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Title:
HEAT TRANSFER DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/262901
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat transfer device, comprising a heat exchanger (1) which is flowed through by a heat transfer medium, a first central connector (1.1) for feeding in or discharging the heat transfer medium to or from the heat exchanger (1), a second central connector (1.2) for discharging or feeding in the heat transfer medium from or to the heat exchanger (1), and a plurality of heat transfer channels (1.3) which form the heat exchanger (1), are connected hydraulically firstly to the first and secondly to the second central connector (1.1, 1.2), and are flowed through by the heat transfer medium. According to the invention, it is provided in accordance with one solution that two flow paths (1.10, 1.20) which can be flowed through alternately and cause/have flow resistances are provided selectively between the first and/or second central connector (1.1, 1.2) and the heat transfer channels (1.3). In accordance with another solution according to the invention, a flow device (2) which causes a different flow resistance depending on the flow direction of the heat transfer medium is provided on each heat transfer channel (1.3).

Inventors:
HAFNER ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2022/100419
Publication Date:
December 22, 2022
Filing Date:
June 03, 2022
Export Citation:
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Assignee:
VIESSMANN CLIMATE SOLUTIONS SE (DE)
International Classes:
F28F9/02; F25B13/00; F28F27/02
Foreign References:
CN110831796A2020-02-21
US20150047384A12015-02-19
US10048025B22018-08-14
US20130219943A12013-08-29
US8235101B22012-08-07
US4307578A1981-12-29
FR3061280A12018-06-29
DE102017211256A12019-01-03
DE202008004582U12008-06-19
Attorney, Agent or Firm:
WOLF & WOLF PATENT- UND RECHTSANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. WärmeübertragungsVorrichtung, umfassend einen von einem

Wärmeübertragungsmedium durchströmten Wärmeübertrager (1), einen ersten Zentralanschluss (1.1) zur Zu- oder Abführung des Wärmeübertragungsmediums zum oder vom Wärmeübertrager (1), einen zweiten Zentralanschluss (1.2) zur Ab- oder Zuführung des Wärmeübertragungsmediums vom oder zum Wärmeübertrager (1) und mehrere, den Wärmeübertrager (1) bildende, einerseits mit dem ersten und andererseits mit dem zweiten Zentralanschluss (1.1, 1.2) hydraulisch verbundene und vom Wärmeübertragungsmedium durchströmte Wärmeübertragungskanäle (1.3), dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise zwischen dem ersten und/oder zweiten Zentralanschluss (1.1, 1.2) und den Wärmeübertragungskanälen

(1.3) zwei alternativ durchströmbare und unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisende Strömungspfade (1.10, 1.20) vorgesehen sind.

2. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungspfade (1.10, 1.20) unterschiedlich lang ausgebildet sind.

3. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungspfade (1.10, 1.20) unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. 4. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungskanäle (1.3) beidendig in jeweils einen Verteilerraum (1.4) ausmündend ausgebildet sind.

5. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verteilerraum (1.4) eine Verteileinrichtung (1.5) für das Wärmeübertragungsmedium angeordnet ist.

6. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Wärmeübertrager (1) einerseits ein direkt in den Verteilerraum (1.4) mündender erster Anschluss (1.6) und andererseits ein in die Verteileinrichtung (1.5) mündenden zweiter Anschluss (1.7) vorgesehen ist.

7. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (1.5) aus einem rohrförmigen Einsatz mit den Wärmeübertragungskanälen (1.3) zugeordneten Öffnungen (1.5.1) gebildet ist.

8. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungspfad (1.10, 1.20) in nur einer Richtung durchströmbar ausgebildet ist. 9. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungspfad (1.10, 1.20) mit einem Ventil

(1.8) versehen ausgebildet ist.

10. WärmeübertragungsVorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1.8) als Rückschlagventil ausgebildet ist.

11. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis

10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungswiderstand der Strömungspfade (1.10, 1.20) um ein Vielfaches höher als ein sich aus der vertikalen Anordnung des Verteilerraums (1.4) ergebender Druckunterschied zwischen den voneinander entferntesten Wärmeübertragungskanäle (1.3) ausgebildet ist.

