DE102010051465A1 - Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102010051465A1
DE102010051465A1 DE102010051465A DE102010051465A DE102010051465A1 DE 102010051465 A1 DE102010051465 A1 DE 102010051465A1 DE 102010051465 A DE102010051465 A DE 102010051465A DE 102010051465 A DE102010051465 A DE 102010051465A DE 102010051465 A1 DE102010051465 A1 DE 102010051465A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
refrigerant
expansion valve
pressure
heat exchanger
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010051465A
Other languages
English (en)
Inventor
Anmelder Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102010051465A priority Critical patent/DE102010051465A1/de
Publication of DE102010051465A1 publication Critical patent/DE102010051465A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1072—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water the system uses a heat pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F24F11/84—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/227—Temperature of the refrigerant in heat pump cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/242—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/83—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling the supply of heat-exchange fluids to heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/003—Indoor unit with water as a heat sink or heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/19—Calculation of parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/13—Mass flow of refrigerants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/195—Pressures of the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/197—Pressures of the evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2116—Temperatures of a condenser
    • F25B2700/21163—Temperatures of a condenser of the refrigerant at the outlet of the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2117—Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21174—Temperatures of an evaporator of the refrigerant at the inlet of the evaporator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/04—Desuperheaters

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes, Fahrzeugs oder Flugzeugs, mit den folgenden Schritten: – ein Kältemittel wird in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf umgewälzt, wobei es die folgenden Aggregate unter Änderung seines Aggregatzustandes, seines Druckes oder seiner Temperatur durchtritt; – einen ersten Wärmetauscher, in welchem das Kältemittel unter Abgabe von Wärme kondensiert wird; – ein Expansionsventil, in welchem das Kältemittel expandiert wird; – einen zweiten Wärmetauscher, in welchem das Kältemittel unter Annahme von Wärme verdampft wird; – einen Verdichter, in welchem das Kältemittel verdichtet wird; – der Massenstrom des Kältemittels wird ermittelt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Massenstromes des Kältemittels die aktuelle Druckdifferenz des Kältemittels zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation ermittelt wird, ferner der aktuelle Öffnungsquerschnitt des Expansionsventils sowie die Dichte des Kältemittels beim Eintritt in das Expansionsventil ermittelt wird, und aus diesen ermittelten Größen der Massenstrom des Kältemittels berechnet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage, und insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage in einem Gebäude, einem Fahrzeug oder einem Flugzeug, um dieses zu klimatisieren.
  • Wärmepumpen, auch Dampfkältemaschinen genannt, sind bekannt. Sie nehmen bei einer niedrigen Temperatur einen Wärmestrom auf und geben ihn unter Verbrauch der zur Verdichtung notwendigen Arbeitsleistung mit dieser zusammen bei einer höheren Temperatur als Wärmestrom wieder ab. Solche Kältemaschinen transportieren demnach Wärme gegen ein Temperaturgefälle und verbrauchen dazu Energie. Von Wärmepumpe spricht der Fachmann dann, wenn die Kältemaschine zum Heizen genutzt wird. Wird sie zum Kühlen verwendet, so spricht der Fachmann von einer Kühlmaschine. Es ist jedoch auch üblich, solche Anlagen als Wärmepumpenanlagen zu bezeichnen, die sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen genutzt werden, wie sie die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform betrifft.
  • Besonders bei der Klimatisierung, insbesondere Beheizung, von Gebäuden ist man heutzutage aufgrund der hohen Energiepreise bestrebt, die im oder außerhalb des Gebäudes vorhandene Energie optimal auszunutzen. Hierzu wurde in der DE 20 2004 008 964 U1 bereits vorgeschlagen, in einem Wärmekreislauf einer Wärmekraftmaschine zwei parallel und unabhängig voneinander arbeitende Wechselaggregate aus Verdampfern und Kondensatoren vorzusehen, wobei die beiden Wechselaggregate mit ihren Verdampfern und Kondensatoren über ein Teilkreis-Umkehrventil funktionell so geändert werden können, dass der Verdampfer zu einem Kondensator und der Kondensator zu einem Verdampfer wird. Der gezeigte Wärmekreislauf ist jedoch sehr komplex und weist eine Vielzahl von Schalt-, Expansions- und Rückschlagventilen auf, um die gewünschten Wärmeströme zu erreichen. Die Komplexität führt zum einen zu hohen Herstellungs- und Wartungskosten und gibt zum anderen feste Temperaturniveaus in den einzelnen Aggregaten für die Wärmeübertragung vor.
  • Die europäische Patentanmeldung EP 1 882 888 beschreibt eine Wärmepumpenanlage, welche bereits eine sehr gute Ausnutzung vorhandener Energien bei zugleich einem einfachen und kostengünstigen Aufbau ermöglicht. Die Ausnutzung vorhandener Energien ist jedoch, wie bei allen Wärmepumpenanlagen, nur optimal, solange das zirkulierende Kältemittel die gewünschten Eigenschaften aufweist und die verschiedenen Aggregate wie gewünscht arbeiten. Wenn sich die Eigenschaften des Kältemittels, insbesondere dessen Zusammensetzung, im Laufe des Betriebs der Wärmepumpenanlage ändern, oder wenn beispielsweise ein im Kältemittelkreislauf vorgesehener Verdichter einem Verschleiß unterliegt und dadurch sein Wirkungsgrad verschlechtert wird, so kann die Energieausnutzung verschlechtert werden. Häufig geschieht dies, ohne dass der Benutzer oder Betreiber diese Verschlechterung bemerkt.
