Nach dem Kompressionssystem arbeitende WÏrmepumpanlage.
Die Erfindung betrifft eine nach dem Eompressionssystem arbeitende Wärmepump- anlage und besteht darin, daB die abzuführende Wärme an mindestens zwei voneinander getrennte Heizmittelsysteme abgegeben wird, wobei ein Heizmittelsystem ohne erh¯hte Lei stungsaufnahme derWärmepumpe auf höhere Temperatur als das andere Heizmittelsystem gebracht wird. Das auf h¯here Endtempera- tur gebraohte Heizmittelsystem kann minde- stens teilweise die Überhitzungswärme des Verdichters aufnehmen.
Zur Erh¯hung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtwärmepump- anlage kann die'Entspannung des verfliissig- ten WÏrmepumpmediums in Stufen erfolgen, deren Drücke zweckmässigerweise mit den Saugdriieken der Verdichterstufen bereinstimmen, bei gleichzeitiger Abgabe der bei der Entspannung gebildeten Dämpfe an die unter dem gleichen Saugdruck arbeitenden Verdichterstufen. Dabei erfolgt mindestens eine Entspannung des verflüssigten'Wärme- pumpinediums in einen Zwischendruck-ReceivÚr des Verdichters, um eine wirksame Nachk hlung der von der Vorstufe ankommenden überhitzten Mediumdämpfe zu erreichen.
Bei Wärmeverbrauchsanlagen, wie z. B.
Luftheizungs-, Strahlungsheizungs-, Zentralheizungsanlagen, ist es oftmals erwünscht, f r Sonderzweeke, wie Eeizwasserversorgung etc. über ein Heizmittel zu verfügen, dessen Temperatur hoher liegt als f r die Raumheizung allgemein erforderlich ist. Dies lϯt sich bei Wärmepumpanlagen gemäB der Er findung mit Vorteil dadurch erreichen, daB die mit relativ hohen Temperaturen bei der Verdichtung anfallende Uberhitzungswärme in einem gesonderten Heizmittelsystem abgeführt wird, das dadurch die erforderlich hohe Endtemperatur erhält. Der Vorteil dieser Arbeitsweise besteht darin, dass die erh¯hte Temperatur des f r eine HeiBwasserversorgung etc. verwendeten Fluidums ohne erhöhte Leistungsaufnahme, d. h. also sehr wirtschaftlich gewonnen wird.
Zwei Aus±ührungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes sind auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
Fig. 1 und 3 zeigen zwei Beispiele von Wärmepumpanlagen. Fig. 2 ist das Mollierdiagramm zur Anlage nach Fig. 1 und Fig. 4 dasjenige zur Anlage nach Fig. 3.
In Fig. 1 bedeuten : 1 der Verdichter, der in diesem Beispiel als zweistufiger Kolbenverdichter dargestellt ist ; 2 der Zwischen- druck-Receiver zwischen erster und zweiter Verdichterstufe ; 3 der Gasvorkühler ; 4 der Kondensator ; 5 der Nachk hler ; 6 das Entspannungsorgan und 7 der Verdampfer der Wärmepumpanlage. DasWärmepumpmedium, z. B.
Ammoniak oder ein anderes Mittel, durchströmt diese Apparate vom Druckstutzen des Verdichters 1 in gasförmigem, stark überhitztem Zustande durch die Leitung 11 zum Vorkühler 3, wo ihm mindestens ein Teil seiner Uberhitzungswärme entzogen wird, dann durch die Leitung 12 zum Kon- densator 4, wo durch weiteren WÏrmeentzug das Medium restlos verflüssigt wird. In rein flüssigem Zustande gelangt es nun durch die Leitung 13 zum Nachkühler 5, wo eine Unterkühlung dieser Flüssigkeit stattfindet und von hier durch die Leitung 14 zum Entspannungsorgan 6, in welchem die noch unter dem Verdichterenddruck stehende unterkühlte Flüssigkeit auf den Verdampferdruck expandiert wird.
Die Zuführung des so entspann- ten Mediums zum Verdampfer 7 erfolgt durch die Leitung 15. Durch Wärmeaufnahme aus der Umgebung, z. B. aus dem Wasser eines FluBbettes 7', in welchem der Verdampfer 7 eingetaucht ist, erfolgt nun die Verdampfung dieses Mediums. Die Dämpfe treten in die Leitung 16 aus und gelangen in den Nachkühler 5, wo im Gegenstrom zur Flüssigkeit ein Wärmeaustausch mit dieser stattfindet.
