DE102013111822A1

DE102013111822A1 - Vorrichtung zur Steigerung der Heiz- und Kühlleistung einer Wärmepumpe in der Wärmerückgewinnung in Lüftungsgeräten

Info

Publication number: DE102013111822A1
Application number: DE201310111822
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2013-10-26
Publication date: 2014-04-30

Abstract

In einem Verfahren zur zweistufigen Energierückgewinnung in Anlagen der Klima und Lüftungstechnik, mit einer Einrichtung zur Führung eines Zuluftvolumenstrom ZU und einer Einrichtung zur Führung eines Abluftvolumenstrom AB zum Zwecke der Wärmeübertragung zwischen den Zu- und den Abluftvolumenstrom AB soll der Aufbau vereinfacht und die Regelungsfähigkeit bei erhöhter Wärmerückgewinnung verbessert werden.
Es ist vorgesehen als erste Stufe der Wärmerückgewinnung ein regeneratives oder rekuperatives Wärmerückgewinnungssystem 10 und als zweite Stufe der Wärmerückgewinnung ein Wärmepumpensystem 20 mit einem Wärmeübertrager 11 als Direktverdampfer im Fortluftvolumenstrom FO und einem Wärmeübertrager 11 mit Wärmeträger im Zuluftvolumenstrom ZU zu verwenden. Die Energieübertragung zur Regelung der Zulufttemperatur erfolgt dabei durch eine Leistungsregelung des Verdichters 13.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrstufigen Wärmerückgewinnung mit Steuerung der Heiz- und Kühlleistung einer Lüftungsanlage gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3, sowie ein Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 10 und 12. Weiterhin ist betroffen eine Regelung der Energieaufnahme beziehungsweise Abgabe durch den Zuluftvolumenstrom gemäß den Patentansprüchen 2 und 4.
Die Vorrichtung zur zweistufigen Wärmerückgewinnung mit Steuerung der Heizund Kühlleistung einer Lüftungsanlage besteht aus einem regenerativen oder rekuperativen Wärmerückgewinnungssystem als erster Stufe der Wärmerückgewinnung und eine Wärmepumpe sowie nachgeschalteten Wärmeübertragern, z.B. als Lamellenwärmeübertrager als zweite Stufe.
In der Literatur werden Wärmerückgewinnungssysteme vielfältig beschrieben. Derartige Systeme sind in der Lüftungstechnik bekannt und werden häufig angewandt. Hiermit lassen sich laut der Literatur so genannte Rückwärmzahlen von bis zu 0,8 erreichen. In der Veröffentlichung "Recknagel, Sprenger, Schramek; Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik 01/02, Ausgabe 2001, Oldenbourg Industrieverlag München" werden auf den Seiten 1367 ff. verschiedene Techniken zur Wärmerückgewinnung beschrieben. Unter anderem wird hierbei auch ein System mit einer Wärmepumpe genannt. Weitere Hinweise auf Systeme zur Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen sind in der Veröffentlichung "Handbuch der Klimatechnik, 3. Auflage, Verlag C.F. Müller GmbH, Karlsruhe, Band 2; Berechnung und Regelung" auf den Seiten 115 ff. zu finden.
Aus dem Dokument DE 92 18 937 U1 ist eine Einrichtung zur Klimagestaltung in Gebäuderäumen bekannt. Diese Einrichtung weist zwischen Zuluft- und Abluftvolumenstrom einen regenerativen Wärmeübertrager auf. Nach diesem Wärmeübertrager ist ein Verdampfer einer Wärmepumpe angeordnet. Im Abluftvolumenstrom sind ein weiterer regenerativer Wärmeübertrager und der Verflüssiger der Wärmepumpe angeordnet. Zur Erhöhung der Energieausbeute ist parallel zu dem die Gebäuderäume versorgenden Außenluftstrom ein zweiter Außenluftstrom vorgesehen. Der Verdampfer und der Verflüssiger der Wärmepumpe sind im jeweils anderen Außenluftstrom angeordnet, sodass mittels der Wärmepumpe Energie aus dem ersten Außenluftstrom in den zweiten Außenluftstrom übertragen werden kann.