  • Ferner ist die Effektivität, die Leistungszahl oder die Jahresarbeitszahl bekannter Wärmepumpenanlagen bisher nicht, insbesondere nicht dauerhaft oder nur mit vergleichsweise hohem Aufwand erfassbar.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 038 429 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage, bei welchem der Massenstrom des Kältemittels im flüssigen Zustand erfasst wird und aus diesem Massenstrom die Arbeitszahl, die Leistungszahl oder der Wirkungsgrad ermittelt wird, oder wobei der Massenstrom zur Analyse des Kältemittels herangezogen wird. Zur Massenstromerfassung ist eine Massenstrommessvorrichtung im Kältemittelkreislauf vorgesehen, welche den Massenstrom des Kältemittels nach seiner Kondensation erfasst. Als Massenstrommessvorrichtung kommt beispielsweise eine Ultraschallmessvorrichtung, eine kalorimetrische Messvorrichtung oder eine Flügelradmessvorrichtung in Betracht.
  • Das Hinzufügen einer solchen Massenstrommessvorrichtung ist mit Kosten und mit einem Wartungsaufwand verbunden. Günstigere Massenstrommessvorrichtungen, die mechanisch arbeiten, unterliegen einem Verschleiß und können ausfallen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes, anzugeben, welches die Bewertung der Arbeitsweise der Wärmepumpenanlage dauerhaft und kostengünstig ermöglicht. Vorteilhaft soll ferner eine Wärmepumpenanlage angegeben werden, welche für ein erfindungsgemäßes Verfahren geeignet ist.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Wärmepumpenanlage mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches insbesondere bei einer Wärmepumpenanlage zur Klimatisierung eines Gebäudes, eines Fahrzeugs oder eines Flugzeugs verwendet wird, wird ein Kältemittel in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf umgewälzt, wobei das Kältemittel verschiedene Aggregate unter Änderung seines Aggregatzustandes, seines Druckes oder seiner Temperatur durchtritt. So durchtritt das Kältemittel einen ersten Wärmetauscher, in welchem das Kältemittel unter Abgabe von Wärme kondensiert wird, ein Expansionsventil, in welchem das Kältemittel expandiert wird, und einen zweiten Wärmetauscher, in welchem das Kältemittel unter Aufnahme von Wärme verdampft wird. Ferner durchtritt das Kältemittel einen Verdichter, in welchem es verdichtet wird. Der Durchtritt der Aggregate erfolgt insbesondere in der genannten Reihenfolge, wobei, wie später beschrieben wird, gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Richtungsumkehrventil im Kältemittelkreislauf vorgesehen sein kann, mittels welchem die Strömungsrichtung des Kältemittels im Kältemittelkreislauf durch den ersten und den zweiten Wärmetauscher hinsichtlich der Reihenfolge ihrer Durchströmung und mit Bezug auf das Expansionsventil umgeschaltet werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird der Massenstrom des Kältemittels ermittelt und insbesondere zur Berechnung der Arbeitszahl, der Leistungszahl ε (COP) oder des Wirkungsgrades der Wärmepumpenanlage herangezogen.
  • Erfindungsgemäß wird zur Ermittlung des Massenstromes des Kältemittels die aktuelle Druckdifferenz des Kältemittels zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation ermittelt. Ferner wird zur Ermittlung des Massenstromes des Kältemittels der aktuelle Öffnungsquerschnitt des Expansionsventils ermittelt. Schließlich wird die Dichte des Kältemittels beim Eintritt in das Expansionsventil ermittelt. Aus diesen ermittelten Größen – der aktuellen Druckdifferenz zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation, dem aktuellen Öffnungsquerschnitt des Expansionsventils und der Dichte des Kältemittels beim Eintritt in das Expansionsventil – wird der Massenstrom des Kältemittels berechnet. Somit kann vorteilhaft auf eine gesonderte Massenstrommessvorrichtung oder Volumenstrommessvorrichtung, die insbesondere dem Expansionsventil in Strömungsrichtung des Kältemittels vor- oder nachgeordnet ist, verzichtet werden.
  • Die Leistungszahl COP (Coefficient of Performance), auch als Leistungszahl ε bezeichnet, ist ein Gütekriterium der Wärmepumpenanlage und entspricht dem Verhältnis der abgegebenen Wärmeleistung (der verwertbaren Nutzwärme) zu der durch die gesamte Wärmepumpenanlage aufgenommenen elektrischen Leistung. Die Arbeitszahl ist entsprechend das Verhältnis von nutzbarer Wärmeenergie (beziehungsweise Kälteenergie) zu eingesetzter Energie.