Die aus dem Verdampfer kommenden Dämpfe werden darin weiter erwärmt und überhitzt.
Sie werden nun durch Leitung 17 vom Verdichter 1 angesaugt, in der ersten Verdichterstufe auf einem Zwischendruck verdichtet, im Zwischendruck-Receiver 2 wieder abgekühlt, um dann von der zweiten Verdiohterstufe übernommen und auf den Enddruck kompri- miert zu werden.
Der bei diesem Mediumumlauf vollführte thermische KreisprozeB geht aus demMollier Diagramm (psi Diagramm) Fig. 2 hervor.
Vom Verdichtersaugstutzen ausgehend erfolgt in der ersten Verdichterstufe eine annähernd adiabatisehe Verdichtung der an gesaugten überhitzten Mediumdämpfe vom Verdampferdruck pl auf den Zwischendruek p, gemäss der Linie a-b. Mit hoher Temperatur treten diese Gase in den Receiver 2, wo sie wenigstens einen Teil ihrer Uberhitzungs- wärme abgeben, gemäss der Linie b-c. Nun folgt in der zweiten Verdiehterstufe die wiederum annähernd adiabatische Weiterverdichtung vom Zwischendruck p2 bis zum Ver flüssigungsdruck p3 gemäB Linienzug c-d.
Im Zustande d verlassen die Gase den Verdichter und treten in praktisch gleichem Zu stande in den Gasvorkühler 3 ein, wo nun wiederum ein Teil der Uberhitzungswärme abgeführt wird, bis zum Zustand Punkt e.
Von hier aus erfolgt der Ubertritt in den Kondensator 4, in welehem zuerst der Rest der ¯berhitzungswÏrme abgeführt wird und durch weiteren Wärmeentzug eine vollstan- dige Verflüssigung stattfindet, so dass am Ende des Kondensators reine Mediumflüssig- keit vom Zustande f austritt. Diese wird nun im Naehkühler 5 noch weiter unterkühlt bis Punkt g. In diesem Zustand gelangt sie vor das Drosselorgan 6, um hier eine Entspannung vom Verflüssigungsdruck p3 auf den Verdampferdruck pi zu erfahren (Linienzug g-h).
Durch WÏrmeaufnahme im Verdampfer 7 verdampft diese Flüssigkeit bis zur obern Grenzkurve, d. h. bis zum trocken- gesättigten Zustand (Punkt i), um nachher im Vorkühler 5 durch Wärmeaufnahme eine Uberhitzung zu erhalten, die dem Ausgangspunkte a wieder entspricht.
In diesem Kreisprozess wird nutzbare Wärme unter relativ hoher Temperatur abgegeben : im Receiver 2 (Linie b-c), im Gasvorkühler 3 (Linie d-e) und im Kon- densator 4 (Linie e-f). Dagegen wird WÏrme aufgenommen unter relativ tiefen Temperaturen : im Verdampfer 7 (Linie h-i). Ein interner Wärmeaustausch findet statt im Nachkühler 5 zwischen der sich ab kühlendenFlüssigkeit(Linie/-)und'den sich überhitzenden Dämpfen (Linie i-a).
Der Hauptanteil der von der Wärme- pumpanlage hoohgepumpten Wärme fällt im Kondensator 4 (Liniee-f) an. Sie wird an den Hauptheizmittelkreislauf abgegeben, der diese seinerseits den Wärmeverbrauchsappa- raten, z. B. Radiatoren der Zentralheizungs- anlage, der Strahlungsheizung oder Luftheizung zuführt. Dieser Hauptheizmittel- kreislauf ist in Fig. 1 dargestellt durch den Wärmeverbrauchsapparat 8, die Heizmittelumwälzpumpe 9 und die im Kondensator 4 eingebaute Heizspirale 4'. Das Heizmittel strömt durch die Vorlaufleitung 18, vom Kondensator 4 bezw. dessen Heizspirale 4' zum Wärmeverbrauchsapparat 8 und über die Pumpe 9 durch die R cklaufleitung 19 zum Kondensator 4 zurück. Das Wärmemittel kann auch umgekehrt durch die Leitungen zirkulieren.