12. Verfahren zum Betrieb der Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb der Wärmeübertragungsvorrichtung wahlweise der eine Strömungspfad (1.10) oder der andere Strömungspfad (1.20) vom Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass entweder im Heizbetrieb derjenige Strömungspfad (1.10, 1.20) mit dem geringeren Strömungswiderstand oder im Kühlbetrieb derjenige Strömungspfad (1.10, 1.20) mit dem große- ren Strömungswiderstand vom Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungspfade (1.10, 1.20) nur auf einer Seite des Wärmeübertragers (1) angeordnet sind und dass im Heizbetrieb zuerst einer der Strömungspfade (1.10, 1.20) und dann der Wärmeübertrager (1) und im Kühlbetrieb zuerst der Wärmeübertrager (1) und dann einer der Strömungspfade (1.10, 1.20) durchströmt werden.

15. WärmeübertragungsVorrichtung, umfassend einen von einem

Wärmeübertragungsmedium durchströmten Wärmeübertrager (1), einen ersten Zentralanschluss (1.1) zur Zu- oder Abführung des Wärmeübertragungsmediums zum oder vom Wärmeübertrager (1), einen zweiten Zentralanschluss (1.2) zur Ab- oder Zuführung des Wärmeübertragungsmediums vom oder zum Wärmeübertrager (1) und mehrere, den Wärmeübertrager (1) bildende, einerseits mit dem ersten und andererseits mit dem zweiten Zentralanschluss (1.1, 1.2) hydraulisch verbundene und vom Wärmeübertragungsmedium durchströmte Wärmeübertragungskanäle (1.3), dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Wärmeübertragungskanal (1.3) eine je nach Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums einen unterschiedlichen Strömungswiderstand verursachende Strömungseinrichtung (2) vorgesehen ist.

16. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungseinrichtung (2) pro Wärmeübertragungskanal (1.3) ein in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung unterschiedliche Positionen einnehmendes und unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte für das Wärmeübertragungsmedium erzeugendes Strömungselement (2.1) aufweist.

17. WärmeübertragungsVorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungselement (2.1) als in einem Käfig (2.2) geführte Kugel ausgebildet ist.

18. Wärmeübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungseinrichtung (2) als Teslaventil ausgebildet ist.

19. Wärmeübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungskanäle (1.3) beidendig in jeweils einen Verteilerraum (1.4) ausmündend ausgebildet sind.

Description:
Wärmeübertragungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß 5 dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und 15.

Eine Wärmeübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist allgemein bekannt, so dass es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Eine solche Wärme10 übertragungsvorrichtung besteht aus einem von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmten Wärmeübertrager, einem ersten Zentralanschluss zur Zu- oder Abführung des Wärmeübertragungs- mediums zum oder vom Wärmeübertrager, einem zweiten Zentralanschluss zur Ab- oder Zuführung des Wärmeübertragungsmediums 15 vom oder zum Wärmeübertrager und mehreren, den Wärmeübertrager bildenden, einerseits mit dem ersten und andererseits mit dem zweiten Zentralanschluss hydraulisch verbundenen und vom Wärmeübertragungsmedium durchströmten Wärmeübertragungskanälen. Ein typisches Beispiel für eine solche Wärmeübertragungsvor20 richtung ist ein sogenannter Plattenwärmeübertrager (siehe auch https://de .wikipedia.org/w/index.php?title=Plattenw%C3%A 4rme%C3%BCbertrager&oldid=208597733 ) oder auch ein sogenannter Lamellenrohrwärmeübertrager. Auf beide wird weiter unten noch genauer eingegangen. Der verwendete Begriff "Wärmeübertra- 25 gungskanäle" umfasst dabei stets, wie ersichtlich, auch Rohre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine besonders gut für den Wärmepumpenbe30 trieb geeignete Wärmeübertragungsvorrichtung geschaffen werden. Noch genauer betrachtet, soll eine sowohl im Heiz- als auch im Kühlbetrieb gleichermaßen gut arbeitende Wärmeübertragungsvorrichtung bereit gestellt werden.