  • Als Wirkungsgrad kann beispielsweise das Verhältnis zwischen der Nutzwärme (Wärme für Raumheizung und Warmwasser) zur notwendigen Primärenergie angesehen werden. Auch andere Wirkungsgraddefinitionen, mit welchen durch die Wärmepumpenanlage abgegebenen Leistungen oder Energien zu durch die Wärmepumpenanlage aufgenommene Leistungen oder Energien ins Verhältnis gesetzt werden, kommen in Betracht.
  • Die Ermittlung des aktuellen Öffnungsquerschnittes des Expansionsventils und dessen Berücksichtigung bei der Berechnung des Massenstroms ist nicht nur bei Wärmepumpenanlagen anwendbar, deren Expansionsventil als stetig regelndes Ventil beziehungsweise stufenloses Ventil oder als Expansionsventil, das in einzelnen Stufen geschlossen und geöffnet werden kann, ausgeführt ist, somit bei Wärmepumpenanlagen, deren Expansionsventil zwischen einem vollständig geöffneten Zustand und einem vollständig geschlossenen Zustand einstellbare Zwischenstellung aufweist, sondern auch bei Wärmepumpenanlagen, deren Kältemittelexpansion in einem Expansionsventil stattfindet, das nach der Pulsweitenmodulation arbeitet. Bei einer solchen Pulsweitenmodulation beziehungsweise einem gepulsten Ansteuern des Expansionsventils ergibt sich der zu berücksichtigende aktuelle Öffnungsquerschnitt des Expansionsventils über einer Mittelung des Öffnungsquerschnittes über der Zeit oder aus dem Verhältnis der Öffnungszeit zur Gesamtzeit oder zur Zeit des geschlossenen Zustandes. Wenn beispielsweise das Expansionsventil nur zwischen den beiden Stellungen geschlossen und vollständig geöffnet geschaltet werden kann, weil das Expansionsventil insbesondere als Magnetventil ausgeführt ist, so kann es für eine vorbestimmte Zeitspanne, auch als Pulsweite bezeichnet, vollständig geöffnet werden und anschließend wieder vollständig geschlossen werden. Der Anteil der Zeit, in welcher das Ventil geöffnet ist (Pulsweite) pro vorgegebener Zeiteinheit oder im Verhältnis zur Zeitspanne des geschlossenen Zustandes bestimmt den zu berücksichtigenden aktuellen Öffnungsquerschnitt gemäß dem vorliegenden Verfahren, gegebenenfalls multipliziert mit dem maximalen Öffnungsquerschnitt beziehungsweise dem Querschnitt im geöffneten Zustand.
  • Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aktuelle Temperatur des Kältemittels nach seiner Kondensation im flüssigen Zustand gemessen. Aus der gemessenen Temperatur und aus dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation beziehungsweise aus der Druckdifferenz zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation wird die abgegebene Wärmeleistung der Wärmepumpenanlage berechnet. Besonders günstig wird diese abgegebene Wärmeleistung ins Verhältnis zu der aktuellen Antriebsleistung des Verdichters gesetzt und hieraus die aktuelle Leistungszahl ε (COP) ermittelt.
  • Die aktuelle Temperatur des Kältemittels, insbesondere beim Eintritt in das Expansionsventil, demnach in flüssigem Zustand, kann zusätzlich oder alternativ auch zur Ermittlung der Dichte des Kältemittels beim Eintritt in das Expansionsventil herangezogen werden. Hierzu kann auf einen entsprechend bekannten Stoffwert des Kältemittels, aus dem aus der Temperatur auf die Dichte geschlossen werden kann, zurückgegriffen werden.
  • Wenn im Kältemittelkreislauf ein Richtungsumkehrventil vorgesehen ist, sodass das Expansionsventil in zwei verschiedenen Schaltzuständen des Richtungsumkehrventils mit unterschiedlichen (entgegengesetzten) Richtungen vom Kältemittel durchströmt wird, kann vorteilhaft sowohl am Eintritt als auch am Austritt (beziehungsweise an beiden möglichen Eintritten/Anschlüssen) des Expansionsventils jeweils ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Kältemittels vorgesehen sein.
  • Die Berechnung des Massenstromes erfolgt vorteilhaft anhand einer vorgegebenen Zuordnung verschiedener Volumenströme beziehungsweise verschiedener Größen des Volumenstromes des Kältemittels durch das Expansionsventil zu Kombinationen (oder Paaren) verschiedener Druckdifferenzen des Kältemittels zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation und verschiedenen Öffnungsquerschnitten des Expansionsventils. Diese Zuordnung kann beispielsweise durch eine empirische Ermittlung beziehungsweise durch eine Vergleichsmessung über der gesamten Bandbreite der möglichen Paare von Druckdifferenzen und Öffnungsquerschnitten erfolgen, gegebenenfalls mit einer Interpolation der Zwischenwerte. Beispielsweise wird die Wärmepumpenanlage und/oder das Expansionsventil zunächst, insbesondere bei der Inbetriebnahme, einmal und/oder in vorgegebenen regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen kalibriert, indem verschiedene Volumenströme des Kältemittels durch das Expansionsventil bei verschiedenen Druckdifferenzen und verschiedenen Öffnungsquerschnitten des Expansionsventils gemessen oder aus anderen Größen ermittelt werden und die verschiedenen Volumenströme den verschiedenen Kombinationen von Druckdifferenzen und Öffnungsquerschnitten zugeordnet werden. Insbesondere reicht es dafür auch aus, einen standardisierten Typus oder einen Prototyp beziehungsweise ein Musterventil des eingesetzten Ventils oder jedes der eingesetzten Ventiltypen einmalig zu vermessen und die erhalten Daten dann über ein dem jeweiligen Ventiltyp zugeordnetes Kennfeld zu speichern. Diese Zuordnung kann geeignet gespeichert werden, insbesondere in einer Steuervorrichtung der Wärmepumpenanlage. Im Betrieb der Wärmepumpenanlage kann die Steuervorrichtung (oder eine weitere Steuervorrichtung) auf diese Zuordnung zugreifen und hieraus den aktuellen Volumenstrom des Kältemittels durch das Expansionsventil anhand des Druckes der Verdampfung und des Druckes der Kondensation beziehungsweise anhand der Druckdifferenz und anhand des Öffnungsquerschnittes des Expansionsventils bestimmen.