Weiterhin ist aus der DE 195 00 527 A1 ein Klimagerät bekannt. Dieses Klimagerät weist einen Zuluft- und einen Abluftvolumenstrom auf, die beide über einen Wärmetauscher geführt werden. Dem Wärmetauscher sind im Zuluftvolumenstrom bzw. im Abluftvolumenstrom der Verdampfer bzw. Verflüssiger einer Wärmepumpe nachgeschaltet. Die Wärmepumpe ermöglicht nur für einen bestimmten Einsatzfall eine optimale Energierückgewinnung. Dieser optimale Einsatzfall leitet sich aus der Auslegung der Leistung der Wärmepumpe ab.
Weiterhin ist schließlich aus der DE 198 51 889 A1 eine Wärmepumpen-Klimaanlage mit Energierecycling bekannt. In der Klimaanlage sind die Zuluft und die Abluft über einen gemeinsamen Wärmetauscher geführt. In der Zuluft ist dem Wärmetauscher unter anderem ein weiterer in einem ersten Kopplungskreislauf mit einem Heißwasserspeicher gekoppelter Wärmetauscher nachgeschaltet. Der Heißwasserspeicher ist in einem zweiten Kopplungskreislauf mit dem Verflüssiger einer Wärmepumpe gekoppelt. Der Verdampfer der Wärmepumpe kann mit einem Teilstrom der Abluft beaufschlagt werden. Weiterhin wird ein weiterer Teil der Abluft über den Wärmetauscher geleitet und ein weiterer, kleinerer Teil der Abluft der Zuluft beigemischt. Die Klimaanlage ist aufwändig gestaltet, schlecht regelbar und benötigt für den Kühlfall ein zusätzliches Kühlaggregat, das mittels eines weiteren Wärmetauschers in die Zuluft eingeschaltet werden muss.
In EP 1 606 564 B1 ist ein Verfahren beschrieben mit Pufferspeicher und Regeleinrichtungen beschrieben, mit welchem die Energieausbeute optimiert wird und die Zulufttemperatur geregelt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, nur soviel Energie aus der Abluft zu entnehmen, beziehungsweise soviel Energie an die Abluft zu übertragen, wie es erforderlich ist um den Zuluftvolumenstrom zu erwärmen beziehungsweise zu kühlen und die Zulufttemperatur zu regeln, dabei die Menge an Wärmeträger und der Aufwand an Regelarmaturen des Systems so gering wie möglich zu halten.
Die Lösung dieser Aufgabe gestaltet sich in je einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentansprüche 1 oder 3, sowie in Vorrichtungen mit den Merkmalen der Patentansprüche 10 oder 12.
Die Erfindung besteht grundsätzlich aus einer Kombination eines bekannten regenerativen oder rekuperativen Wärmerückgewinnungssystems und einer nachgeschalteten Wärmepumpe mit einem geregelten Verdichter, einem Direktverdampfer beziehungsweise Direktverflüssiger im Abluftvolumenstrom, sowie einem Wärmeübertrager, der etwa als Lamellenwärmeübertrager ausgeführt sein kann und im Zuluftvolumenstrom angeordnet wird.
Der Wärmeübertrager oder Lamellenwärmeübertrager wird mit von einer Umwälzpumpe gefördertem Wärmeträger durchströmt wird, wobei dieser zuvor vom Verdampfer beziehungsweise Verflüssiger der Wärmepumpe erwärmt beziehungsweise gekühlt wurde.
Eine Optimierung des Wärmerückgewinnungssystems wird erreicht, indem ein Teilstrom des Wärmeträgerkreislaufs gezielt über den Verdampfer beziehungsweise Kondensator verringert wird, damit zum einen die Einsatzgrenzen eines Verdichters eingehalten werden können und zum andern eine Überschreitung der zulässigen Verflüssigungstemperatur vermieden wird.
In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Aufteilung des Wärmeträgervolumenstroms in verschiedene Teilströme dadurch erfolgen, dass der Volumenstrom des Wärmeträgermediums, der durch einen Verflüssiger eines Kältekreises geführt wird, verringert wird.
