des Sondenrohrs 2 bildet einen Verdampfer für einen Wärmeträger, der über ein Ventil 6 am oberen Ende des Sondenrohrs 2 einfüllbar ist. Der vom Verdampfer des Sondenrohrs aufsteigende Wärmeträger gelangt im oberen Endbereich des Sondenrohrs 2 in den Kondensator 3, wobei der Kondensator 3 seitlich am Sondenrohr 2 anschließt.
Es ist aber auch denkbar, den Kondensator 3 in Verlängerung des Sondenrohrs 2 vorzusehen, so wie dies in Fig. 3 und 4 dargestellt ist.
Der Innenmantel 4 des Kondensators 3 weist aufgrund des Kältemittels eine zum Wärmeträger vergleichsweise große Temperaturdifferenz auf, sodass dort im Wesentlichen der Wärmeträger kondensiert und seine Wärme an das Kältemittel abgibt.
Zur Erhöhung der Kondensationsrate des Wärmeträgers ist der Innenmantel 4 durch Kammern 8 unterteilt, welche Kammern 8 parallele Strömungswege 7 für den Wärmeträger ausbilden. Damit kann auf vorteilhafte Weise der Strömungswiderstand des Wärmeträgers vergleichsweise gering gehalten werden, wobei der Strömungswiderstand auch durch eine gerade Achse bzw. Verlauf des Innenmantels 4 des Kondensators 3 gegenüber bekannten Kondensatoren vermindert wird.
Die Kammern 8 des Innenmantels 4 werden durch in den Innenmantel 4 eingesteckte Rohre 8 gebildet, was den Bauaufwand des Kondensator 3 verringert.
Am Innenmantel 4 des Kondensators 3 sind an seiner Außenfläche radial abstehende Wärmeleitrippen 9 vorgesehen, wodurch der Wärmeübergang auf das Kältemittel verbessert ist.
Der Innenmantel 4 und der Außenmantel 5 der Vorrichtung werden von Rohren, insbesondere Kupferrohren, gebildet. Die die Kammern 8 des Innenmantels 4 ausbildenden Rohre sind vorteilhafterweise ebenfalls von Kupferrohren gebildet. Diese Rohre stehen mit dem Innenrohr thermisch in Verbindung. Die Rohre liegen an der Innenwand des Innenmantels 4 und aneinander an. Je besser der Wärmeübergang ist, umso besser ist dies für die Funktion bzw. den Wirkungsgrad der Vorrichtung.
Die Kammern 8 bzw. die von den Innenwand-und Außenwandflächen der Rohre gebildeten Kammern erstrecken sich in Längsrichtung des Innenmantels bzw. des diesen bildenden Rohres.
Die in den Innenmantel 4 eingefügten Rohre werden unter Ausbildung zumindest eines Passsitzes, vorzugsweise eines Presssitzes eingefügt. Es werden in den Innenmantel 4 zumindest 3 Rohre eingesetzt.
Durch die nebeneinander liegenden Kammern 8 steigt das im unteren Bereich bzw. im Bodenbereich der Sonde verdampfende C02 in den oberen Bereich des Sondenrohres 2 und wird in dem Bereich, in dem sich die eingesetzten Rohre bzw. Kammern 8 befinden, durch das diesen Bereich des Sondenrohres 2 umspülende Kältemittel abgekühlt, bis es kondensiert. Das Kondensat tropft in den unteren Bereich des Sondenrohres 2 ab, in welchem es wieder durch die von außen erfolgende Wärmezufuhr verdampft.
Entsprechend Fig. 3 wird über Anschlüsse 10 das Kältemittel durch das den Außenmantel 5 bildende Rohr geführt. Dieses Rohr umgibt das gerade Sondenrohr 2, auf dem bzw. mit dem die Wärmeleitrippen 9 verbunden bzw. angeordnet sind. Der im Bereich des Außenmantels befindliche Rohrbereich des Sondenrohres 2 bildet den Innenmantel 4 des Kondensators und wird vom Kältemittel gekühlt. Im Inneren des Sondenrohres 2 bzw. dessen Innenmantel 4 befinden sich die Strömungswege 7 definierenden Kammern bzw. Rohre 8. Der Aufbau des Kondensators gemäß Fig. 1 und Fig. 3 ist vergleichbar. Gemäß Fig. 1 wird der Innenmantel 4 von einer Abzweigung 12 bzw. eine Anschlussrohr 12 gebildet, die bzw. das mit den beiden Endbereichen wärmeträgerleitend mit dem Sondenrohr 2 verbunden ist. Gemäß Fig. 3 wird der Innenmantel 4 vom Sondenrohr 2 selbst gebildet.