  • Aus dem Kondensationsdruck, dem Verdampfungsdruck und der Temperatur des Kältemittels kann gemäß einer Ausführungsform die spezifische Enthalpiedifferenz in Kilojoule pro Kilogramm ermittelt werden. Diese spezifische Enthalpiedifferenz multipliziert mit dem Massenstrom in Kilogramm und dividiert durch 3,6 kann zur Ermittlung der abgegebenen Wärmeleistung in Kilowatt herangezogen werden. Diese im Verhältnis zur Antriebsleistung des Verdichters in Kilowatt führt zur Leistungszahl ε beziehungsweise zum COP der Wärmepumpenanlage, die durch das erfindungsgemäße Verfahren somit auch ohne Vorsehen einer Massenstrommessvorrichtung oder Volumenstrommessvorrichtung permanent und stets aktuell zur Verfügung steht.
  • Eine erfindungsgemäße Wärmepumpenanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuervorrichtung vorgesehen ist, die mit dem Expansionsventil und einer Einrichtung zur Erfassung des Druckes des Kältemittels bei der Verdampfung und des Druckes des Kältemittels bei der Kondensation (oder der Druckdifferenz) verbunden ist und zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Wärmepumpenanlage zur Klimatisierung eines Gebäudes in einem ersten Schaltzustand des Richtungsumkehrventils;
  • 2 die Wärmepumpenanlage gemäß der 1 in einem zweiten Schaltzustand des Richtungsumkehrventils.
  • In der 1 erkennt man den Kältemittelkreislauf 1, in welchem in Strömungsrichtung hintereinander, vorliegend unmittelbar hintereinander, ein Verdichter 10 und ein Wärmetauscher – vorliegend als dritter Wärmetauscher 4 bezeichnet – angeordnet sind. In Strömungsrichtung des Kältemittels hinter dem dritten Wärmetauscher 4, vorliegend wieder unmittelbar hinter dem dritten Wärmetauscher 4, ist ein Richtungsumkehrventil 9 vorgesehen, mittels welchem das Kältemittel aus dem dritten Wärmetauscher 4 wahlweise in den ersten Wärmetauscher 2 bei der Schaltstellung des Richtungsumkehrventils 9 gemäß der 1 oder den zweiten Wärmetauscher 3 bei der Schaltstellung des Richtungsumkehrventils 9 gemäß der 2 geleitet werden kann, bevor es dann, wiederum vorteilhaft unmittelbar, in das Expansionsventil 8 einströmt.
  • Aus dem Expansionsventil 8 strömt das Kältemittel dann expandiert durch den zweiten Wärmetauscher 3 bei der Schaltstellung des Richtungsumkehrventils 9 gemäß der 1 oder den ersten Wärmetauscher 2 bei der Schaltstellung des Richtungsumkehrventils 9 gemäß der 2. Dieser Wärmetauscher in Strömungsrichtung hinter dem Expansionsventil 8 arbeitet stets als Verdampfer, wohingegen der Wärmetauscher vor dem Expansionsventil 8 – der erste Wärmetauscher 2 gemäß der 1 und der zweite Wärmetauscher 3 gemäß der 2 – als Kondensator arbeitet.
  • Aus dem als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher hinter dem Expansionsventil 8 strömt das Kältemittel dann erneut zum Verdichter 10, welcher das gasförmige Kältemittel über die Druckleitung 17 in den dritten Wärmetauscher 4 pumpt.
  • Aufgrund der gezeigten seriellen Anordnung des ersten Wärmetauschers 2, des zweiten Wärmetauschers 3 und des dritten Wärmetauschers 4 mit der Möglichkeit der Teilkreisumkehr über das Richtungsumkehrventil 9 gibt der dritte Wärmetauscher 4 stets Wärme aus dem Kältemittel an das Heizmedium im Kessel 5 ab. Der erste Wärmetauscher 2 hingegen gibt immer dann, wenn er als Kondensator arbeitet, Wärme aus dem Kältemittel in das Heizmedium des Kessels 5 ab, wohingegen er Wärme aus dem Heizmedium des Kessels 5 in das Kältemittel des Kältemittelkreislaufes 1 überträgt, wenn er als Verdampfer arbeitet. Hierdurch kann erreicht werden, dass Wärme aus dem Kältemittel optimal mittels der Übertragung in das Heizmedium als Nutzwärme genutzt werden kann.