In vorteilhafter Weise kann weiterhin die erfindungsgemäße Aufteilung des Wärmeträgervolumenstroms in Teilströme dadurch erfolgen, dass der Volumenstrom des Wärmeträgermediums, der durch einen Verdampfer eines Kältekreises geführt wird, verringert wird.
Weiterhin kann in vorteilhafter Weise zur Verbesserung der Regelfähigkeit eine drehzahlgeregelte Umwälzpumpe im Wärmeträgerkreislauf des Wärmerückgewinnungssystems vorgesehen sein.
Weiterhin können in vorteilhafter Weise mehrere Verdichter in einem Kältekreis angeordnet sein, wobei vorgesehen ist, dass wenigstens einer der Verdichter im Betrieb geregelt wird.
Weiterhin können in vorteilhafter Weise mehrere geregelte Verdichter im Kältekreis vorgesehen sein.
Schließlich können in vorteilhafter Weise zu Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bei größeren wärmetechnischen Anlagen auch mehrere Kältekreise in der Wärmepumpe vorgesehen sein.
Die Zulufttemperatur kann auf verschiedene Arten geregelt werden:

a) über die Leistungsanpassung des Verdichters, zum Beispiel durch Regelung der Drehzahl mit einem Frequenzumrichter,
b) durch Zu- und Abschalten von Ventilen bei einem Kolbenverdichter,
c) durch Veränderung des Fördervolumens bei einem Schraubenverdichter oder
d) eine Leistungsregelung durch axiale Trennung der Scrollspiralen für einen kurzen Zeitraum bei einem Scrollverdichter.

Unterschreitet im Heizfall die Zulufttemperatur den Sollwert, wird die Leistung des Verdichters angehoben. Überschreitet andererseits die Zulufttemperatur den Sollwert wird die Leistung des Verdichters zurückgenommen.
Überschreitet im Kühlfall die Zulufttemperatur den Sollwert, wird die Leistung des Verdichters angehoben. Unterschreitet andererseits die Zulufttemperatur den Sollwert wird die Leistung des Verdichters zurückgenommen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnung näher dargestellt. Dabei zeigen
1 eine erste Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Betriebsart 1,
2 eine zweite Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Betriebsart 3,
3 eine dritte Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine erweiterte Ausführung der Betriebsart 3 in einer Betriebsart 4, und
4 eine vierte Ausführungsform einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine erweiterte Ausführung der Betriebsart 1 in einer Betriebsart 2.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1 wird in einem Abluftvolumenstrom AB, der durch lüftungstechnische Behandlung zur Fortluft FO wird, nach einem Wärmerückgewinnungssystem 10 ein Wärmeübertrager als Lamellenwärmeübertrager-Verdampfer 12.1 platziert. Das Wärmerückgewinnungssystem 10 wird andererseits mit einem Zuluftvolumenstrom ZU durchströmt, der durch lüftungstechnische Behandlung aus der Außenluft AU gewonnen wird. Das Wärmerückgewinnungssystem 10 kann nach einer der bekannten Bauarten z.B. als Kreislaufverbund-System, Rotations- oder Kreuzstromwärmeübertrager, Glattrohrwärmeübertrager, Speichermassenwärmeübertrager oder Wärmerohr ausgebildet sein. Der Wärmetauscher als Lamellenwärmeübertrager-Verdampfer 12.1 ist mit einem oder mehreren Verdichtern 13 gekoppelt und wirkt im Heizfall als Verdampfer 12.1 der Wärmepumpe 20. Im Kältekreislauf 30 der Wärmepumpe 20 ist ein weiterer Wärmeübertrager angeordnet, der im Heizfall als Plattenwärmeübertrager-Verflüssiger / Kondensator 15 genutzt wird. Weiterhin ist auch im Zuluftvolumenstrom ZU ein Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 dem Wärmerückgewinnungssystem 10 nachgeordnet. Das Wärmeträgermedium, das in einem Wärmeträgerkreislauf 31 von einer Pumpe 14 umgewälzt wird, übernimmt den Wärmetransport zwischen dem Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 und dem Plattenwärmeübertrager-Verflüssiger / Kondensator 15. Das Wärmeträgermedium kann hierbei Wasser, ein Wasser-Glykol-Gemisch oder eine sonstige in der Kälte- und Klimatechnik gebräuchliche Flüssigkeit sein.