Diese Aufgabe ist zum einen, nach einer ersten Lösung, mit einer Wärmeübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art 5 durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass wahlweise zwischen dem ersten und/oder zweiten Zentralanschluss und den 10 Wärmeübertragungskanälen zwei alternativ durchströmbare und unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisende Strömungspfade vorgesehen sind.

Die obige Maßgabe "und/oder" in Bezug auf die beiden Zen15 tralanschlüsse umfasst dabei auch die Möglichkeit, dass beidseitig des Wärmeübertragers jeweils zwei Strömungspfade vorgesehen sind.

Die Maßgabe "alternativ durchströmbar" bedeutet dabei, dass 20 entweder der eine oder der andere Strömungspfad, aber nicht beide gleichzeitig durchströmbar ausgebildet sind, was, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird, zum Beispiel über entsprechende Ventile, insbesondere Rückschlagventile, realisiert sein kann. 25

Die Maßgabe, dass die Strömungspfade unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisen bzw. unterschiedliche Druckverluste verursachen, kann dabei, worauf ebenfalls noch genauer eingegangen werden wird, zum Beispiel dadurch realisiert sein, dass 30 die Pfade unterschiedlich lang oder mit einem unterschiedlichen Strömungsquerschnitt ausgebildet sind. Mit anderen Worten zeichnet sich diese erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung somit dadurch aus, dass diese zwei Strömungspfade mit unterschiedlichen Strömungswiderständen aufweist, und zwar zum Beispiel bevorzugt so, dass die Wärme5 übertragungsvorrichtung je nach Durchströmungsrichtung der Strömung einen unterschiedlichen Widerstand entgegen setzt. Dieser Ansatz, bei dem es auch darum geht, das Wärmeübertragungsmedium möglichst gleichmäßig auf die einzelnen Strömungspfade bzw. Wärmeübertragungskanäle zu verteilen, führt dabei 10 insbesondere bei einer sowohl im Heiz- als auch im Kühlbetrieb arbeitenden Wärmepumpenvorrichtung zu einer verbesserten Effizienz.

Die oben genannte Aufgabe ist zum anderen, nach einer zweiten 15 Lösung, mit einer Wärmeübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 15 aufgeführten Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass an jedem Strö20 mungskanal eine je nach Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums einen unterschiedlichen Strömungswiderstand verursachende Strömungseinrichtung vorgesehen ist.

Mit anderen Worten zeichnet sich diese erfindungsgemäße Wärme25 übertragungsvorrichtung somit dadurch aus, dass die Strömungskanäle jeweils mit einer Strömungseinrichtung versehen sind, die in der einen Strömungsrichtung einen anderen Strömungswiderstand verursacht als in der anderen Strömungsrichtung des Wärmeträgermedium . 30 Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .

Der Vollständigkeit halber wird noch auf das Dokument DE 10 5 2017 211 256 Al hingewiesen. Der dort gezeigte Wärmeübertrager weist aber nur einen Zentralanschluss auf und nicht, wie die erfindungsgemäß Lösung, zwei, denn dort, also bei der Lösung gemäß des besagten Dokuments, strömt das Wärmeträgermedium entweder über den Anschluss 2.10 in den Wärmeübertrager und 10 verlässt ihn über den Anschluss 2.20 oder das Wärmeträgermedium strömt über den Anschluss 2.30 in den Wärmeübertrager und verlässt ihn über den Anschluss 2.20.

Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung einschließ15 lich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

20

Es zeigt schematisch

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung (gemäß der ersten Lösung); 25

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung (gemäß der ersten Lösung);

Figur 3 einen ersten Wärmepumpenschaltplan (Kältekreislauf) zum Einsatz der erfindungsgemäßen Wärmeübertra30 gungsvorrichtungen gemäß Figur 1 und 2 (gemäß der ersten Lösung); Figur 4 einen zweiten Wärmepumpenschaltplan zum Einsatz einer Wärmeübertragungsvorrichtung im (abgewandelten) Sinne von Figur 5 (gemäß der ersten Lösung);

Figur 5 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung (gemäß der ersten 5 Lösung);

Figur 6 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung (gemäß der zweiten Lösung);

Figur 7 die Strömungseinrichtung gemäß Figur 6 bei einer 10 Durchströmung von rechts nach links; und

Figur 8 die Strömungseinrichtung gemäß Figur 6 bei einer Durchströmung von links nach rechts.