  • In dem in der 2 gezeigten Schaltzustand, in welchem das Heizmedium des Kessels 5 durch den ersten Wärmetauscher 2 gekühlt wird, wobei es zugleich durch den dritten Wärmetauscher 4 erwärmt wird, erfüllt der zweite Wärmetauscher 3 lediglich die untergeordnete Funktion Flüssigkeitsunterkühlung des Kältemittels. Man könnte auch sagen, dass mittels des Kältemittelkreislaufes beziehungsweise des Verdichters 10 Energie aus dem ersten Vorratsraum 6 in den zweiten Vorratsraum 7 des Kessels 5 übertragen wird, und der zweite Wärmetauscher 3, wenn überhaupt notwendig, somit nur noch für eine sensible Wärmeübertragung, im Unterschied zu einer latenten Wärmeübertragung, erforderlich ist.
  • Es ist eine Steuervorrichtung 20 vorgesehen, welche, beispielsweise aus einem Stellantrieb des im Öffnungsquerschnitt stetig oder in Schritten veränderbaren Expansionsventils 8, den Öffnungsquerschnitt des Expansionsventils 8 erfasst. Weitere Eingangsgrößen, die der Steuervorrichtung 20 zugeleitet werden, sind der Druck der Verdampfung und der Druck der Kondensation des Kältemittels oder anstelle dieser beiden Drücke die Druckdifferenz zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation. Insbesondere kann zusätzlich die Temperatur des Kältemittels am ersten Anschluss (Eintritt) des Expansionsventils 8 erfasst und der Steuervorrichtung 20 zugeleitet werden. Vorteilhaft wird auch die Temperatur des Kältemittels am entgegengesetzten Anschluss (Austritt) des Expansionsventils 8 erfasst und der Steuervorrichtung 20 zugeleitet.
  • In den Figuren sind diese Eingangsgrößen der Steuervorrichtung 20 beispielhaft mit pV (Verdampfungsdruck), pK (Kondensationsdruck), TE1 (Temperatur des Kältemittels am ersten Anschluss des Expansionsventils 8) und TE2 (Temperatur des Kältemittels am zweiten Anschluss des Expansionsventils 8) bezeichnet.
  • Aus den Eingangsgrößen der Steuervorrichtung 20 und einer in einem Speicher 21 der Steuervorrichtung 20 hinterlegten Zuordnung, die durch eine Kalibrierung des Expansionsventils 8 oder des Ventiltyps anhand eines Musterventils beziehungsweise der Wärmepumpenanlage gewonnen wurde, kann dann der Massenstrom des Kältemittels berechnet werden.
  • Der erfasste Massenstrom des Kältemittels kann dann, wie im erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, zur Bewertung der aktuellen Arbeitsweise der Wärmepumpenanlage herangezogen werden.
  • Bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist der erste Wärmetauscher 2 in einem ersten Vorratsraum 6 des Kessels 5 angeordnet, und der dritte Wärmetauscher 4 ist in einem zweiten Vorratsraum 7 des Kessels 5 angeordnet. Der erste Vorratsraum 6 und der zweite Vorratsraum 7 sind durch eine Trennwand 5.1 des Kessels 5 voneinander getrennt, heizmediumdicht oder heizmediumdurchlässig. Beide Vorratsräume sind mit Heizmedium befüllt, beispielsweise mit Wasser.
  • Vorliegend ist der erste Vorratsraum 6 unterhalb des zweiten Vorratsraums 7 angeordnet und beinhaltet damit, bei einer natürlichen Wärmeschichtung des Heizmediums, kälteres Heizmediums als der zweite Vorratsraum 7.
  • An dem Kessel 5 sind zwei externe Heizmediumkreisläufe angeschlossen, nämlich der erste externe Heizmediumkreislauf 11 und der zweite externe Heizmediumkreislauf 12. Durch beide externe Heizmediumkreisläufe 11, 12 strömt das Heizmedium aus dem Kessel 5. Vorliegend mündet der erste externe Heizmediumkreislauf 11 im ersten Vorratsraum 6, und der zweite externe Heizmediumkreislauf 12 mündet im zweiten Vorratsraum 12.
  • Der erste externe Heizmediumkreislauf 11 dient dem Heizen oder Kühlen beispielsweise eines Raumes, insbesondere Wohnraumes, eines Gebäudes über einen geeigneten Wärmetauscher 13 wie Radiator oder Konvektor. Beispielsweise kann der erste externe Heizmediumkreislauf 11 eine Fußbodenheizung, Wandheizung oder Deckenheizung versorgen, wobei diese Heizung insbesondere auch zum Kühlen geeignet ist.
  • Der zweite externe Heizmediumkreislauf 12 kann ebenfalls einen Wärmetauscher wie Radiator oder Konvektor versorgen, beispielsweise den Heizkörper in einem Badezimmer.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform ist im ersten externen Heizmediumkreislauf eine Umwälzpumpe 16 vorgesehen, wohingegen der zweite externe Heizmediumkreislauf 12 frei von jeglichen Umwälzpumpen ist. Die Umwälzung des Heizmediums im zweiten externen Heizmediumskreislauf 12 erfolgt ausschließlich durch Konvektion, indem der Vorlauf VL des zweiten externen Heizmediumkreislaufes 12 an einer wärmeren Stelle im Kessel 5 mündet als der Rücklauf RL. Beispielsweise mündet der Vorlauf VL weiter oben im Kessel 5 als der Rücklauf RL.
