DE1219503B

DE1219503B - Heiz- und/oder Kuehlgeraet

Info

Publication number: DE1219503B
Application number: DEL36869A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: Firth Cleveland Ltd
Current assignee: Firth Cleveland Ltd
Priority date: 1960-08-20
Filing date: 1960-08-20
Publication date: 1966-06-23
Also published as: FR1303675A; US3366169A; GB992399A

Description

Heiz- und/oder Kühlgerät Die Erfindung betrifft ein Heiz- und/oder Kühlgerät mit zwei Wärmetauschern, von denen einer Wärme aus der ihn umgebenden Luft aufnimmt und der andere die aufgenommene Wärme in die ihn umgebende Luft abgibt, wobei wenigstens einer der Wärmetauscher im-Ansaug- oder Druckkanal eines Querstromgebläses angeordnet ist.
Für sogenannte Wärmetauscher-Gebläse-Einheiten in Klimageräten wurden bisher Axial- oder Radialgebläse verwendet (USA.-Patentschriften 2 628 480, 2 945 359). Sowohl bei Axialgebläsen, bei denen die Luft in Richtung der Gebläseachse durch einen Propeller hindurchtritt und dabei einen Bewegungsimpulsaustausch erfährt, als auch bei Radialgebläsen, bei denen die zu fördernde Luft durch eine Stirnseite in axialer Richtung in einen Trommelläufer eintritt, innerhalb des Trommeläufers umgelenkt wird und in radialer Richtung durch das Schaufelgitter durchtritt, ist es nicht oder nur unter sehr erschwerten Bedingungen möglich, einen großflächigen rechteckigen Wärmetauscher gleichmäßig zu beaufschlagen. Bei Axialgebläsen erfolgt die Beaufschlagung des Wärmetauschers im wesentlichen in einem ringförmigen Bereich, so daß entweder die Ecken eines beaufschlagten rechteckigen Wärmetauschers unberücksichtigt bleiben oder das Gebläse überdimensioniert wird, so daß die Eckbereiche mitversorgt werden, jedoch ein großer Teil der geförderten Luft an den seitlichen Begrenzungen des Wärmetauschers vorbeiströmt, so daß die Beaufschlagung des Wärmetauschers nicht gleichmäßig erfolgen kann.
Die Verwendung von Radialgebläsen hat sich deshalb als nachteilig erwiesen, weil die beschleunigte Luft auf dem ganzen Umfang des Radialgebläses austritt und deshalb ein Leitblech vorgesehen sein muß, das den ganzen Trommelläufer umgibt, um die Luft in die gewünschte Richtung zu leiten. Dieser Luftleitkanal erfordert naturgemäß erheblichen Raum. Dies hat wiederum zur Folge, daß Kühlgeräte mit Radialgebläsen sehr sperrig gebaut sind, was nicht nur beim Transport und bei der Aufstellung, sondern auch bei der Herstellung beträchtlichen Mehraufwand erfordert. Schließlich können Radialgebläse nicht lang ausgeführt werden, was zur Folge hat, daß auch nur schmale Wärmetauscher Verwendung finden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende Wärmetauscher-Gebläse-Einheit für ein Heiz- und/oder Kühlgerät zu schaffen mit einem großflächigen Wärmetauscher, der völlig gleichmäßig beaufschlagt wird. Diese Aufgabe wird gelöst, indem erfindungsgemäß eine Ebene, die senkrecht zur Hauptströmungsrichtung im Eintritts- und/oder Austrittskanal des Gebläses liegt; die Begrenzungsfläche der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers und eine an das Gebläsegehäuse anschließende, leicht gekrümmte oder ebene Leitwand einen gleichförmigen, sich über die gesamte Breite des Gebläseläufers erstreckenden, im wesentlichen geschlossenen Kanal bilden, dessen Kanten parallel zur Läuferachse verlaufen und dessen Querschnitt senkrecht zu dieser Läuferachse ein Dreieck bildet, dessen spitzer Winkel dem Eintritts- oder Austrittskanal gegenüberliegt.
Querstromgebläse und Tangentialgebläse sind an und für sich bereits bekannt (deutsche Patentschrift 963 809 und USA.-Patentschrift 1823 579). Das wesentliche der Erfindung besteht in der besonderen Ausbildung und Zuordnung eines großflächigen Wärmetauschers zu einem Querstromgebläse. Es werden hierdurch folgende Vorteile erhalten: Die Wärmetauscher-Gebläse-Einheit besitzt in Richtung der ein- bzw. ausströmenden Luft nur sehr geringe Abmessungen. Es ist möglich, einen großflächigen Wärmetauscher zu verwenden, der aber nur eine sehr geringe Blocktiefe besitzt, was besonders dann von großem Vorteil ist, wenn die erfindungsgemäßen Geräte in Mauerdurchbrüchen eingesetzt werden.