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung nach 2 wird in einen Abluftvolumenstrom AB, der durch lüftungstechnische Behandlung zur Fortluft FO wird, nach einem Wärmerückgewinnungssystem 10 ein Wärmeübertrager (Lamellenwärmeübertrager-Verflüssiger / Kondensator 12.2) platziert. Das Wärmerückgewinnungssystem 10 wird andererseits mit einem Zuluftvolumenstrom ZU durchströmt, der durch lüftungstechnische Behandlung aus der Außenluft AU gewonnen wird. Das Wärmerückgewinnungssystem 10 kann nach einer bekannten Bauart z.B. als Kreislaufverbund-System, Rotations- oder Kreuzstromwärmeübertrager, Glattrohrwärmeübertrager, Speichermassenwärmeübertrager oder Wärmerohr ausgebildet sein. Der Wärmeübertrager (Lamellenwärmeübertrager-Verflüssiger / Kondensator 12.2) ist mit einem oder mehreren Verdichtern 13 gekoppelt und wirkt im Kühlfall als Verflüssiger der Wärmepumpe. Im Kältekreislauf 30 der Wärmepumpe 20 ist ein weiterer Wärmeübertrager angeordnet, der im Kühlfall als Plattenwärmeübertrager-Verdampfer 19 genutzt wird. Weiterhin ist auch im Zuluftvolumenstrom ZU ein Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 dem Wärmerückgewinnungssystem 10 nachgeordnet. Das Wärmeträgermedium, das in einem Wärmeträgerkreislauf 31 von einer Pumpe 14 umgewälzt wird, übernimmt den Wärmetransport zwischen dem Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 und dem Plattenwärmeübertrager-Verdampfer 19. Das Wärmeträgermedium kann hierbei Wasser, ein Wasser-Glykol-Gemisch oder eine sonstige in der Kälte- und Klimatechnik gebräuchliche Flüssigkeit sein.
Nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung gemäß 3 wird in einem Wärmeträgerkreislauf 31 zwischen Plattenwärmeübertrager-Verdampfer 15 und Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 ein Dreiwegeventil 17 integriert, mit welchem der Wärmeträgervolumenstrom über den Plattenwärmeübertrager-Verdampfer 19 gezielt verringert werden kann. Durch die Verringerung des Wärmeträgervolumenstroms durch den Verdampfer 19 sinkt die Verdampfungstemperatur, weil das Wärmeträgermedium die Energie auf dem höheren Temperaturniveau nicht übertragen kann. Auf diese Weise können die Einsatzgrenzen eines Verdichters 13 eingehalten werden, indem zum einen nicht zugelassen wird, dass die Verdampfungstemperatur eines Verdichters 13 den vorgegebenen Wert überschreitet (die Verdampfungstemperatur muss nach oben hin begrenzt werden!) und zum andern die Energieaufnahme aus der Zuluft ZU begrenzt wird. Damit wird erreicht, dass an die Abluft AB nur so viel Energie übertragen wird, bis die maximale Verflüssigungstemperatur eines Verdichters 13 erreicht ist.
Nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung gemäß 4 wird einem Wärmeträgerkreislauf 31 zwischen Plattenwärmeübertrager-Kondensator 12 und Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 über einen Pumpenwarmwasser-Nacherhitzer 18 zusätzlich Wärme zugeführt, wenn die Verdichterleistung nicht ausreicht oder am Lamellenwärmeübertrager-Verdampfer 12.1 in der Fortluft FO sich Eisansatz bildet.
Ein Kältekreis 30 ist in allen Ausführungsformen eingetragen, so dass klar wird, dass auch für den Fall unterschiedlicher Schaltungen des Wärmepumpensystems 20 für den Heiz- oder Kühlfall der zugehörige Wärmeübertrager als Kondensator 15 oder als Verdampfer 19 immer mit dem jeweiligen Kältekreis 30 verbunden ist.
Im Folgenden werden vier verschiedene Betriebsarten der zuvor beschriebenen Einrichtungen zur Wärmerückgewinnung einzeln auch in ihren Abhängigkeiten zueinander beschrieben.