  • Vorliegend im zweiten Vorratsraum 7 ist ein weiterer Wärmetauscher, vorliegend vierter Wärmetauscher 14 genannt, in wärmeübertragendem Kontakt mit dem Heizmedium angeordnet, welcher Brauchwasser führt und dieses durch Abfuhr von Wärme aus dem Heizmedium erhitzt. Entsprechend weist der Kessel 5 beziehungsweise der vierte Wärmetauscher 14 einen Zulauf KW für kaltes Brauchwasser und einen Ablauf WW für warmes Brauchwasser auf.
  • Die in den 1 und 2 dargestellte Wärmepumpenanlage besteht somit im Wesentlichen aus zwei Komponenten, den im Gebäude (oder sonstigen Objekt) positionierten Kessel 5 und der außerhalb des Gebäudes positionierten Außeneinheit 15. Die Außeneinheit 15, welche beispielsweise von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen wird, beinhaltet den Verdichter 10, den zweiten Wärmetauscher 3, das Richtungsumkehrventil 9 und das Expansionsventil 8 neben den zur Verbindung dieser Komponenten notwendigen Leitungen. Weitere Komponenten sind nicht erforderlich, jedoch könnte beispielsweise zusätzlich auch ein Gebläse vorgesehen sein, welches Umgebungsluft über den zweiten Wärmetauscher 3 bläst. Ein solches Gebläse ist schematisch in den 1 und 2 dargestellt und mit der Bezugsziffer 18 bezeichnet. Die Außeneinheit 15 kann gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels auch nur den zweiten Wärmetauscher 3 und gegebenenfalls das Gebläse 18 umfassen, und die weiteren Komponenten der in den 1 und 2 dargestellten Außeneinheit 15 können innerhalb des Gebäudes (oder dem sonstigen Objekt) positioniert sein. In diesem Fall arbeitet die Außeneinheit besonders geräuscharm. Selbstverständlich ist es nicht notwendig, das Gebläse 18 vorzusehen, oder andere Komponenten, beispielsweise das Expansionsventil 8 der in den 1 und 2 dargestellten Außeneinheit 15 können in eine „kleinere” Außeneinheit, wie sie durch die Strichpunktlinie abgegrenzt ist, integriert werden.
  • In den 1 und 2 ist ferner schematisch ein weiterer Wärmetauscher 19 in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter 10 gezeigt. Dieser Wärmetauscher 19 kann entweder die Funktion des zweiten Wärmetauschers 3 ersetzen oder zusätzlich zu diesem vorgesehen sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist nämlich der zweite Wärmetauscher 3 als Luft-Kältemittel-Wärmetauscher ausgeführt, um eine Wärmeübertragung zwischen der Umgebungsluft und dem Kältemittel zu ermöglichen. Jedoch könnte anstelle der Wärme der Umgebungsluft auch eine alternative Primärenergie, beispielsweise aus einer Solaranlage oder aus einer Erdsonde, genutzt werden. Dementsprechend könnte der Wärmetauscher 19 anstelle des zweiten Wärmetauschers 3 oder zusätzlich zu dem zweiten Wärmetauscher 3 Wärme in das Kältemittel übertragen oder aus diesem abziehen. Hierzu kann der Wärmetauscher 19 mit einem zusätzlichen Wasser-, Kältemittel oder sonstigen Mediumkreislauf verbunden sein, in den Figuren mit der gestrichelten Linie angedeutet, der beispielsweise durch eine Solaranlage oder eine Erdsonde führt. Dieser Kreislauf kann, muss jedoch nicht, eine Umwälzpumpe aufweisen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202004008964 U1 [0003]
    • EP 1882888 [0004]
    • DE 102008038429 A1 [0006]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes, Fahrzeugs oder Flugzeugs, mit den folgenden Schritten: 1.1 ein Kältemittel wird in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf (1) umgewälzt, wobei es die folgenden Aggregate unter Änderung seines Aggregatzustandes, seines Druckes oder seiner Temperatur durchtritt; 1.2 einen ersten Wärmetauscher (2), in welchem das Kältemittel unter Abgabe von Wärme kondensiert wird; 1.3 ein Expansionsventil (8), in welchem das Kältemittel expandiert wird; 1.4 einen zweiten Wärmetauscher (3), in welchem das Kältemittel unter Annahme von Wärme verdampft wird; 1.5 einen Verdichter (10), in welchem das Kältemittel verdichtet wird; 1.6 der Massenstrom des Kältemittels wird ermittelt; dadurch gekennzeichnet, dass 1.7 zur Ermittlung des Massenstromes des Kältemittels die aktuelle Druckdifferenz des Kältemittels zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation ermittelt wird, ferner der aktuelle Öffnungsquerschnitt des Expansionsventils (8) sowie die Dichte des Kältemittels beim Eintritt in das Expansionsventil (8) ermittelt wird, und aus diesen ermittelten Größen der Massenstrom des Kältemittels berechnet wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem berechneten Massenstrom die Arbeitszahl, die Leistungszahl ε (COP) oder der Wirkungsgrad der Wärmepumpenanlage berechnet wird.