WÄRMETAUSCHER FÜR EIN KÜHLMÖBEL

Abstract

 Es wird ein Wärmetauscher_für ein Kühlmöbel mit einem einen Strömungskanal (1) bildenden Lamellenpaket und einer elektrischen Abtauheizung beschrieben. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Abtauheizung ein an den Strömungskanal (1) anschließendes und wenigstens abschnittsweise parallel zu diesem verlaufendes Flächenheizelement (3) umfasst, das mit benachbarten Endabschnitten (4) der Lamellen (5) wärmeleitend verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher für ein Kühlmöbel mit einem einen Strömungskanal bildenden Lamellenpaket und einer elektrischen Abtauheizung.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Wärmetauscher mit integrierter Abtauheizung bekannt. Die DE20203571 U1 zeigt einen solchen Wärmetauscher mit einem Strömungskanal zum Kühlen von Luft, bei dem quer zur Strömungsrichtung parallel zur Wärmetauscherlängsachse verlaufende Nuten vorgesehen sind. Diese Nuten ragen in den Strömungskanal und dienen zur Aufnahme von Heizstäben zum Abtauen des Wärmetauschers. Durch die Anordnung der Heizstäbe in den Nuten wird der Kontakt zwischen Heizstab und Wärmetauscher verbessert und dadurch die Abtaueffizienz erhöht. Gleichermaßen können durch diese Anordnung defekte Heizstäbe einfach entnommen werden.

[0003] Nachteilig am Stand der Technik ist allerdings, dass die Heizstäbe aufgrund ihrer Lagerung in den Nuten innerhalb des Strömungskanals angeordnet sind. Dies verringert den effektiven Querschnitt des Strömungskanals und führt außerdem dazu, dass mit der von den Heizstäben abgegebenen Wärmemenge auch direkt die zu kühlende Luft erwärmt und damit nicht nur der Abtauvorgang verlangsamt, sondern auch die Kühlleistung des Wärmetauschers während dem Abtauvorgang gesenkt wird. Die DE20203571 U1 beschreibt eine Anordnung der Heizstäbe an der Außenseite des Wärmetauschers, um den Strömungsquerschnitt nicht zu verringern, allerdings führt dies zu einer erhöhten Verlustleistung der Heizstäbe, da in diesem Fall ein erheblicher Teil der abgegebenen Wärmeenergie nicht an den Wärmetauscher, sondern an die Umgebung abgegeben wird.

[0004] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, der insbesondere während des Betriebs effizient und energiesparend abgetaut werden kann, ohne dabei seine Kühlleistung zu beeinträchtigen.

[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Abtauheizung ein an den Strömungskanal anschließendes und wenigstens abschnittsweise parallel zu diesem verlaufendes Flächenheizelement umfasst, das mit benachbarten Endabschnitten der Lamellen wärmeleitend verbunden ist. Aufgrund ihrer räumlichen Anordnung weist die Abtauheizung kein Element auf, das in den Strömungskanal ragt. Damit wird einerseits der effektive Strömungsquerschnitt des Strömungskanals nicht verringert und andererseits wird keine Verlustleistung zur direkten Erwärmung des Kühlfluidstroms im Strömungskanal generiert. Im Gegensatz zu einem Heizstab, der Wärmeenergie im Wesentlichen radial zu seiner Längsachse abgibt und mehrere Lamellen ausschließlich punktuell entlang seiner Längsachse wärmeleitend kontaktieren kann, gibt ein Flächenheizelement, wie beispielweise eine Heizfolie, seine Wärmemenge überwiegend quer zu einer effektiven Wärmeabgabefläche ab und ermöglicht somit eine größere Kontaktfläche mit den Lamellen. Dadurch wird der Wärmeeintrag in die Lamellen über Wärmeleitung erhöht und die Erwärmung des Kühlfluids im Strömungskanal vermindert, zumal die beim Abtauen abzuschmelzende Eisschicht auf den Lamellen das Kühlfluid gegenüber den erwärmten Lamellen isoliert.

[0006] Obwohl die Wärmeleitung zwischen den Endabschnitten der Lamellen und dem Flächenheizelement auch über zwischenliegende Bleche oder andere Bauteile erfolgen kann, kann die Wärmeenergie effizienter in die Lamellen eingeleitet und so der Energieverbrauch gesenkt werden, wenn das Flächenheizelement direkt an die benachbarten Endabschnitte der Lamellen angrenzt. Dies bedeutet, dass der wärmeleitende Kontakt zwischen den Endabschnitten der Lamellen und dem Flächenheizelement ohne weitere dazwischenliegende Bauteile hergestellt wird. Zufolge dieser Maßnahmen können Energie-bzw. Wärmeverluste verringert werden, da keine Energie von etwaigen dazwischenliegenden Bauelementen dissipiert, bzw. von den Lamellen weggeleitet wird.