Betriebsart 1:
In 1 ist der Heizfall der Zuluft ZU dargestellt. Der Kreuzstromwärmeübertrager des Wärmeübertragungssystems 10 entzieht der Abluft AB Energie und kühlt die Abluft AB ab. Die Wärmepumpe 20 entzieht der Abluft AB mit dem Lamellenwärmeübertrager-Verdampfer 12.1 weitere Energie und kühlt die Abluft AB weiter ab. Über Rohrleitungen 4 des Kältekreislaufs 30 gelangt die Energie zu dem/den Verdichtern 13. Dort wird das Kältemittel verdichtet und über eine Rohrleitung 1 dem Kondensator 15 zugeführt. Im Kondensator 15 wird die Energie an das Wärmeträgermedium übergeben. Über eine Rohrleitung 2, einen Sammler 24, ein Filter 23, ein Schauglas 22 und eine Rohrleitung 3 gelangt das Kältemittel wieder in den Lamellenwärmeübertrager-Verdampfer 12.1, damit ist der Kältekreis 30 wieder geschlossen. Das Wärmeträgermedium wird mit der Umwälzpumpe 14 durch das Ventil 16 gefördert und gelangt über eine Rohrleitung 5 in den Kondensator 15. Im Kondensator 15 wird die Energie an das Wärmeträgermedium übertragen und über eine Rohrleitung 6 dem Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 zugeführt. Anschließend wird die Energie mittels des Wärmeträgermediums über eine Rohrleitung 7 wieder zur Umwälzpumpe 14 geführt. Mit dem Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 wird die Zuluft ZU erwärmt. Über die Leistungsregelung des/der Verdichter 13 wird die Zulufttemperatur geregelt. Unterschreitet die Zulufttemperatur den Sollwert wird über die Leistungsregelung des/der Verdichter 13 mehr Energie erzeugt, unterschreitet die Zulufttemperatur den Sollwert wird die Leistung des Verdichters 13 über die Leistungsregelung zurückgenommen.
Betriebsart 2:
In 4 ist eine Erweiterung von Betriebsart 1 in einer Einrichtung dargestellt, die mit der Einrichtung von 1 vergleichbar ist und die dort bereits im Einzelnen erläutert wurde. Hier wird ein Grenzfall für die Wärmerückgewinnung betrachtet. Dabei wird von einem Einsatzfall ausgegangen, bei dem die Leistung des/der Verdichter 13 nicht ausreicht, um die Zuluft ZU auf die gewünschte Zulufttemperatur zu erwärmen. In diesem Fall nicht ausreichender Wärmerückgewinnung erfolgt der weitere Energieeintrag in den Wärmeträgerkreislauf 31 mit Hilfe eines Pumpenwarmwasser(PWW)-Nacherhitzers 18 in der Rohrleitung 6 so lange, bis über den Wärmeübertrager 11 die gewünschte Zulufttemperatur in der Zuluft ZU erreicht wird.
