CH669033A5

CH669033A5 - Waermepumpenanlage mit abtauvorrichtung.

Info

Publication number: CH669033A5
Application number: CH490185A
Authority: CH
Inventors: Guenter Engler
Original assignee: Escher Wyss Gmbh
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1989-02-15
Also published as: DE3636254A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage mit Abtauvorrichtung für vereiste Verdampfer, deren Kreislauf ausser wenigstens zwei Verdampfersegmenten einen Verdichter, einen Kondensator und ein dem jeweiligen Verdampfersegment vorgeschaltetes Expansionsventil aufweist.

Bei Wärmepumpenverdampfern, die Luft als Wärmequelle verwenden, vereist oder bereift das Rohrbündel, wenn die Verdampfungstemperatur unter den Gefrierpunkt von Wasser sinkt. Mit zunehmender Bereifung des Verdampfers sinkt dessen Leistung, so dass geeignete Mittel vorgesehen werden müssen, den Reif bzw. das Eis zu entfernen. Dazu wurden verschiedene Verfahren entwickelt, z.B. Besprühen mit warmem Wasser als direkte Methode oder Aufheizen des Rohrbündels mittels Heissgas aus dem Kompressor. Die Verwendung von Heissgas aus dem Kompressor als Wärmequelle zum Abschmelzen des Reifes bewirkt zwar eine intensive Wärmezufuhr durch die Kondensationswärme des kondensierenden Kältemittels. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch der Verlust an Heizleistung. Weiter ergeben sich hohe Baukosten durch Heissgasleitungen mit ihren teuren Armaturen und nicht zuletzt wirkt die starke Geräuschentwicklung beim Einströmen des Heissgases in den kalten Verdampfer störend.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Wärmepumpenanlage so zu verbessern, dass die Heizzahl auch während des Abtauens hoch ist bei geringen Baukosten und minimaler Geräuschentwicklung.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Massnahmen. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

Hierdurch lässt sich erreichen, dass das jeweils abzutauende Segment durch warmes Kältemittelkondensat beheizt wird, wonach das Kältemittel als unterkühltes Kondensat direkt dem benachbarten Segment als Kältemittel zur Verdampfung zugeleitet wird.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Einsparung an Leitungen und Armaturen, sind doch lediglich Flüssigkeits-Umgehungsleitungen des jeweiligen Expansionsventiles zu legen und desgleichen Flüssigkeitsleitungen vom Verdampfersegmentaustritt zum Speisen des Espansionsventiles des benachbarten Verdampfersegmentes. Diese Leitungen sind mit kleinem Durchmesser leicht zu verlegen, die Magnetventile haben kleine Nennmasse und sind vergleichsweise billig. Als weiterer Vorteil ist das praktisch geräuschfreie Abtauen des Verdampfers zu nennen, was bei der Aufstellung in Wohngebieten von Bedeutung ist.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit nachstehender Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Wärmepumpenanlage mit zwei paarweise zusammengeschalteten Verdampfersegmenten,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einer beliebigen Anzahl von Verdampfersegmenten, die zur Abtauung jeweils nacheinander folgend miteinander verbunden sind.

In Fig. 1 ist der Kältekreislauf einer Wärmepumpenanlage dargestellt, bestehend aus einem Kompressor 1, einem Kondensator 2, welcher über eine Leitung 21 mit einem Sauggasabscheider 3 und über eine Leitung 22 mit dem Verdampfer 5 verbunden ist, sowie einer aus Expansionsventilen 4a, 4b bestehenden Expansionseinrichtung 4 und ëinem luftbeaufschlagten Verdampfer 5, dessen Dampfleitung 24 über den genannten Sauggasabscheider 3 wiederum mit dem Kompressor 1 verbunden ist. Das Prinzip dieses Kältekreislaufes kann als bekannt vorausgesetzt werden; so kann beispielsweise der Kompressorteil 1 auch aus mehreren parallel geschalteten Kompressoren bestehen, dasselbe gilt für den Kondensator 2 und schliesslich ist erfindungsgemäss der Verdampfer 5 in zwei separat geschaltete, jeweils mit eigener Expansionseinrichtung 4a, 4b ausgestattete Segmente 5a, 5b mit zugehörigen Ventilatoren 6a, 6b unterteilt.