Die in den Figuren dargestellten Wärmeübertragungsvorrichtun- 15 gen bestehen zunächst alle aus einem von einem Wärmeübertragungsmedium, also einem je nach den herrschenden Bedingungen gasförmigen oder flüssigen Fluid, durchströmten Wärmeübertrager 1, einem ersten Zentralanschluss 1.1 zur Zu- oder Abführung des Wärmeübertragungsmediums zum oder vom Wärmeübertrager 20 1, einem zweiten Zentralanschluss 1.2 zur Ab- oder Zuführung des Wärmeübertragungsmediums vom oder zum Wärmeübertrager 1 und mehreren, den Wärmeübertrager 1 bildenden, einerseits mit dem ersten und andererseits mit dem zweiten Zentralanschluss 1.1, 1.2 hydraulisch verbundenen und vom Wärmeübertragungsme- 25 dium durchströmten Wärmeübertragungskanälen 1.3.

Wesentlich für eine solche Wärmeübertragungsvorrichtung ist nun nach der ersten, in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Lösung, dass wahlweise zwischen dem ersten und/oder zweiten Zen30 tralanschluss 1.1, 1.2 und den Wärmeübertragungskanälen 1.3 zwei alternativ durchströmbare und unterschiedliche Strömungs- widerstände aufweisende bzw. unterschiedliche Druckverluste verursachende Strömungspfade 1.10, 1.20 vorgesehen sind. Wie aus den Figuren 1 bis 5 ersichtlich, sind dabei die Strömungspfade 1.10, 1.20 selbst gegenständlich von den zur eigentlichen Wärmeübertragung dienenden Wärmeübertragungskanälen 1.3 5 zu unterscheiden.

Besonders bevorzugt ist dabei verfahrensmäßig ausgedrückt, dass beim Betrieb der Wärmeübertragungsvorrichtung wahlweise der eine Strömungspfad 1.10 oder der andere Strömungspfad 1.20 10 vom Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird. Es kann dabei zwar sein, dass sich gleichzeitig in beiden Strömungspfaden

1.10, 1.20 Wärmeübertragungsmedium befindet, es ist aber (hierauf wird weiter unten noch genauer eingegangen) gewährleistet, dass nur in einem der beiden Strömungspfade 1.10, 15 1.20 tatsächlich eine (relevante) Strömung vorhanden ist bzw. stattfindet.

Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass im Heizbetrieb derjenige Strömungspfad 1.10, 1.20 mit dem geringeren Strö20 mungswiderstand vom Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird. Umgekehrt ist entsprechend bevorzugt vorgesehen, dass im Kühlbetrieb derjenige Strömungspfad 1.10, 1.20 mit dem größeren Strömungswiderstand vom Wärmeübertragungsmedium durchströmt wird. Wie aus den Figuren 1 bis 5 ersichtlich, ist dabei au25 ßerdem bevorzugt vorgesehen, dass die Strömungspfade 1.10, 1.20 nur auf einer Seite des Wärmeübertragers 1 angeordnet sind und dass im Heizbetrieb zuerst einer der Strömungspfade

1.10, 1.20 und dann der Wärmeübertrager 1 und im Kühlbetrieb zuerst der Wärmeübertrager 1 und dann einer der Strömungspfade 30

1.10, 1.20 durchströmt werden. Zur Erzeugung der besagten unterschiedlichen Strömungswiderstände ist dabei nach einer ersten Option bevorzugt vorgesehen, dass die Strömungspfade 1.10, 1.20 unterschiedlich lang ausgebildet sind. Diese Option ist insbesondere bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figur 1 und 2 realisiert. 5

Als zweite Option, die auch durchaus mit der ersten kombinierbar ist, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Strömungspfade 1.10, 1.20 unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen. Diese Option ist insbesondere beim Ausführungsbeispiel gemäß 10 Figur 5 realisiert.

Wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, aber auch für die zweite Lösung gemäß den Figuren 6 bis 8 zutreffend, ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass der 15 Wärmeübertrager 1 als Teil einer Wärmepumpenvorrichtung ausgebildet ist.

In diesem Zusammenhang ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass der von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmte Wärme20 übertrager 1 zusätzlich wahlweise von Luft um- oder von Wasser oder auch Sole durchströmbar ausgebildet ist:

Im Falle einer Luftumströmung ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass der Wärmeübertrager 1 im Heizbetrieb als Verdampfer 25 (und im Kühlbetrieb als Kondensator) einer wahlweise zum Heizen oder Kühlen eingesetzten Wärmepumpenvorrichtung arbeitend ausgebildet ist bzw. betrieben wird. In diesem Fall ist der Wärmeübertrager 1 besonders bevorzugt als sogenannter Lamellenrohrwärmeübertrager ausgebildet. Die Figuren 1 bis 3 und 6 30 zeigen diese Variante. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die vorzugsweise rohrförmigen Wärmeübertragungskanäle 1.3 vorzugsweise (im wesentlichen) horizontal.

Im Falle einer Wasserdurchströmung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Wärmeübertrager 1 im Heizbetrieb als Kondensator (und 5 im Kühlbetrieb als Verdampfer) einer wahlweise zum Heizen oder Kühlen eingesetzten Wärmepumpenvorrichtung arbeitend ausgebildet ist bzw. betrieben wird. In diesem Fall ist der Wärmeübertrager 1 besonders bevorzugt als sogenannter Plattenwärmeübertrager ausgebildet. Die Figuren 4 und 5 zeigen diese Variante. 10 Bei dieser Ausführungsform und bei üblicher Anordnung des Plattenwärmeübertragers weisen die vorzugsweise flachkanalförmigen Wärmeübertragungskanäle 1.3 vorzugsweise nicht nur eine horizontale, sondern auch eine vertikale Erstreckungsrichtung auf. 15

Ferner ist auch im Falle einer Soledurchströmung bevorzugt vorgesehen, dass der Wärmeübertrager 1 als Plattenwärmeübertrager ausgebildet ist.

20

Noch etwas genauer betrachtet, ist also in allen genannten Wärmepumpen-Verwendungsfällen besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Wärmeübertragungskanäle 1.3 (des Wärmeübertragers 1) als Teil wahlweise eines Plattenwärmeübertragers oder eines Lamellenrohrwärmeübertragers ausgebildet sind. 25

Selbstverständlich kann die Wärmepumpenvorrichtung auch sowohl kondensatorseitig als auch verdampferseitig mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertragervorrichtung (gemäß den Figuren 1 bis 8) ausgestattet sein. 30 Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, und dies ist auch bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen (Figur 1 bis 8) realisiert, dass die Wärmeübertragungskanäle 1.3 bei- dendig in jeweils einen Verteilerraum 1.4 ausmündend ausgebildet sind. In Figur 1 bildet letztlich die vertikal dargestell5 te Verbindungsleitung zwischen den mit den Wärmeübertragungs- kanälen 1.3 verbundenen Einzelleitungen diesen Verteilerraum 1.4.

Noch etwas genauer betrachtet, und diesbezüglich wird insbe10 sondere auf Figur 5 verwiesen, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass im Verteilerraum 1.4 eine (an sich zum Beispiel aus dem Dokument DE 20 2008 004 582 Ul bekannte) Verteileinrichtung 1.5 für das Wärmeübertragungsmedium angeordnet ist. Dabei ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass die 15 Verteileinrichtung 1.5 aus einem rohrförmigen Einsatz mit den Wärmeübertragungskanälen 1.3 zugeordneten Öffnungen 1.5.1 gebildet ist.

Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass am Wärme20 übertrager 1 einerseits ein direkt in den Verteilerraum 1.4 mündender erster Anschluss 1.6 und andererseits ein in die Verteileinrichtung 1.5 mündenden zweiter Anschluss 1.7 vorgesehen ist. Dabei sind die beiden Anschlüsse 1.6, 1.7 ferner besonders bevorzugt an sich gegenüberliegenden Seiten des als 25 Plattenwärmeübertrager ausgebildeten Wärmeübertragers 1 angeordnet.