[0007] Der Anteil an Wärmeenergie, der mittels Wärmeleitung übertragen wird, kann gesteigert werden, indem die Endabschnitte der Lamellen parallel zum Flächenheizelement verlaufen. Durch den parallelen Verlauf wird die Oberfläche der Lamellen, die zum Kontakt mit dem Flächenheizelement und damit zur Wärmeleitung zur Verfügung steht, vergrößert. Wird der Abstand zwischen zueinander parallel verlaufenden Lamellen nicht gleichzeitig verändert, verkleinern sich zusätzlich die Luftspalte zwischen den Endabschnitten der Lamellen, wodurch der Anteil der Wärmemenge, die durch Wärmestrahlung übertragen wird, zugunsten der effizienteren Wärmeleitung sinkt.

[0008] Auch wenn der Wärmeeintrag bevorzugter Weise möglichst in die Endabschnitte aller Lamellen eingeleitet werden soll, kann bereits ein möglichst rasches und gleichmäßiges Abtauergebnis erzielt und eine unnötige Erwärmung des Kühlfluids vermieden werden, wenn wenigstens 15%, bevorzugt 30%, noch bevorzugter 75% der Endabschnitte der Lamellen mit dem Flächenheizelement wärmeleitend verbunden sind. Auf diese Weise erfolgt der Wärmeeintrag in die Lamellen äußerst gleichmäßig, wobei sich herausgestellt hat, dass ab diesem Prozentsatz eine Wärmeleitung zwischen den einzelnen Lamellen weitgehend unterbleiben kann und somit die die Lamellen gegenüber dem Kühlfluid isolierende Eisschicht gleichmäßig abschmilzt. Dadurch wird der punktuelle Wärmeeintrag in das Kühlfluid in Bereichen, in denen die Eisschicht bereits abgeschmolzen ist während eine weitere Erwärmung zum Abschmelzen anderer Bereiche erforderlich ist, weitgehend vermieden.

[0009] Die Dimensionierung des Flächenheizelements kann einfach an die Dimensionen des zu heizenden Lamellenpakets angepasst werden, wenn das Flächenheizelement ein Heizkabel umfasst. So kann beispielsweise zuerst eine flächige Wärmebrücke, wie beispielsweise ein Wärmeleitblech oder eine Wärmeleitfolie, an die Dimensionen des Lamellenpakets angepasst und wärmeleitend mit den Endabschnitten der Lamellen verbunden werden. Anschließend wird diese Wärmebrücke mittels Heizkabel beheizt, sodass eine effektive Wärmeabgabefläche entsteht. So muss nur die flächige, einfach zu bearbeitende Komponente des Flächenheizelements an die Dimensionen des Lamellenpakets angepasst werden, wobei das Heizkabel je nach Länge beispielsweise mäanderförmig auf der Wärmebrücke verlegt und mit dieser wärmeleitend verbunden wird.

[0010] Damit keine hohe Verlustleistung generiert wird und außer dem Wärmetauscher keine weiteren Komponenten des Kühlmöbels beheizt werden wird vorgeschlagen, dass die den Lamellen gegenüberliegende Seite des Flächenheizelementes mit einer Wärmeisolierung abgedeckt ist. So kann die vom Flächenheizelement abgegebene Wärmemenge räumlich gezielter in die Endabschnitte der Lamellen eingeleitet werden, während die Isolationsschicht benachbarte Bauteile thermisch abschirmt. Dadurch kann die Temperatur im Kühlmöbel konstanter gehalten werden, was den Energieverbrauch senkt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wärmeisolierung eine dem Lamellenpaket zugewandte Wärmereflektionsschicht auf, sodass das Flächenheizelement seine Wärmeenergie im Wesentlichen nur in Richtung der Lamellen abgibt.

[0011] Da die den Lamellen mit zunehmender Entfernung von dem Flächenheizelement weniger erwärmt werden, sind bei entsprechend langen Lamellen starke Heizleistungen nötig um die dem Flächenheizelement abgewandten Endabschnitte der Lamellen hinreichend abzutauen. Da die benötigte Heizleistung pro Länge aufgrund von Dissipationseffekten aber nicht konstant ist, kann dies zu hohem Energiebedarf bei längeren Lamellen führen. Dieser Energiebedarf zum effizienten Abtauen kann allerdings gesenkt und der Wärmetauscher schneller abgetaut werden, wenn wenigstens zwei Flächenheizelemente vorgesehen sind, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Lamellenpakets mit benachbarten Endabschnitten der Lamellen einer Seite wärmeleitend verbunden sind. Wird nämlich das Lamellenpaket von gegenüberliegenden Seiten mit der Wärmeenergie beaufschlagt, müssen die Lamellen nur jeweils zur halben Länge abgetaut werden, wodurch die benötigte Heizleistung pro Länge in einem energetisch effizienten Bereich gehalten werden kann.