Wie aus dem Mollier-Diagramm Fig. 2 hervorgeht, steht die im Receiver 2 und im Gasvorkühler 3 anfallende Wärme unter höherer Temperatur zur Verfügung als im Kondensator 4. Diese Wärme ist daher geeignet, an ein weiteres Heizmittelsystem überzugehen, der h¯here Temperaturen als der Hauptheizmittelkreislauf besitzt. Es lassen siah damit Sonderaufgaben erfüllen, die mit den im Hauptkreislauf herrschenden Heizmitteltemperaturen nicht bewältigt werden konnten.
Dieses zweite Heizmittelsystem mit der höheren Temperatur ist in Fig. 1 durch die Leitungen 22, Receiver-Rohrspirale 2', Leitung 23, Gasvork hler-Rohrspirale 3', Leitung 21, Warmeverbrauchsapparat 10 und eine Umwälzpumpe 20 dargestellt. Das Heizmittel dieses Systems beschreibt also auch einen Kreislauf. In diesem Beispiel sind die wärmeabgebenden Apparate (Receiver 2 und Gasvorkühler 3) in bezug auf den Heizmitteldurchfluss in Serie zueinander geschaltet. Sie können aber auch parallel vom Heizmittelstrom durchflossen sein. Jedem wärmeab- gebenden Apparat kann gegebenenfalls sogar je ein eigenes Heizmittelsystem zugeordnet sein. Der Durchfluss dea Wärmemittels kann natürlich auch umgekehrt sein.
Das Heizmittel des mit hoher Temperatur arbeitenden Systems kann beispielsweise auch dem Hauptkreislauf entnommen und nach Erfüllung seiner Aufgabe diesem wieder zurückgeführt werden. Im Falle der Hei¯ Wasserversorgung wird es vorteilhafterweise direkt einem Gebrauchswassernetz entnom- men und als HeiBwasser dem Verbraucher zugeführt, so dass die Umwälzpumpe 20 eventuell wegzulassen ist. Der Leistungs anteil-des Heizmittelsystems mit hoher Temperatur kann je nach Temperaturüberhohung gegenüber dem Hauptheizmittelkreislauf zirka 5 bis 25 ? der Gesamtheizleistung der Wärmepumpanlage betragen.
Fig.-3 zeigt eine Ausführung mit stufenweiser Entspannung des verflüssigten Wärmepumpmediums und Absaugen der bei dieser Entspannung gebildeten DÏmpfe durch die unter demselben Saugdruck arbeitenden Ver dichterstufen, wobei die betreffenden Apparate und Leitungen gleich wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Das Beispiel ist mit zweistufigem Kolbenverdichter dargestellt mit einer Zwischenentspännüng auf den Verdich terzwischendruck.
Der Kreislauf des Wärmepumpmediums vollizieht sich wie folgt : Ausgehend vom Druckstutzen des Verdichters 1 gelangt das Medium durch die Leitung 11 in stark über hitztem Zustande unter dem End-bezw. Ver flüssigungsdruek pg (Zustandspunkt e'in Mollier-Diagrainm Fig. 4) zum Gaskühler 3, wo ihm ein Teil der Uberhitzungswärme genommen wird. Es gelangt unter Zustand f' durch'die Leitung 12 zum Kondensator 4, wo durch weiteren WÏrmeentzug der Rest der Uberhitzungswärme abgeführt und anschliessend die gesamte Gasmenge restlos ver flüssigt wird (f'-g').
Die reine Flüssigkeit vom Zustand g' gelangt durch die Leitung 13 vor das Reg lierorgan 6, wo eine erste Ent spannung( < --') auf den Zwischendruck desHauptverdichtersl,'d.h.aufDruckpz erfolgt. Die entspannte und einen'durch die Expansion bedingten Gasanteil enthaltende Flüssigkeit (Zustand h') gelangt durch die Leitung 25 und die Verteildüse 26 in den Zwischendruck-Receiver 24, wo in erster Linie eine Trennung zwischen der reinen Flüssigkeit und dem Gas stattfindet.