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Temperatur des Kältemittels nach seiner Kondensation im flüssigen Zustand gemessen wird und aus dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation oder der Druckdifferenz zwischen diesen Drücken zusammen mit der Temperatur die abgegebene Wärmeleistung der Wärmepumpenanlage berechnet wird, und hieraus insbesondere zusammen mit einer Ermittlung der aktuellen Leistung des Verdichters (10) die aktuellen Leistungszahl ε (COP) ermittelt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Massenstromes anhand einer vorgegebenen Zuordnung verschiedener Volumenströme des Kältemittels durch das Expansionsventil (8) zu Kombinationen verschiedener Druckdifferenzen des Kältemittels zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation und verschiedenen Öffnungsquerschnitten des Expansionsventils (8) erfolgt.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmepumpenanlage und/oder das Expansionsventil (8), insbesondere ein standardisiertes Musterventil hiervon, zunächst einmal, insbesondere bei der Inbetriebnahme, und/oder in vorgegebenen Abständen kalibriert wird, indem verschiedene Volumenströme des Kältemittels durch das Expansionsventil (8) bei verschiedenen Druckdifferenzen zwischen dem Druck der Verdampfung und dem Druck der Kondensation und bei verschiedenen Öffnungsquerschnitten des Expansionsventils (8) gemessen oder aus anderen Größen ermittelt werden, und die verschiedenen Volumenströme den verschiedenen Kombinationen von Druckdifferenzen und Öffnungsquerschnitten zugeordnet werden und die Zuordnung gespeichert wird, insbesondere in einer Steuervorrichtung (20) der Wärmepumpenanlage.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Kältemittels aus der Temperatur des Kältemittels beim Eintritt in das Expansionsventil (8) berechnet wird.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren durch eine elektronische Steuervorrichtung (20) der Wärmepumpenanlage ausgeführt wird.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Strömungsrichtung des Kältemittels im Kältemittelkreislauf (1) durch den ersten und den zweiten Wärmetauscher (2, 3) hinsichtlich der Reihenfolge ihrer Durchströmung und mit Bezug auf das Expansionsventil (8) derart umschaltbar ist, dass in einem ersten Betriebszustand der erste Wärmetauscher (2) als Verdampfer und der zweite Wärmetauscher (3) als Kondensator arbeitet, und in einem zweiten Betriebszustand der erste Wärmetauscher (2) als Kondensator und der zweite Wärmetauscher (3) als Verdampfer arbeitet.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsventil (8) gepulst betätigt wird, insbesondere ausschließlich zwischen einem vollständig geöffneten und einem vollständig geschlossenen Zustand, und der aktuelle Öffnungsquerschnitt des Expansionsventils (8) aus der Pulsweite bestimmt wird, welcher das Expansionsventil (8) geöffnet ist, insbesondere zusammen mit dem Betrag des Öffnungsquerschnittes im geöffneten Zustand.
  10. Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes, Fahrzeugs oder Flugzeugs, zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 10.1 mit einem Kältemittelkreislauf (1), umfassend einen Verdichter (10), ein Expansionsventil (8) und eine Vielzahl von Wärmetauschern (2, 3, 4, 19), die nacheinander von einem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf (1) durchströmt werden; wobei 10.2 wenigstens von den nacheinander durchströmten Wärmetauschern (2, 3, 4, 19) ein erster Wärmetauscher (2) eine Kondensatorfunktion und ein zweiter Wärmetauscher (3) eine Verdampferfunktion aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass 10.3 eine elektronische Steuervorrichtung (20) vorgesehen ist, die mit dem Expansionsventil (8) und einer Einrichtung zur Erfassung des Druckes des Kältemittels bei der Verdampfung und des Druckes des Kältemittels bei der Kondensation oder der Druckdifferenz zwischen diesen Drücken verbunden ist, und zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.
  11. Wärmepumpenanlage gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Eintritt des Expansionsventils (8) und am Austritt des Expansionsventils (8) jeweils ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Kältemittels vorgesehen ist, und im Kältemittelkreislauf (1) ein Richtungsumkehrventil (9) für das Kältemittel vorgesehen ist, mittels welchem durch teilweise Änderung der Strömungsrichtung im Kältemittelkreislauf (1) wenigstens die ersten beiden Wärmetauscher (2, 3) hinsichtlich der Reihenfolge ihrer Durchströmung mit Kältemittel relativ zueinander und mit Bezug auf das Expansionsventil (8) derart umschaltbar sind, dass der erste Wärmetauscher (2) in einer ersten Schaltstellung des Richtungsumkehrventils (9) als Verdampfer und der zweite Wärmetauscher (3) als Kondensator arbeitet, und in einer zweiten Schaltstellung des Richtungsumkehrventils (9) der erste Wärmetauscher (2) als Kondensator und der zweite Wärmetauscher (3) als Verdampfer arbeitet.