Damit das Wärmeträgermedium über den ersten Anschluss 1.6 gut zu den Wärmeübertragungskanälen 1.3 gelangen kann, ist dabei 30 ferner noch bevorzugt vorgesehen, dass die Verteilereinrich- tung 1.5 den Verteilerraum 1.4 unvollständig (also Strömungsraum freilassend) ausfüllend ausgebildet ist.

Wie oben bereits erwähnt, ist weiterhin bei der Lösung gemäß den Figuren 1 bis 5 bevorzugt vorgesehen, dass jeder Strö5 mungspfad 1.10, 1.20 in nur einer Richtung durchströmbar ausgebildet ist. Hierzu ist, genauer betrachtet, besonders bevorzugt vorgesehen, dass jeder Strömungspfad 1.10, 1.20 mit einem Ventil 1.8 versehen ausgebildet ist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei, wie schematisch dargestellt, schließlich vorgese10 hen, dass das Ventil 1.8 (bzw. die Ventile 1.8) als Rückschlagventil(e ) ausgebildet ist (sind).

Wesentlich die zweite, in den Figuren 6 bis 8 dargestellte Lösung der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung ist 15 ferner, dass an jedem Wärmeübertragungskanal 1.3 eine je nach Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums einen unterschiedlichen Strömungswiderstand verursachende Strömungseinrichtung 2 vorgesehen ist. Wie aus den Figuren 6 bis 8 ersichtlich, ist dabei die Strömungseinrichtung 2 selbst gegen20 ständlich von den zur eigentlichen Wärmeübertragung dienenden Wärmeübertragungskanälen 1.3 zu unterscheiden.

Noch etwas genauer betrachtet, ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass die Strömungseinrichtung 2 pro Wärmeübertragungskanal 1.3 25 ein in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung unterschiedliche Positionen einnehmendes und unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte für das Wärmeübertragungsmedium erzeugendes Strömungselement 2.1 aufweist. Dieses Strömungselement 2.1 ist dabei (siehe Figur 7 und 8) ganz besonders bevorzugt als in ei30 nem Käfig 2.2 geführte Kugel ausgebildet. Alternativ (nicht extra dargestellt) kann aber auch vorgesehen sein, dass die Strömungseinrichtung 2 als (sogenanntes) Teslaventil (siehe hierzu https://de.wikipedia.org/w/index.php?tit- le=Teslaventil&oldid=207705326 ) ausgebildet ist.

5

Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung funktioniert wie folgt:

Soll bei der Lösung gemäß Figur 1 über den ersten Zentralanschluss 1.1 Wärmeträgermedium zum Wärmeübertrager 1 (hier, wie 10 bereits erwähnt, ein sogenannter Lamellenrohrwärmeübertrager) strömen (was in diesem Beispiel also dem Heizbetrieb entspricht), so kann dies nur über das untere Ventil 1.8 geschehen, da das obere Ventil 1.8 automatisch schließt. In diesem Fall wird also der kürzere Strömungspfad 1.20 auf dem Weg zum 15 Wärmeübertrager 1 durchströmt. Nach Verlassen des Wärmeübertragers 1 gelangt das Wärmeträgermedium dann noch zu einem Verteilerraum 1.4 und vor dort schließlich zum zweiten Zentralanschluss 1.2. - Soll das Wärmeträgermedium statt dessen (was in diesem Beispiel also dem Kühlbetrieb entspricht) umge20 kehrt durch den Wärmeübertrager 1 geführt werden, so wird es diesem über den zweiten Zentralanschluss 1.2 zugeführt. Nach dem Verlassen der Wärmeübertragungskanäle 1.3 gelangt es dann über den Strömungspfad 1.10 zum ersten Zentralanschluss 1.1. Eine Durchströmung des anderen Strömungspfads 1.20 ist auf25 grund des in diesem Fall schließenden unteren Ventils 1.8 ausgeschlossen. Und da der Strömungspfad 1.10, wie ersichtlich, insgesamt wesentlich länger als der Strömungspfad 1.20 ausgebildet ist, setzt die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung einer Strömung vom zweiten Zentralanschluss 1.2 zum 30 ersten Zentralanschluss 1.1 (Kühlbetrieb) mehr Widerstand ent- gegen als einer Strömung vom ersten Zentralanschluss 1.1 zum zweiten Zentralanschluss 1.2 (Heizbetrieb).