Die Leitung 22 ist dabei verzweigt in zwei Zweigleitungen 22a und 22b. Die Zweigleitung 22a ist über ein Magnetventil 7a, ein Expansionsventil 4a und eine Leitung 23a mit dem Verdampfersegment 5a verbunden, welches über die Leitung 24a und ein Magnetventil 9a mit der Dampfleitung 24 verbunden ist. Die Zweigleitung 22b ist analog über ein Magnetventil 7b, ein Expansionsventil 4b und eine Leitung 23b mit dem Verdampfersegment 5b verbunden, welches über die Leitung 24b und ein Magnetventil 9b mit der Dampfleitung 24 verbunden ist.

Den Zweigleitungen 22a, 23a ist eine Umgehungsleitung 25a mit einem Magnetventil 8a zugeordnet. Den Zweigleitungen 22b, 23b ist entsprechend eine Umgehungsleitung 25b mit einem Magnetventil 8b zugeordnet. Die Leitungen 24a und 22b sind über eine ein Rückschlagventil 10a aufweisende Leitung 26a miteinander verbunden. Die Leitungen 24b und 22a sind über eine ein Rückschlagventil 10b aufweisende Leitung 26b miteinander verbunden.

Beim Normalbetrieb strömt warmes Kondensat über die Leitung 21 vom Kondensator zum Sauggasabscheider 3,

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durchströmt diesen in einer geschlossenen Schleife und wird durch die Leitung 22 dem jeweiligen Verdampfersegment 5a, 5b zugeführt. Geöffnet sind die Magnetventile 7a, 7b und 9a, 9b. Geschlossen sind die Magnetventile 8a, 8b. Die Expansionsventile 4a, 4b speisen die Verdampfersegmente 5a, 5b mit Kältemittel in bekannter Weise. Das verdampfte Kältemittel strömt über die Leitungen 24a, 24b in die Dampfsammelleitung 24 über den Sauggasabscheider 3 zurück zum Kompressor 1.

Meldet nun eines der Verdampfersegmente, z.B. das Segment 5a, über eine nicht dargestellte Signalleitung Abtaubedarf und arbeiten bei Eingang dieses Signales alle Segmente im Normalbetrieb, so wird das Abtauen dieses Segmentes 5a eingeleitet. Dabei schliessen zunächst die Magnetventile 7a und 9a, ebenso wird der Ventilator 6a dieses Segmentes angehalten. Als nächstes schliesst nun auch das Magnetventil 7b die Zufuhr von Kältemittel zum benachbarten Verdampfersegment 5b, gleichzeitig öffnet nun das Magnetventil 8a und lässt über die Umgehungsleitung 25a warmes Kondensat in das abzutauende Verdampfersegment 5a einströmen. Dieses Verdampfersegment wirkt damit als Unterkühler für das Kältemittel, das zunächst nicht entspannt ist und deshalb durch das Rückschlagventil 10a über die Leitung 26a zum benachbarten Verdampfersegment 5b strömen kann und vom dortigen Expansionsventil 4b in das normal arbeitende Verdampfersegment 5b eingespeist wird.

Diese Schaltung wird solange beibehalten, bis durch ein geeignetes Signal, sei es ein eingestellter Zeitwert, eine Reifschichtanzeige oder ähnliches, dass Abtauende angezeigt wird. Nun schliesst das Magnetventil 8a die weitere Zufuhr von warmem Kondensat. Das mit Kältemittel gefüllte Segment 5a wird nun wie in einer Absaugschaltung durch das benachbarte Segment 5b leergefahren, wobei es nicht möglich ist, das Segment 5a vollständig zu entleeren, da das

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Expansionsventil 4b eine gewisse Mindestdruckdifferenz benötigt. Der Absaugvorgang kann deshalb über eine festeingestellte Zeit- oder Druckdifferenz zwischen der Leitung 26a und 23b gesteuert werden.