DE102010051465A 2010-11-04 2010-11-17 Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage Withdrawn DE102010051465A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010051465A DE102010051465A1 (de) 2010-11-04 2010-11-17 Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010050224.3 2010-11-04
DE102010050224 2010-11-04
DE102010051465A DE102010051465A1 (de) 2010-11-04 2010-11-17 Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010051465A1 true DE102010051465A1 (de) 2012-05-10

Family

ID=45971169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010051465A Withdrawn DE102010051465A1 (de) 2010-11-04 2010-11-17 Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010051465A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3008172A1 (fr) * 2013-07-03 2015-01-09 Jean Francois Sailhan Installation de production de froid comprenant des moyens de condensation perfectionnes etson procede de mise en oeuvre
CN106524548A (zh) * 2016-11-07 2017-03-22 清华大学 一种制冷剂质量流量测量方法、装置和测量仪
CN106524551A (zh) * 2016-11-07 2017-03-22 清华大学 一种制冷系统中制冷剂质量流量测量方法、装置和测量仪
EP4306855A1 (de) * 2022-07-13 2024-01-17 Clima Control Commercial Societe Anonyme Heating Systems and Air Conditioning Wärmepumpensystem mit doppelwärmetauschertank

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004008964U1 (de) 2004-06-05 2004-09-09 Dietz, Erwin Niedrigenergie-Haus
DE102005048967A1 (de) * 2005-10-13 2007-04-26 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Kompressionskälteanlage
EP1882888A1 (de) 2006-07-26 2008-01-30 Erwin Dietz Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes
DE102008038429A1 (de) 2008-08-19 2010-02-25 Erwin Dietz Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004008964U1 (de) 2004-06-05 2004-09-09 Dietz, Erwin Niedrigenergie-Haus
DE102005048967A1 (de) * 2005-10-13 2007-04-26 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Kompressionskälteanlage
EP1882888A1 (de) 2006-07-26 2008-01-30 Erwin Dietz Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes
DE102008038429A1 (de) 2008-08-19 2010-02-25 Erwin Dietz Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Norm DIN 1952 Juli 1982. Durchflussmessung mit Blenden, Düsen und Venturirohren in voll durchströmten Rohren mit Kreisquerschnitt *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3008172A1 (fr) * 2013-07-03 2015-01-09 Jean Francois Sailhan Installation de production de froid comprenant des moyens de condensation perfectionnes etson procede de mise en oeuvre
CN106524548A (zh) * 2016-11-07 2017-03-22 清华大学 一种制冷剂质量流量测量方法、装置和测量仪
CN106524551A (zh) * 2016-11-07 2017-03-22 清华大学 一种制冷系统中制冷剂质量流量测量方法、装置和测量仪
EP4306855A1 (de) * 2022-07-13 2024-01-17 Clima Control Commercial Societe Anonyme Heating Systems and Air Conditioning Wärmepumpensystem mit doppelwärmetauschertank

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1264715B2 (de) Fahrzeugkühlsystem für eine temperaturerhöhende Einrichtung sowie Verfahren zur Kühlung der temperaturerhöhenden Einrichtung
DE2908989A1 (de) Waermepumpe
DE102017118425A1 (de) Kreislaufsystem für ein Fahrzeug und Verfahren dazu
WO2009146856A1 (de) Klimaanlage zur konditionierung mehrerer fluide
EP1616133B1 (de) Fluid-luft-kombiverdampfer und neues schaltkonzept für eine wärmepumpe in einem lüftungsgerät
DE2606053A1 (de) Anlage zum waermen eines fliessmittels, vorzugsweise wasser, in einem herkoemmlichen zentralen heizsystem unter verwendung der durch mehrere kuehlvorrichtungen erzeugten abwaerme
DE112020000987T5 (de) Wärmemanagementsystem
DE102017100653A1 (de) Wärmepumpeneinrichtung mit Enteisungsfunktion
DE112014000726T5 (de) Heizsystem
DE102013214267A1 (de) Wärmepumpen-Anlage für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Wärmepumpen-Anlage
DE112019007078T5 (de) Klimagerät
DE102010051465A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage
DE102020127528A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion und Regenerationsfunktion für Wärmequellen, Kälteanlage und Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage
AT504135B1 (de) Verfahren zur wärmerückgewinnung
DE112014000527T5 (de) Heizsystem
EP1882888A1 (de) Wärmepumpenanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Gebäudes
DE102014117950A1 (de) Kältemittelkreislauf, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE19855309C2 (de) Zusätzliche Heizeinrichtung für Fahrzeuge
DE602004012905T2 (de) Energie sparende klimaprüfkammer und betriebsverfahren
DE102008038429A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpenanlage
CH708202A2 (de) Lüftungsanlage.
DE102008043807A1 (de) Kälteanlage
DE102007016345A1 (de) Lüftungsanlage mit einer Vorrichtung zum Heizen und/oder Kühlen von Gebäuden
DE102022124949A1 (de) Wärmepumpensystem-steuerungsverfahren für ein fahrzeug
DE102018215026A1 (de) Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem einen zweiflutigen Wärmeübertrager aufweisenden Kältemittelkreislauf sowie Wärmeübertrager und Verfahren zum Betreiben der Kälteanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130601