Bei der Lösung gemäß Figur 2 verhält es sich, wie ohne weiteres ersichtlich, entsprechend umgekehrt, da die Ventile 1.8 5 umgekehrt angeordnet sind. Bei dieser Lösung ist dabei besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Verteilerraum 1.4 seine größte Erstreckung in vertikaler Richtung aufweist, so dass es im Kühlbetrieb zu einer Trennung der flüssigen Phase des Wärmeträgermediums von deren Gasphase kommt. 10

Noch etwas genauer betrachtet, gilt grundsätzlich, dass vorzugsweise und trotz der erfindungsgemäßen Vorgabe unterschiedlicher Strömungswiderstände der Strömungspfade 1.10, 1.20 ein möglichst geringer Strömungswiderstand der Strömungspfade 15 1.10, 1.20 insgesamt angestrebt wird.

Für den Kühlbetrieb und bei Verwendung eines Lamellenrohrwärmeübertrager mit vertikaler Anordnung des Verteilerraums 1.4 ist dabei ferner noch besonders bevorzugt vorgesehen, dass ein 20 Strömungswiderstand bzw. Druckverlust der Strömungspfade 1.10, 1.20 um ein Vielfaches höher ausgebildet bzw. ausgelegt ist, als ein sich aus der vertikalen Anordnung des Verteilerraums 1.4 ergebender Druckunterschied zwischen den voneinander entferntesten Wärmeübertragungskanäle 1.3, also zwischen dem 25 obersten und untersten Wärmeübertragungskanal 1.3. Diese Maßgabe führt zu einer besonders gleichmäßigen Aufteilung des Wärmeübertragungsmediums auf die einzelnen Wärmeübertragungskanäle 1.3.

30

Bei der Lösung gemäß Figur 3, die einen klassischen Kältekreislauf mit einem Wärmepumpenverdichter, einer Expansions- einrichtung, einem Wärmeträgermediumsamler und zwei Wärmeübertragern zeigt, arbeitet der eine (untere) Wärmeübertrager 1 im Heizfall als Verdampfer und im Kühlfall als Kondensator. Dabei ist eine Durchströmung von links nach rechts (also im Heizfall mit einem größeren Strömungswiderstand als bei einer 5 Durchströmung von rechts nach links (also im Kühlfall) verbunden.