Die gedrängte Bauart und die Möglichkeit der rechteckigen Ausbildung des erfindungsgemäßen Heiz- und/oder Kühlgerätes ermöglicht einen leichten Einbau nach dem Baukastenprinzip, ohne daß Wirkungsgradverluste, sei es durch mangelnde Beaufschlagung des Wärmetauschers oder sei es durch Überdimensionierung des Gebläses, in Kauf genommen werden müssen. Schließlich kann der Wärmetauscher auf der Saugseite des Gebläses angeordnet sein und der Austrittskanal, je nachdem ob er die kalte oder die warme Luft führt, unter oder über dem Wärmetauscher herausgeführt werden, so daß die durch den Auftrieb bedingte Luftkonvektion die warme und die kalte Luft auf einer Seite des Gerätes nicht mischt.
Weiter kann durch eine weitgehend turbulenzfreie Führung der Strömung die Geräuscharmut des Querstromgebläses in hervorragender Weise ausgenutzt werden, da die gesamte Anordnung ebenfalls sehr geräuscharm ist. Abdichtungen und Schalldämmungen können in einfacher Weise eingebaut werden, da die Baueinheit nach außen im wesentlichen nur durch ebene Flächen begrenzt ist. Die geometrisch einfache und geschlossene Form erlaubt raumsparende Kombinationen mehrerer Einheiten in idealer Weise.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für beide Umluftkreise je ein Querstromgebläse oder ein Tangentialgebläse vorgesehen, welche Gebläse mit ihren Rotationsachsen parallel zueinander angeordnet sind. In einem solchen Fall können die beiden Gebläse an der gleichen Schmalseite des im wesentlichen quaderförmigen Kühl= gerätes angeordnet sein, während die Wärmetauscher an den beiden gegenüberliegenden Breitseiten angeordnet sind. Die beiden Gebläse können aber auch an einander gegenüberliegenden Schmalseiten eines solchen Kühlgerätes angrenzen. In beiden Fällen kann zum Antrieb der beiden Gebläse ein gemeinsamer Doppelmotor vorgesehen sein, bei dem eine gemeinsame starke Wicklung für beide Rotoren vorgesehen ist.
Zur Förderung der Umlift für beide Umluftkreise mit einem gemeinsamen Gebläse können zwei Läufer oder Läuferabschnitte auf der gleichen Welle hintereinander angeordnet sein, von denen der eine zur Förderung der Umluft in den einen Umluftkreis und der andere in den anderen Umluftkreis herangezogen werden.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.
F i g. 1 a zeigt teils in einer Stirnseitenansicht, teils in einem Querschnitt der F i g. 1 b und F i g. 1 b teils in einer Breitenansicht, teils in einem Längsschnitt der F i g. 1 a ein Gerät nach dieser Erfindung, bei dem zwei Tangentialgebläse, die an der gleichen Schmalseite des Gerätes angeordnet sind, zur Förderung der Umluft vorgesehen sind.
In F i g. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel teils in einer Stirnansicht, teils in einem Querschnitt dargestellt, bei dem zwei Tangentialgebläse zur Umluftförderung vorgesehen sind, die an gegenüberliegenden Schmalseiten des Gehäuses angeordnet sind.
In F i g. 3 a ist teils in einer Stirnseitenansicht, teils in einem Querschnitt der F i g. 3 b und in F i g. 3 b teils in einer Breitseitenansicht, teils in einem Längsschnitt der F i g. 3 ä ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, bei dem ein Tangentialgebläse für beide Umluftkreise vorgesehen ist, das mit zwei Läuferabschnitten ausgestattet ist, wobei für jeden Umluftkreis ein Läuferabschnitt vorgesehen ist.
In den F i g. 1 a bzw. 1 b ist mit 1 ein quaderförmiges Gehäuse bezeichnet, an dessen Breitseiten 2 und 3 je ein Wärmetauscher 4 bzw. 5 angeordnet .ist. Auf der einen Stirnseite des Gehäuses, in der F i g. 1 a strichpunktiert dargestellt, ist der Kompressor 6 angeordnet. Die Teile 4, 5 und 6 wirken in an sich bekannter Weise zusammen, wie bei den allgemein üblichen Kompressorkühlaggregaten. Im vorliegenden Fall ist der Wärmetauscher 5 der Verdampfer, in dem also Wärme .absorbiert wird, während der Wärmetauscher 4 der Verflüssiger ist, bei dem Wärme abgegeben wird. An der Schmalseite 7 des Gehäuses ist der Doppelmotor 8 angeordnet, der einen einzigen Stator 9 für die beiden Rotoren 10 und 11 aufweist. Von diesen Rotoren werden die beiden Trommelläufer 12 bzw. 13 angetrieben. Am Umfang dieser Trommelläufer, die sich über die ganze Länge der Wärmetauscher erstrecken, wie dies aus F i g. 1 b ersichtlich ist, sind Leitbleche 14 bis 17 angeordnet, die sich ebenfalls über die ganze Länge der Trommelläufer erstrecken und in an sich bekannter Weise mit diesen Trommelläufern zusammenwirken. An Stelle der hier vorgesehenen Tangentialgebläse können auch andere Querstromgebläse an sich bekannter Bauart Verwendung finden. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Das Gerät ist vorzugsweise in eine Mauer 18, 19, wie in F i g. 1 a angedeutet, eingesetzt, so daß der Wärmetauscher 4 in den Raum weist, in dem die Luft erwärmt werden soll, während der Wärmetauscher 5, zu dessen Schutz eine Jalousie 20 vorgesehen ist, mit der Außenluft in Kontakt steht, der Wärme entzogen werden soll. Die Raumluft wird durch das Gebläse 13, 16, 17 angesogen und tritt dabei durch den Wärmetauscher 4 hindurch. Die Luft wird dann zwischen den Leitblechen 16 und 17 in den Kanal 21 gedrückt und verläßt erwärmt am oberen Ende des Wärmetauschers durch die Öffnung 22 das Gerät. Gleichzeitig wird Außenluft von dem Gebläse 12, 14, 15 durch den Wärmetauscher 5 angesogen, und, nachdem sie den durch die Leitbleche 14 und 15 gebildeten Kanal passiert hat, sie verläßt das Gerät an der Öffnung 23, nachdem ihr Wärme entzogen wurde. Die Zuleitung der Luft von dem Wärmetauscher 5 zum Gebläse 15, 14, 12 ist erfindungsgemäß durch eine Leitfläche 24 begrenzt, die so angeordnet ist, daß für die einströmende Luft die Kontinuitätsbedingung erfüllt ist, d. h., daß der dem Gebläse zuströmenden Luft unter Berücksichtigung der die ganze Fläche des Wärmetauschers durchsetzenden Luft immer der gleiche Querschnitt zur Verfügung steht. Die Rückseite der Fläche 24 ist zur Geräuschfilterung mit einem Antidröhnmittel25 belegt. Aus dem gleichen Grunde sind in den Begrenzungsflächen 26 und 27 für den Kanal 21 dünne Membranen 28 bis 31 vorgesehen, durch die ein Schallaustausch in den Zwischenraum 32 erfolgen kann. Dieser Zwischenraum 32 ist als Resonator ausgebildet, der auf die Geräusche, die von dem Gerät verursacht werden, abgestimmt ist, derart, daß er sie verschluckt.
Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist wiederum ein quaderförmiges Gehäuse 40 vorgesehen, das auf seinen beiden Breitseiten je einen Wärmetauscher 41 bzw. 42 aufweist. Für jeden Wärmetauscher ist ein Tangentialgebläse 43 bzw: 44 vorgesehen, die je von einem Spaltpolmotor 45 bzw. 46 angetrieben werden. Für beide Gebläse sind die bei Tangentialgebläsen erforderlichen Leitelemente 47, 48 bzw. 49, 50 vorgesehen. Der Luftdurchsatz, gefördert durch die Gebläse, erfolgt, wie durch die Pfeile angedeutet, derart, daß die zu kühlende Raumluft durch den als Verdampfer wirkenden Wärmetauscher 42 angesogen wird, durch das Gebläse 44, 49, 50 gefördert und, nachdem sie den Kanal 51 passiert hat, bei der Öffnung 52 gekühlt in den Raum zurückgeführt wird. Auf der anderen Seite wird die Außenluft durch den Wärmetauscher 41, den Verflüssiger, vermittels des Gebläses 43, 47, 48 angesogen und bei 53 wieder aufgewärmt abgegeben. Die beiden Spaltpolmotoren 46 und 45 sind zweckmäßigerweise ganz an der einen Stirnseite des Gerätes, neben dem Kompressor 54, angeordnet, so daß sie keinen besonderen Raum für sich beanspruchen. Die eine Leitfläche 55 ist wiederum zur Schallabsorption mit einem Antidröhnmittel 56 belegt.
Bei dem in den F i g. 3 a und 3 b dargestellten Ausführungsbeispiel ist wiederum ein quaderförmiges Gehäuse vorgesehen, bei dem zugunsten einer möglichst geringen Einbautiefe die beiden Wärmetauscher seitlich gegeneinander versetzt sind. Der Wärmetauscher 70 entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel dem Wärmetauscher 42 aus F i g. 2, während der Wärmetauscher 71 dem Wärmetauscher 41 aus F i g. 2 entspricht. Für beide Wärmetauscher ist ein gemeinsames Gebläse vorgesehen, das zwei Rotoren 72, 73 enthält, die von einem gemeinsamen, in der Mitte befindlichen Spaltpolmotor 74 angetrieben werden. Die Luftführung für die einzelnen Umluftkreise entspricht dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die beiden Umluftkreise sind getrennt durch eine Mittelwand 75, die aus Gründen der Geräuschvermeidung wiederum mit einem Antidröhnmittel 76, beispielsweise einem Pilz oder einem Schaumstoff, belegt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es z. B. möglich, die Tangential- bzw. Querstromgebläse so einzubauen, daß die Förderrichtung umgekehrt ist. Schließlich ist es in Abänderung der dargestellten Ausführungsbeispiele auch möglich, in den Ansaug-und/oder auch Druckkanälen eines oder beider Umluftkreise ein oder mehrere Schall- - und/oder Schmutzfilter, vorzugsweise austauschbar anzuordnen.
Durch Wahl der Richtung der Wärmeströmung lassen sich Geräte nach der Erfindung als an sich bekannte Wärmepumpen zur Erzeugung von Nutzwärme und bzw. oder Nutzkälte verwenden.