Betriebsart 3:
In 2 ist der Kühlfall für die Zuluft ZU dargestellt. Ist die Außenluft AU wärmer als die Abluft AB, durchströmt die Abluft AB den Kreuzstromwärmeübertrager des Wärmeübertragungssystems 10 und der Zuluftvolumenstrom ZU wird dadurch vorgekühlt. Wenn die Abluft AB wärmer ist als die Außenluft AU wird die Abluft AB durch die Bypassklappe des Kreuzstromwärmeübertragers des Wärmeübertragungssystems 10 an dem Kreuzstromwärmeübertrager vorbeigeführt. Das Kältemittel wird von dem/den Verdichtern 13 verdichtet und über die Rohrleitung 1 in den Lamellenwärmeübertrager-Kondensator 12.2 geführt. Dort wird dem Kältemittel die Energie entzogen und an die Abluft AB übertragen. Über die Rohrleitung 2, den Sammler 24, den Filter 23, das Schauglas 22 und die Rohrleitung 3 gelangt das verflüssigte Kältemittel zu einem Drosselorgan 21. Nach dem Drosselorgan 21 entspannt das Kältemittel und verdampft im Verdampfer 19, in welchem es dann dem Wärmeträger die Energie entzieht. Über die Rohrleitung 4 gelangt das Kältemittel wieder zu dem/den Verdichtern 13. Das Wärmeträgermedium wird mit der Umwälzpumpe 14 durch das Ventil 16 gefördert und gelangt über die Rohrleitung 5 in den Verdampfer 19. Im Verdampfer 19 wird dem Wärmeträger die Energie entzogen und über die Rohrleitung 6 dem Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 zugeführt. Mit dem Lamellenwärmeübertrager-Wärmeübertrager 11 wird die Zuluft ZU gekühlt und anschließend über eine Rohrleitung 7 wieder zur Umwälzpumpe 14 geführt. Über die Leistungsregelung des/der Verdichter 13 wird die Zulufttemperatur geregelt. Unterschreitet die Zulufttemperatur den Sollwert wird über die Leistungsregelung eines oder mehrerer Verdichter 13 weniger Energie entnommen und die Zuluft ZU weniger gekühlt. Überschreitet die Zulufttemperatur den Sollwert wird die Leistung des/der Verdichter 13 über die Leistungsregelung angehoben und der Zuluftvolumenstrom ZU mehr gekühlt.
Betriebsart 4:
In 3 ist eine Erweiterung von Betriebsart 3 in einer Einrichtung dargestellt, die mit der Einrichtung von 2 vergleichbar ist und die dort bereits im Einzelnen erläutert wurde. Wenn die Verdampfungstemperatur die Verdichtereinsatzgrenzen überschreitet, wird durch Regelung des Dreiwegeventils 17 dem Verdampfer weniger Wärmeträger zugeführt, indem über eine Rohrleitung 8 ein Teilstrom des Wärmeträgermediums geleitet wird. Dadurch, dass dem Verdampfer 19 weniger Wärmeträger zugeführt wird, sinkt im Verdampfer 19 die Verdampfungstemperatur. Mit Hilfe der Regelung des Dreiwegeventils 17 kann der Teilstrom durch den Verdampfer 19 genau geregelt werden und damit die Überschreitung der Einsatzgrenzen des/der Verdichter 13 verhindert werden.
Zur weiteren Verbesserung der Regelbarkeit des Wärmeübertragungssystems ist vorgesehen, dass der Wärmeträgertransport im Wärmepumpensystem 20 mittels einer drehzahlgeregelte Umwälzpumpe 14 im Wärmeträgerkreislauf 31 erfolgt.
Eine weitere Verbesserung der Regelbarkeit wird dadurch erzielt, dass mehrere Verdichter 13 im Kältekreis 30 des Wärmepumpensystems 20 vorgesehen sind und dass dabei wenigstens einer der Verdichter 13 regelbar betrieben wird.
In einer weiteren Ausführungsform können bei einer Anordnung von mehreren Verdichtern 13 in Parallelschaltung im Kältekreis 30 des Wärmepumpensystems 20 auch mehrere oder alle Verdichter 13 als geregelte Verdichter 13 betrieben werden.
Das Wärmerückgewinnungssystem 10 kann darüber hinaus auch so ausgestaltet werden, dass mehrere Kältekreise 30 in dem Wärmepumpensystem 20 vorgesehen sind.