Die Flüssigkeit sammelt sich am Boden des Re ceivers 24, wahrend die abgeschiedenen. Gase vermengt mit den von der ersten Verdichterstufe durch die Leitung 27 ebenfalls dem Receiver 24 zugef hrten Verdichtergasen durch die Leitung 28 in die zweite Verdichterstufe übertreten.
Die reine Flüssigkeit vom m Zustande i' verläBt den Receiver 24 durch die Leitung 29 und gelangt in das Drosselorgan 30, wo eine weitere Entspannung vom Drucke p2 auf pi erfolgt. Die entspannte Flüssigkeit wird mit dem Zustande k'durch die Ileitung 15 in den Verdampfer 7 geleitet.
Im Verdampfer 7 erfolgt durch Wärme- einfall aus dem umgebenden Wasser eine restlose Verdampfung der eingespritzten Warme- pumpmediumflüssigkeit. Die Dämpfe unter dem Zustande a' gelangen vom Verdampfer 7 über die Leitung 33 zum Verdichter 1, wo in der ersten Stufe die Verdichtung vom Drucke p, auf P2 erfolgt, gemäB Linienzug a'-b'. Die überhitzten Gase in der ersten Stufe gelangen über die Leitung 27 zum Zwischendruck-Receiver 24, wo sie zunächst eine Rohrspirale 2'überstreichen und dabei eine Abkühlung auf den Zustand c'erfahren.
In der nachfolgenden Mischung dieser Gase mit der in den Zwischendruck-Receiver durch die Düse 26 eingespritzten Mediumflüssigkeit erfolgt eine weitere Abkühlung dieser Gase vom Zustand c'auf d'. Dabei wird ein gewisser Anteil der eingespritzten Flüssigkeitsmenge verdampft. Die Gase verlassen im Zustande d'den Receiver und gelangen durch die Leitung 28 8 in die zweite Stufe des Ver dichters 1, wo sie vom Zustande d'auf den Enddruck (e') verdichtet werden.
Der Eauptheizmittelkreislauf ist in diesem Beispiel gleich vorgesehen wie in Fig. 1. Dagegen stellt dieses Beispiel in bezug auf das zweite Eeizmittelsystem mit der h¯heren Temperatur den Fall einer Warmwasserverbrauchsanlage dar. Das Wasser wird einem vorha. ndenen Gebrauchswassernetz entnom- men und durch die Leitung 22 der Rohrspirale 2'im Zwischendruck-Receiver 24 zugeführt, wo dem Wasser die im Wärmepump- medium enthaltene Warme (b'-c') abgegeben wird. Das Gebrauchswasser kann dann durch die Leitung 23 noch dem Vor- kühler 3 zugeführt werden, wo eine weitere Warmeaufnahme (e'-f') vor sich geht.
Das auf Endtemperatur erwärmte Gebrauchswasser wird durch eine Leitung 21 einer nicht gezeichneten Verbrauchsstelle zuge- f hrt. Selbstverständlich können die beiden Wärmeabgeber (2'und 3) in bezug auf den Gebrauchswasserdurchfluss auch parallel geschaltet sein. Jedem wärmeabgebenden Apparat kann gegebenenfalls auch ein eigenes Heizmittelsystem zugeordnet sein.
Aus dem Mollier-Diagramm Fig. 4 geht klar der Vorteil der Stufenentspannung und Zwischenabsaugung der gebildeten Dämpfe hervor, indem der bei Zustandspunkt h'bereits gebildete Dampf lediglich vom Zwischendruck pS auf den Druck P8 gepumpt werden mu¯, während ohne diese Zwischen- absaugung die Forderung dieses gleichen Dampfanteils vom Verdampferdruck P1 auf den Endidruck ps erfolgen müsste.
Statt den in den aufgezeichneten Ausfüh rungsbeispielen dargestellten zweistufigen Kolbenkompressoren können natürlich auch mehrstufige Verdichter in einem oder mehreren Zylindern, aber auch Turboverdichter oder Drehkolbenverdichter zur Installation gelangen.
Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtwärmepumpanlage kann die Entspannung des verflüssigten, gegebenenfalls noch unterkühlten Wärmepumpmediums in ver schiedenen Stufen erfolgen, deren Enddrücke mit den Saugdrüoken der Verdichterstufen übereinstimmen. Die erste Flüssigkeitsentspannung erfolgt somit beispielsweise auf den Ansaugdruck der letzten, die zweite Entspannung auf den Saugdruck der vorletzten Ver dichterstufe usw. Die bei der Entspannung dieser Flüssigkeit entstehenden Dämpfe werden abgeschieden und der unter gleichem Saugdruck arbeitenden Verdichterstufe zugeführt bezw. von dieser abgesogen.