Bei der Lösung gemäß Figur 4 ist der Wärmeübertrager 1 der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung im Heizbetrieb 10 als Kondensator ausgebildet. Das Wärmeträgermedium wird mit dem Wärmepumpenverdichter verdichtet und (über die dargestellte Umschalteinrichtung) zum ersten Zentralanschluss 1.1 gefördert. Von dort strömt es über das Ventil 1.8 und den Strömungspfad 1.10 weiter zum links in der Figur 4 dargestellten 15 ersten Anschluss 1.6 des Wärmeübertragers 1. Das Wärmeträgermedium verlässt dabei den Wärmeübertrager 1 auf dessen rechter Seite und strömt dann über einen Abzweig und über ein in diese Richtung öffnendes Ventil 1.8 zum zweiten Zentralanschluss 1.2. Aufgrund der gegebenen Druckverhältnisse im Kältekreis20 lauf sind dabei die beiden anderen Ventile 1.8 geschlossen. Der andere bzw. zweite Strömungspfad 1.20 wird bei dieser Betriebsweise nicht durchströmt. Vom zweiten Zentralanschluss 1.2 strömt das Wärmeträgermedium dann schließlich über die Expansionseinrichtung zum Verdampfer und von dort wieder über 25 die Umschalteinrichtung zum Wärmepumpenverdichter. Damit ist der Kreis geschlossen. - Wird nun die Umschalteinrichtung um- und die Wärmepumpenvorrichtung somit in den Kühlbetrieb geschaltet, fördert der Wärmepumpenverdichter das Wärmeträgermedium zunächst zum unten in der Figur dargestellten Wärmeüber30 trager, der nunmehr als Kondensator arbeitet. Von dort gelangt das Wärmeträgermedium zur Expansionseinrichtung und von dort über das Ventil 1.8 und den Strömungspfad 1.20 zum zweiten Anschluss 1.7. Da dieser mit der Verteileinrichtung 1.5 versehen ist, wird der Strömung des Wärmeträgermediums auf diesem Strömungspfad 1.20 ein höherer Widerstand entgegen gesetzt (als einer Strömung im Strömungspfad 1.10). Die Abströmung des Wär5 meträgermediums erfolgt dabei wieder über die rechte Seite des Wärmeübertragers 1, diesmal allerdings dann über das Ventil 1.8 zurück zum Wärmepumpenverdichter. Wie ersichtlich, sind bei dieser Betriebsweise jeweils die beiden anderen Ventile 1.8 aufgrund der bestehenden Druckverhältnisse im Kältekreis10 lauf verschlossen. Außerdem ist, wie ersichtlich, bevorzugt vorgesehen, dass die Wärmeübertragungskanäle 1.3 (in diesem Beispiel) in beiden Betriebsweisen (Heiz- und Kühlfall) vom Wärmeübertragungsmedium in gleicher Richtung (in der Darstellung von links nach rechts) durchströmt werden. 15

Bei der Lösung gemäß Figur 5, die einen Plattenwärmeübertrager zeigt, wie er auch in Figur 4 eingesetzt ist, ist schließlich noch eine ganz einfache Option gezeigt, bei der die vom ersten Zentralanschluss 1.1 kommende Strömung des Wärmeträgermediums 20 mit Hilfe eines einfachen Schaltventils wahlweise auf einen der beiden Strömungspfade 1.10 oder 1.20 gelenkt wird.

Bei der Lösung gemäß Figur 6 ist die besagte Strömungseinrichtung 2 vorgesehen, deren Funktionsweise sich aus den Figuren 7 25 und 8 erschließt:

In Figur 7 strömt das Wärmeträgermedium über zweiten Zentralanschluss 1.2 in den Verteilerraum 1.4 und von dort aufgeteilt in die Wärmeübertragungskanäle 1.3. In der Strömungsein30 richtung 2 treffen die einzelnen Teilströme dann jeweils auf die Strömungselemente 2.1, die hier als in Käfigen 2.2 geführ- te Kugeln ausgebildet sind. Durch den von der Strömung ausgehenden Impuls werden die Kugeln im Käfig 2.2 nach links gedrückt, was aufgrund des in diese Richtung enger werdenden Kanals dazu führt, dass nur noch ein vergleichsweise kleiner Durchströmquerschnitt für das Wärmeträgermedium bleibt. 5

Strömt das Wärmeträgermedium dagegen, wie in Figur 8 dargestellt, von links nach rechts (als vom ersten Zentralanschluss 1.1 kommend), bewirkt der Impuls der Strömung, dass die Kugel nach rechts gedrückt wird, was aufgrund des in diese Richtung 10 weiter werdenden Kanals dazu führt, dass ein größerer Durchströmquerschnitt für das Wärmeträgermedium zur Verfügung steht.

Und da der besagte Durchströmquerschnitt unmittelbar Einfluss 15 auf den sich in der Wärmeübertragungsvorrichtung ergebenden Druckverlauf hat, ist dieser zweite Lösungsansatz ebenfalls zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe geeignet.

Bezugszeichenliste

1 Wärmeübertrager

1.1 erster Zentralanschluss

1.2 zweiter Zentralanschluss

1.3 Wärmeübertragungskanal

1.4 Verteilerraum

1.5 Verteileinrichtung 1.5.1 Öffnung

1.6 erster Anschluss

1.7 zweiter Anschluss

1.8 Ventil 1.10 Strömungspfad 1.20 Strömungspfad 2 Strömungseinrichtung

2.1 Strömungselement

2.2 Käfig