Schließlich kann das Wärmepumpensystem 20 so ausgestaltet sein, dass eine umschaltbare Wärmepumpe 20 vorgesehen ist, die vom Kühlbetrieb in den Heizbetrieb oder vom Heizbetrieb in den Kühlbetrieb gestellt werden kann. Dabei sind in dem jeweiligen Wärmeträgerkreislauf 31 bei einer umschaltbaren Wärmepumpe 20 ein Verdampfer 19 für den Kühlfall und ein Kondensator 15 für den Heizfall vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Rohrleitung
2: Rohrleitung
3: Rohrleitung
4: Rohrleitung
5: Rohrleitung
6: Rohrleitung
7: Rohrleitung
8: Rohrleitung
10: Wärmeübertragungssystem
11: Wärmeübertrager
12: Wärmeübertrager
12.1: Verdampfer
12.2: Kondensator, Verflüssiger
13: Verdichter
14: Pumpe, Umwälzpumpe
15: Wärmeaustauscher, Kondensator, Verflüssiger
16: Ventil
17: Dreiwegeventil
18: Pumpenwarmwasser, Nacherhitzer
19: Wärmeaustauscher, Verdampfer
20: Wärmepumpe, Wärmepumpensystem
21: Drosselorgan
22: Schauglas
23: Filter
24: Sammler
30: Kältekreis, Kältekreislauf
31: Wärmeträgerkreislauf
AU: Außenluft, Außenluftvolumenstrom
AB: Abluft, Abluftvolumenstrom
FO: Fortluft, Fortluftvolumenstrom
ZU: Zuluft, Zuluftvolumenstrom

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 9218937 U1 [0004]
DE 19500527 A1 [0005]
DE 19851889 A1 [0006]
EP 1606564 B1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

"Recknagel, Sprenger, Schramek; Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik 01/02, Ausgabe 2001, Oldenbourg Industrieverlag München" werden auf den Seiten 1367 ff. [0003]
"Handbuch der Klimatechnik, 3. Auflage, Verlag C.F. Müller GmbH, Karlsruhe, Band 2; Berechnung und Regelung" auf den Seiten 115 ff. [0003]

Claims

Verfahren zur zweistufigen Energierückgewinnung in Anlagen der Klima und Lüftungstechnik, mit einer Einrichtung zur Führung eines Zuluftvolumenstrom (ZU) und einer Einrichtung zur Führung eines Abluftvolumenstrom (AB) zum Zwecke der Wärmeübertragung zwischen dem Zu- (ZU) und den Abluftvolumenstrom (AB), wobei die erste Stufe der Wärmerückgewinnung ein regeneratives oder rekuperatives Wärmerückgewinnungssystem (10) ist und die zweite Stufe der Wärmerückgewinnung ein Wärmepumpensystem (20) mit einem Wärmeübertrager (12.1) als Direktverdampfer im Fortluftvolumenstrom (FO) und einem Wärmeübertrager (11) mit Wärmeträger im Zuluftvolumenstrom (ZU), dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragung bei der Wärmerückgewinnung zur Regelung der Zulufttemperatur in der Zuluft (ZU) durch eine Leistungsregelung eines oder mehrerer Verdichter (13) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass eine Aufteilung des Wärmeträgervolumenstroms in Teilströme erfolgt, wobei der Volumenstrom des Wärmeträgermediums, der durch einen Verflüssiger (15) eines Kältekreises der Wärmepumpe (20) geführt wird, verringert wird.
Verfahren zur zweistufigen Energierückgewinnung in Anlagen der Klima und Lüftungstechnik, mit einer Einrichtung zur Führung eines Zuluftvolumenstrom (ZU) und einer Einrichtung zur Führung eines Abluftvolumenstrom (AB) zum Zwecke der Wärmeübertragung zwischen dem Zu- (ZU) und den Abluftvolumenstrom (AB), wobei die erste Stufe der Wärmerückgewinnung ein regeneratives oder rekuperatives Wärmerückgewinnungssystem (10) ist und die zweite Stufe der Wärmerückgewinnung ein Wärmepumpensystem (20) mit einem Wärmeübertrager (12.2) als Verflüssiger im Fortluftvolumenstrom (FO) und einem Wärmeübertrager (11) mit Wärmeträger im Zuluftvolumenstrom (ZU), dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragung bei der Wärmerückgewinnung zur Regelung der Zulufttemperatur in der Zuluft (ZU) durch eine Leistungsregelung eines oder mehrerer Verdichter (13) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass eine Aufteilung des Wärmeträgervolumenstroms in Teilströme erfolgt, wobei der Volumenstrom des Wärmeträgermediums, der durch einen Verdampfer (19) eines Kältekreises der Wärmepumpe (20) geführt wird, verringert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Wärmeträgertransport im Wärmepumpensystem (20) mittels einer drehzahlgeregelte Umwälzpumpe (14) in einem Wärmeträgerkreislauf (31) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass von mehreren Verdichtern (13) im Kältekreis (30) wenigstens einer der Verdichter (13) geregelt wird.