5 Geht das entsprechende Signal ein, öffnen die Magnetventile 9a und 7b. Damit arbeitet das Verdampfersegment 5b wieder mit normaler Zuspeisung vom Kondensator, das Verdampfersegment 5a wird nun vollständig entleert, wobei der Rest flüssigen Kältemittels im Abscheider 3 aufgefangen und io allmählich verdampft wird und damit dosiert dem Kompressor zugeführt wird. Der normale Betriebszustand wird schliesslich wieder hergestellt, in dem auch das Magnetventil 7a geöffnet wird und auch für das Verdampfersegment 5a den normalen Betrieb wieder einleitet. 15 Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weist prinzipiell die gleiche Schaltung auf wie in Fig. 1 bereits dargestellt, ebenso sind die Schaltvorgänge analog, mit dem Unterschied, dass die Verdampfersegmente 5a, 5b, 5c etc. zum Abtauen nicht paarweise zusammengeschaltet, sondern aufeinanderfolgend 20 geschaltet sind. Dabei ist die Leitung 26b in Fig. 2 stattdessen mit dem Verdampfersegment 5c verbunden etc.

Als besonderer Vorteil dieser Schaltung wurde gefunden, dass damit das Abtauen praktisch ohne Einbusse an Heizenergie durchgeführt wird. Das stark unterkühlte Kälte-25 mittel aus dem abzutauenden Verdampfersegment erhöht die Leistung des nachgeschalteten Verdampfersegmentes. Weiter wurde gefunden, dass bei tieferen Verdampfertemperaturen die Kompressoren weniger Kälteleistung aufbringen können, die Wegschaltung eines Segmentes und dafür die stärkere 30 Unterkühlung des Kältemittels für ein anderes Segment praktisch keine Einbusse an Heizleistung im Kondensator bringt und insgesamt die Jahresheizzahl der Wärmepumpenanlage verbessert wird gegenüber Wärmpumpenanlagen mit Heissgasabtauung.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

669033 PATENTANSPRÜCHE

1. Wärmepumpenanlage mit Abtauvorrichtung für vereiste Verdampfer, deren Kreislauf ausser wenigstens zwei Verdampfersegmenten einen Verdichter, einen Kondensator und ein dem jeweiligen Verdampfersegment vorgeschaltetes Expansionsventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Expansionsventil (4a, 4b) eine Umgehungsleitung (25a, 25b) zugeordnet ist und dass wenigstens eine Verbindungsleitung (26a, 26b) zwischen benachbarten Verdampfersegmenten (5a, 5b) vorgesehen ist, derart, das bei gesperrtem Expansionsventil (4a, 4b) eine direkte Zufuhr von warmen Kältemittel zum jeweiligen Verdampfersegment (5a, 5b) gwährleistet ist, wobei das Kältemittel nach durchgeführtem Abtauvorgang als unterkühltes Kondensat über die Verbindungsleitung (26a, 26b) zum benachbarten Verdampfersegment (5a, 5b) weitergeleitet wird.

2. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (26b) zum benachbarten Verdampfersegment (5a) dem diesem zugeordneten Expansionsventil (5a) vorgeschaltet ist.

3. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgehungsleitung ein Ventil aufweist, welches mit einem Druckfühler im zugeordneten Ver-dapfersegment verbunden ist.

4.Wärmepumpenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch ein Zeitrelais gesteuert ist.

5. Wärmepumpenanlage nach Anspruch 1, mit mehr als zwei Verdampfersegmenten, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass das unterkühlte Kondensat aus dem abtauenden Verdampfersegment gleichzeitig auf alle übrigen Verdampfersegmente verteilt wird und dadurch durch die grosse strömende Kondensatmenge die Abtauzeit verkürzt wird.