Mit Vor- teil erfolgt die Entspannung direkt in die Zwischendruck-Receiver, durch welche auch die Sauggase der unter gleichem Drucke ansaugenden Verdichterstufe geleitet werden.
Es kann damit gleichzeitig eine wirksame Naohkühlung der von der Vorstufe herkom- menden überhitzten Sauggase erreicht werden. Der Vorteil dieser stufenweisen Entspannung mit Absaugen der gebildeten Dämpfe besteht darin, dass die bei der Stufenentspannung des verfltissigten Wärmepump- mediums entstandenen Dämpfe nur vom je weiligen Entspannungsdruck auf den Verflüssigungsdruck verdichtet werden müssen, während ohne diese Stufenexpansion und Zwischenabsaugung der DÏmpfe diese vom Verdampfendruck aus auf den End-bezw.
Verflüssigungsdruck gepumpt werden müss- ten. Es wird somit an mechanischer Pump- arbeit gespart.
Heat pump system working according to the compression system.
The invention relates to a heat pump system working according to the compression system and consists in that the heat to be dissipated is delivered to at least two separate heating medium systems, one heating medium system being brought to a higher temperature than the other heating medium system without increased power consumption of the heat pump. The heating medium system, which has been raised to a higher end temperature, can absorb at least some of the superheating heat from the compressor.
To increase the economic efficiency of the overall heat pump system, the expansion of the liquefied heat pump medium can take place in stages, the pressures of which suitably match the suction pressures of the compressor stages, with the simultaneous release of the vapors formed during the expansion to the compressor stages operating under the same suction pressure . At least one relaxation of the liquefied heat pump medium takes place in an intermediate pressure receiver of the compressor in order to achieve effective after-cooling of the superheated medium vapors arriving from the preliminary stage.
For heat consumption systems such as B.
Air heating, radiant heating, central heating systems, it is often desirable for special purposes, such as water supply, etc., to have a heating medium whose temperature is higher than is generally required for space heating. In the case of heat pump systems according to the invention, this can be achieved with advantage in that the overheating heat which occurs during compression at relatively high temperatures is dissipated in a separate heating medium system, which thereby receives the required high final temperature. The advantage of this mode of operation is that the increased temperature of the fluid used for hot water supply etc. without increased power consumption, i. H. So is won very economically.
Two Aus ± ührungsbeispiele the subject of the invention are shown schematically in the drawing.
Fig. 1 and 3 show two examples of heat pump systems. FIG. 2 is the Mollier diagram for the system according to FIG. 1 and FIG. 4 is that for the system according to FIG. 3.
In Fig. 1: 1 denotes the compressor, which in this example is shown as a two-stage piston compressor; 2 the intermediate pressure receiver between the first and second compressor stage; 3 the gas precooler; 4 the capacitor; 5 the aftermath; 6 the expansion device and 7 the evaporator of the heat pump system. The heat pump medium, e.g. B.
Ammonia or another medium flows through this apparatus from the pressure connection of the compressor 1 in a gaseous, strongly overheated state through the line 11 to the pre-cooler 3, where at least part of its overheating is removed from it, then through the line 12 to the condenser 4, where the medium is completely liquefied by further heat extraction. In a purely liquid state, it now passes through line 13 to aftercooler 5, where this liquid is supercooled and from here through line 14 to expansion element 6, in which the supercooled liquid, which is still under the compressor end pressure, is expanded to the evaporator pressure.
The medium relaxed in this way is fed to the evaporator 7 through the line 15. By absorbing heat from the environment, e.g. B. from the water of a fluidized bed 7 'in which the evaporator 7 is immersed, the evaporation of this medium now takes place. The vapors exit the line 16 and reach the aftercooler 5, where heat is exchanged with the liquid in countercurrent.
The vapors coming from the evaporator are further heated and superheated in it.
They are now sucked in by the compressor 1 through line 17, compressed to an intermediate pressure in the first compressor stage, cooled again in the intermediate pressure receiver 2, in order then to be taken over by the second compressor stage and compressed to the final pressure.