Verfahren einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass mehrere geregelte Verdichter (13) im Kältekreis 30 in Parallelschaltung betrieben werden.
Verfahren einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Wärmerückgewinnung mittels mehrerer Kältekreise an der Wärmepumpe (20) durchgeführt wird.
Verfahren einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Wärmerückgewinnung mittels einer umschaltbare Wärmepumpe (20) vorgenommen wird, wobei die Wärmepumpe (20) vom Kühlbetrieb in den Heizbetrieb oder vom Heizbetrieb in den Kühlbetrieb umgestellt werden kann.
Vorrichtung zur zweistufigen Energierückgewinnung in Anlagen der Klima und Lüftungstechnik, mit einer Einrichtung zur Führung eines Zuluftvolumenstrom (ZU) und einer Einrichtung zur Führung eines Abluftvolumenstrom (AB) zum Zwecke der Wärmeübertragung zwischen dem Zu- (ZU) und den Abluftvolumenstrom (AB), wobei als erste Stufe der Wärmerückgewinnung ein regeneratives oder rekuperatives Wärmerückgewinnungssystem (10) in Verbindung mit der Zuluft- und Abluftführung (AU, ZU, AB, FO) angeordnet ist und als zweite Stufe der Wärmerückgewinnung ein Wärmepumpensystem (20) mit einem oder mehreren Verdichtern (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder den Verdichtern (13) im Wärmepumpensystem (20) ein Wärmeübertrager (12.1) als Direktverdampfer im Fortluftvolumenstrom (FO) und ein Wärmeübertrager (11) mit Wärmeträger im Zuluftvolumenstrom (ZU) zugeordnet ist und dass das Wärmepumpensystem (20) zur Regelung der Zulufttemperatur bei der Energieübertragung mit einem oder mehreren leistungsgeregelten Verdichtern (13) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufteilung des Wärmeträgervolumenstroms in Teilströme ein Ventil (16) in einem Wärmeträgerstrom zu einem Verflüssiger (15) eines Kältekreises des Wärmepumpensystem (20) vorgesehen ist, so dass der Volumenstrom des Wärmeträgermediums, der durch den Verflüssiger (15) des Kältekreises geführt wird, verringert werden kann.
Vorrichtung zur zweistufigen Energierückgewinnung in Anlagen der Klima und Lüftungstechnik, mit einer Einrichtung zur Führung eines Zuluftvolumenstrom (ZU) und einer Einrichtung zur Führung eines Abluftvolumenstrom (AB) zum Zwecke der Wärmeübertragung zwischen dem Zu- (ZU) und den Abluftvolumenstrom (AB), wobei als erste Stufe der Wärmerückgewinnung ein regeneratives oder rekuperatives Wärmerückgewinnungssystem (10) in Verbindung mit der Zuluft- und Abluftführung (AU, ZU, AB, FO) angeordnet ist und als zweite Stufe der Wärmerückgewinnung ein Wärmepumpensystem (20) mit einem oder mehreren Verdichtern (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder den Verdichtern (13) im Wärmepumpensystem (20) ein Wärmeübertrager (12.2) als Verflüssiger im Fortluftvolumenstrom (FO) und ein Wärmeübertrager (11) mit Wärmeträger im Zuluftvolumenstrom (ZU) zugeordnet ist und dass das Wärmepumpensystem (20) zur Regelung der Zulufttemperatur bei der Energieübertragung mit einem oder mehreren leistungsgeregelten Verdichtern (13) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufteilung des Wärmeträgervolumenstroms in Teilströme ein Dreiwegeventil (17) in einem Wärmeträgerstrom zu einem Verdampfer (19) eines Kältekreises des Wärmepumpensystem (20) vorgesehen ist, so dass der Volumenstrom des Wärmeträgermediums, der durch den Verdampfer (19) des Kältekreises geführt wird, verringert werden kann.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Wärmeträgerkreislauf (31) eine drehzahlgeregelte Umwälzpumpe (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wärmeträgerkreislauf (31) bei einer umschaltbaren Wärmepumpe (20) ein Verdampfer (19) für den Kühlfall und ein Kondensator (15) für den Heizfall vorgesehen ist.