Claims

Patentansprüche: 1. Heiz- und/oder Kühlgerät mit zwei Wärmetauschern, von denen einer Wärme aus der ihn umgebenden Luft aufnimmt und der andere die aufgenommene Wärme in die ihn umgebende Luft abgibt, wobei wenigstens einer der Wärmetauscher im Ansaug- oder Druckkanal eines Querstromgebläses angeordnet ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß eine Ebene, die senkrecht zur Hauptströmungsrichtung im Eintritts-und/oder Austrittskanal des Gebläses liegt, die Begrenzungsfläche der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers und eine an das Gebläsegehäuse anschließende, leicht gekrümmte oder ebene Leitwand einen gleichförmigen, sich über die gesamte Länge des Gebläseläufers erstreckenden, im wesentlichen geschlossenen Kanal bilden, dessen Kanten parallel zur Läuferachse verlaufen und dessen Querschnitt senkrecht zu dieser Läuferachse ein Dreieck bildet, dessen spitzer Winkel dem Eintritts- oder Austrittskanal gegenüberliegt.
2. Heiz- und/oder Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querstromgebläse ein Tangentialgebläse ist.
3. Heiz- und/oder Kühlgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteintritt in und der Luftaustritt aus dem Gerät je Umlaufkreis in derselben Ebene liegen.
4. Heiz- und/oder Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Gebläse, der Wärmetauscher und der Leitwände beider Umluftkreise ähnlich ist.
5. Heiz- und/oder Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Leitwand auf der von dem Wärmetauscher abgelegenen Seite sich der Austrittskanal (21 in F i g. 1 a; 51 in F i g. 2) des Gebläses erstreckt.
6. Heiz- und/oder Kühlgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläse (72, 73 in F i g. 3 a und 3 b) in axialer Richtung nebeneinander angeordnet und von demselben Motor (74) angetrieben sind.
7. Heiz- und/oder Kühlgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Gebläse (10, 11 in F i g. 1 a; 43, 44 in F i g. 2) parallel zueinander angeordnet sind. B.
Heiz- und/oder Kühlgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläse und die Wärmetauscher spiegelsymmetrisch angeordnet sind und die Leitwände beider Umluftkreise parallel zueinander verlaufen (F i g. 2).
9. Heiz- und/oder Kühlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetauscher Register geringer Tiefe und rechteckiger Flächenausdehnung vorgesehen sind.
10. Heiz- und/oder Kühlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ansaug- und/oder Ablaßkanal eines oder beider Umluftkreise ein oder mehrere Schmutzfilter, vorzugsweise austauschbar, angeordnet sind.
11. Heiz- und/oder Kühlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ansaug- und/oder Ablaßkanal eines oder beider Umluftkreise ein oder mehrere Schallfilter, vorzugsweise austauschbar, angeordnet sind.
12. Heiz- und/oder Kühlgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand zwischen Kanal und Wärmetauscher als Folie (28 in F i g. l a) ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 963 809; USA.-Patentschriften Nr. 1823 579, 2 628 480, 2945359.