The thermal cycle process carried out with this medium circulation is shown in the Mollier diagram (psi diagram) in FIG.
Starting from the compressor suction nozzle, in the first compressor stage there is an approximately adiabatic compression of the superheated medium vapors drawn in from the evaporator pressure p1 to the intermediate pressure p, according to line a-b. These gases enter the receiver 2 at a high temperature, where they give off at least part of their overheating, according to line b-c. Now, in the second thickener stage, there is again an approximately adiabatic further compression from the intermediate pressure p2 to the liquefaction pressure p3 according to line drawing c-d.
In state d, the gases leave the compressor and enter the gas precooler 3 in practically the same state, where part of the overheating is dissipated, up to state point e.
From here the transfer takes place in the condenser 4, in which first the rest of the overheating is dissipated and a complete liquefaction takes place through further extraction of heat, so that at the end of the condenser pure medium liquid of state f emerges. This is now further subcooled in the secondary cooler 5 up to point g. In this state, it reaches the throttle element 6 in order to experience a relaxation from the condensing pressure p3 to the evaporator pressure pi (line g-h).
By absorbing heat in the evaporator 7, this liquid evaporates up to the upper limit curve, i.e. H. up to the dry-saturated state (point i), in order afterwards to obtain overheating in the pre-cooler 5 through heat absorption, which again corresponds to the starting point a.
In this cycle, usable heat is given off at a relatively high temperature: in receiver 2 (line b-c), in gas pre-cooler 3 (line d-e) and in condenser 4 (line e-f). In contrast, heat is absorbed at relatively low temperatures: in the evaporator 7 (line h-i). An internal heat exchange takes place in the aftercooler 5 between the cooling liquid (line / -) and the overheating vapors (line i-a).
The main part of the heat pumped up by the heat pump system occurs in the condenser 4 (line e-f). It is delivered to the main heating medium circuit, which in turn feeds the heat consumption devices, e.g. B. Radiators of the central heating system that supplies radiant heating or air heating. This main heating medium circuit is shown in FIG. 1 by the heat consumption apparatus 8, the heating medium circulating pump 9 and the heating coil 4 'built into the condenser 4. The heating medium flows through the flow line 18, respectively from the condenser 4. its heating coil 4 'to the heat consumption device 8 and back via the pump 9 through the return line 19 to the condenser 4. The heating medium can also circulate reversely through the lines.
As can be seen from the Mollier diagram in FIG. 2, the heat generated in the receiver 2 and in the gas precooler 3 is available at a higher temperature than in the condenser 4. This heat is therefore suitable for transferring to another heating medium system, which has higher temperatures than the main heating medium circuit has. It allows you to fulfill special tasks that could not be mastered with the heating medium temperatures in the main circuit.
This second heating medium system with the higher temperature is shown in FIG. 1 by the lines 22, receiver pipe spiral 2 ', line 23, gas feed pipe spiral 3', line 21, heat consumption apparatus 10 and a circulating pump 20. The heating medium of this system also describes a cycle. In this example, the heat-emitting devices (receiver 2 and gas precooler 3) are connected in series with one another with regard to the heating medium flow. However, they can also have the heating medium flow flowing through them in parallel. Each heat-emitting apparatus can possibly even be assigned its own heating medium system. The flow of the heating medium can of course also be reversed.
The heating medium of the system operating at high temperatures can, for example, also be taken from the main circuit and, after its task has been performed, returned to it. In the case of hot water supply, it is advantageously taken directly from a service water network and supplied to the consumer as hot water, so that the circulation pump 20 may have to be omitted. The performance share of the heating medium system with high temperature can be about 5 to 25? Depending on the temperature increase compared to the main heating medium circuit. the total heating output of the heat pump system.
Fig. 3 shows an embodiment with step-by-step expansion of the liquefied heat pump medium and suction of the vapors formed during this expansion by the compression stages operating under the same suction pressure, the apparatus and lines in question being identified in the same way as in FIG. The example is shown with a two-stage piston compressor with an intermediate expansion to the intermediate pressure of the compressor.