[0012] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht des erfindungsgemäßen Wärmetauschers,

Fig. 2 , eine schematische Draufsicht auf den Wärmetauscher und

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht mit zwei Flächenheizelementen.

[0013] Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher für ein Kühlmöbel umfasst einen von einem Lamellenpaket gebildeten Strömungskanal 1, der von einem Kühlfluid, wie beispielsweise Luft, in der Strömungsrichtung 2 durchlaufen wird, und eine elektrische Abtauheizung. Die Abtauheizung ist zum Abtauen der Lamellen 5 vorgesehen und weist ein Flächenheizelement 3, welches mit den Endabschnitten4 der Lamellen 5 des Lamellenpakets wärmeleitend verbunden ist, auf. Um die vom Flächenheizelement 3 abgegebene Wärmeenergie möglichst effizient und mit möglichst geringer Verlustleistung in die Lamellen 5 einzuleiten, ist das Flächenheizelement 3 direkt mit den benachbarten Endabschnitten 4 verbunden. Die Interaktionsfläche und damit die Wärmeleitung zwischen den Endabschnitten 4 der Lamellen 5 und dem Flächenheizelement 3 kann erhöht werden, wenn die Endabschnitte 4 der Lamellen 5 parallel zum Flächenheizelement 3 verlaufen. Dies verringert zusätzlich den Anteil der Wärmeenergie, die über Wärmestrahlung abgegeben wird und damit nicht gezielt in die Lamellen 5 eingeleitet werden kann.

[0014] Das Flächenheizelement kann aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein, beispielsweise kann es ein Heizkabel 6 umfassen, welches mäanderförmig auf einem Wärmeleitblech 7 angeordnet ist. In diesem Fall wird die Wärmeenergie über das Heizkabel 6 zugeführt, und über die Oberfläche des Wärmeleitblechs 7 in die Endabschnitte 4 der Lamellen 5 eingeleitet. Ein wesentlicher Vorteil dabei liegt darin, dass die effektive Wärmeabgabefläche des Flächenheizelements 3, also in diesem Fall die freie Oberfläche des Wärmeleitblechs 7, einfach an die Oberfläche des Lamellenpakets angepasst werden kann. So muss nur das einfach zu verarbeitende und billige Wärmeleitblech 7 zugeschnitten und das Heizkabel 6 auf diesem angeordnet werden. Da ausschließlich die Lamellen 5 abgetaut werden sollen, gilt es zu vermeiden, dass ein Teil der Wärmeenergie an andere Bauteile des Kühlmöbels abgegeben wird und dadurch sowohl die Abtau-, als auch die Kühlleistung gesenkt wird. Deswegen ist die den Lamellen 5 gegenüberliegenden Seite des Flächenheizelements 3 mit einer Wärmeisolierung 8 abgedeckt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Wärmeisolierung 8 auf der den Endabschnitten 4 der Lamellen 5 zugewandten Seite noch eine Wärmereflexionsschicht (nicht dargestellt) auf, beispielsweise eine Aluminiumfolie. Somit kann die sonst von der Wärmeisolierung 8 aufgenommene Wärmenergie ebenfalls in die Endabschnitte 4 der Lamellen 5 geleitet werden. Eine Kühlleitung 9, die von einem verdampfenden Kältemittel durchströmt wird, ist mit den Lamellen 5 verbunden, um diese abzukühlen. Die Lamellen 5 können energiesparender abgetaut werden, wenn an gegenüberliegenden Seiten des Lamellenpakets ein Flächenheizelement 3 vorgesehen ist. So kann die zugeführte Wärmeenergie jedes Flächenheizelements 3 so bemessen sein, dass sie die Lamellen 5 nur bis zur Mitte abtaut, wodurch weniger Energie dissipiert wird.

Ansprüche

1. Wärmetauscher für ein Kühlmöbel mit einem einen Strömungskanal (1) bildenden Lamellenpaket und einer elektrischen Abtauheizung, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtauheizung ein an den Strömungskanal (1) anschließendes und wenigstens abschnittsweise parallel zu diesem verlaufendes Flächenheizelement (3) umfasst, das mit benachbarten Endabschnitten (4) der Lamellen (5) wärmeleitend verbunden ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenheizelement (3) direkt an die benachbarten Endabschnitte (4) der Lamellen (5) angrenzt.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (4) der Lamellen (5) parallel zum Flächenheizelement (3) verlaufen.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens 15% der Endabschnitte (4) der Lamellen (5) mit dem Flächenheizelement (3) wärmeleitend verbunden sind.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenheizelement ein Heizkabel (6) umfasst.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lamellen (5) gegenüberliegende Seite des Flächenheizelementes (3) mit einer Wärmeisolierung (8) abgedeckt ist.

7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Flächenheizelemente (3) vorgesehen sind, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Lamellenpakets mit benachbarten Endabschnitten (4) der Lamellen (5) einer Seite wärmeleitend verbunden sind.

Zeichnung