The circuit of the heat pump medium takes place as follows: Starting from the pressure connection of the compressor 1, the medium passes through the line 11 in a strongly overheated state under the end or Ver liquid pressure pg (state point e'in Mollier Diagrainm Fig. 4) to the gas cooler 3, where part of the overheating heat is taken from it. Under state f 'it passes through the line 12 to the condenser 4, where the remainder of the overheating heat is removed by further heat extraction and then the entire amount of gas is completely liquefied (f'-g').
The pure liquid from state g 'passes through the line 13 before the regulating element 6, where a first relaxation (<-') takes place on the intermediate pressure of the main compressor 1, i.e. on Druckpz. The expanded liquid containing a portion of gas caused by the expansion (state h ') passes through the line 25 and the distribution nozzle 26 into the intermediate pressure receiver 24, where there is primarily a separation between the pure liquid and the gas.
The liquid collects at the bottom of the receiver 24, while the separated. Gases mixed with the compressor gases also supplied to the receiver 24 from the first compressor stage through line 27 pass through line 28 into the second compressor stage.
The pure liquid from the state i 'leaves the receiver 24 through the line 29 and arrives at the throttle element 30, where a further expansion from the pressure p2 to pi takes place. The relaxed liquid is passed through the line 15 into the evaporator 7 in the state k ′.
In the evaporator 7 there is complete evaporation of the injected heat pump medium liquid due to the incidence of heat from the surrounding water. The vapors under state a 'pass from the evaporator 7 via the line 33 to the compressor 1, where in the first stage the compression from pressure p, to P2 takes place, according to the line a'-b'. The superheated gases in the first stage reach the intermediate pressure receiver 24 via the line 27, where they first pass over a spiral pipe 2 ′ and, in the process, undergo cooling to state c ′.
In the subsequent mixing of these gases with the medium liquid injected into the intermediate pressure receiver through the nozzle 26, these gases are further cooled from state c 'to d'. A certain proportion of the injected amount of liquid is evaporated. The gases leave the receiver in the state and pass through line 28 8 to the second stage of the compressor 1, where they are compressed from the state to the final pressure (e ').
In this example, the main heating medium circuit is provided in the same way as in FIG. 1. In contrast, this example represents the case of a hot water consumption system with regard to the second heating medium system with the higher temperature. Taken from the service water network and fed through the line 22 to the spiral pipe 2 'in the intermediate pressure receiver 24, where the heat (b'-c') contained in the heat pump medium is given off to the water. The service water can then be fed through the line 23 to the pre-cooler 3, where further heat absorption (e'-f ') takes place.
The service water heated to the final temperature is fed through a line 21 to a point of consumption (not shown). Of course, the two heat emitters (2 'and 3) can also be connected in parallel with regard to the flow of used water. Each heat-emitting apparatus can, if necessary, also be assigned its own heating medium system.
The Mollier diagram in Fig. 4 clearly shows the advantage of step relaxation and intermediate suction of the vapors formed, in that the vapor already formed at state point h 'only has to be pumped from the intermediate pressure pS to the pressure P8, while without this intermediate suction the Requirement of this same proportion of steam from the evaporator pressure P1 to the final pressure ps would have to take place.
Instead of the two-stage piston compressors shown in the recorded exemplary embodiments, it is of course also possible to install multi-stage compressors in one or more cylinders, but also turbo compressors or rotary piston compressors.
To increase the economic efficiency of the overall heat pump system, the expansion of the liquefied, possibly still supercooled heat pump medium can be carried out in different stages, the final pressures of which match the suction pressures of the compressor stages. The first liquid expansion takes place, for example, on the suction pressure of the last, the second expansion on the suction pressure of the penultimate Ver denser stage, etc. The vapors produced during the expansion of this liquid are separated and fed to the compressor stage operating under the same suction pressure or respectively. sucked off from this.
The expansion is advantageously carried out directly into the intermediate pressure receiver, through which the suction gases from the compressor stage sucking in at the same pressure are also passed.
At the same time, effective secondary cooling of the overheated suction gases coming from the preliminary stage can be achieved. The advantage of this step-by-step expansion with evacuation of the vapors formed is that the vapors produced during the step expansion of the liquefied heat pump medium only need to be compressed from the respective expansion pressure to the condensing pressure, while without this step expansion and intermediate evacuation of the vapors, they are increased from the evaporation pressure the end or
Condensing pressure would have to be pumped. This saves on mechanical pumping work.