DE102014213543A1

DE102014213543A1 - Method for operating a heat pump with at least two condensers

Info

Publication number: DE102014213543A1
Application number: DE102014213543.5A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Danov; Florian Reißner; Jochen Schäfer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2016-01-14

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe (1) vorgeschlagen, bei dem ein Arbeitsfluid innerhalb eines gerichteten Arbeitskreislaufes (100) der Wärmepumpe (1) zirkuliert, bei dem ein erster Teilmassenstrom (101) des Arbeitsfluids aus einer ersten Verdichterstufe (210) mit einem ersten Druck zu einem ersten Verflüssiger (31) und ein zweiter Teilmassenstrom (22) des Arbeitsfluids aus einer zweiten Verdichterstufe (220) mit einem gegenüber dem ersten Druck erhöhten zweiten Druck zu einem zweiten Verflüssiger (32) zur jeweiligen wenigstens teilweisen Verflüssigung des Arbeitsfluids geleitet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wärmepumpe (1).The invention relates to a method for operating a heat pump (1), in which a working fluid circulates within a directed working circuit (100) of the heat pump (1), wherein a first partial mass flow (101) of the working fluid from a first compressor stage (210) first pressure to a first condenser (31) and a second partial mass flow (22) of the working fluid from a second compressor stage (220) with a relation to the first pressure increased second pressure to a second condenser (32) for respective at least partial liquefaction of the working fluid is passed , The invention further relates to a heat pump (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe, sowie eine Wärmepumpe mit wenigstens zwei Verflüssigern. The invention relates to a method for operating a heat pump, and a heat pump with at least two condensers.

Wärmepumpen entziehen einer Wärmequelle thermische Energie (Wärme) und geben diese an eine Wärmesenke ab, wobei die Temperatur der Wärmequelle geringer als die der Wärmesenke ist. Zur Übertragung der thermischen Energie (Wärmeübertragung) an die Wärmesenke ist ein Verflüssigungsprozess eines Arbeitsfluids vorgesehen, welches Arbeitsfluid innerhalb eines gerichteten Arbeitskreislaufes der Wärmepumpe zirkuliert. Die Verflüssigung erfolgt hierbei idealerweise isotherm, das heißt, dass die Übertragung der thermischen Energie vom Arbeitsfluid auf die Wärmesenke über den Verflüssigungsprozess des Arbeitsfluids ohne eine wesentliche Änderung der Temperatur des Arbeitsfluids erfolgt. Mit anderen Worten wird die auf die Wärmesenke übertragene thermische Energie durch einen Phasenwechsel des Arbeitsfluids, das heißt durch die Verflüssigung des Arbeitsfluids, bereitgestellt. Es kann für reale Systeme eine geringe Änderung der Temperatur des Arbeitsfluids, beispielsweise von 5 K, durch eine Enthitzung aus dem Dampfgebiet und/oder eine Unterkühlung in das Flüssiggebiet des Arbeitsfluids bei der Verflüssigung erfolgen. Heat pumps extract thermal energy (heat) from a heat source and deliver it to a heat sink, with the temperature of the heat source being less than that of the heat sink. To transfer the thermal energy (heat transfer) to the heat sink, a liquefaction process of a working fluid is provided, which circulates working fluid within a directed working cycle of the heat pump. The liquefaction is ideally isothermal, that is, the transfer of thermal energy from the working fluid to the heat sink via the liquefaction process of the working fluid without a substantial change in the temperature of the working fluid. In other words, the thermal energy transferred to the heat sink is provided by a phase change of the working fluid, that is, by the liquefaction of the working fluid. For real systems, there may be a small change in the temperature of the working fluid, for example 5 K, due to desuperheating from the steam zone and / or subcooling into the liquid region of the working fluid during liquefaction.

Nach dem Stand der Technik ist bei einer isothermen Verflüssigung des Arbeitsfluids die betragsmäßige Differenz einer Verflüssigungstemperatur des Arbeitsfluids und einer Temperatur der Wärmesenke für den größten Teil der Wärmeübertragung unnötig hoch. Je größer die genannte Differenz, desto höher die Exergieverluste bei der Wärmeübertragung. In the prior art, in isothermal liquefaction of the working fluid, the difference in magnitude of a condensing temperature of the working fluid and a temperature of the heat sink is unnecessarily high for most of the heat transfer. The larger the difference mentioned, the higher the exergy losses during heat transfer.

Eine Verbesserung der Wärmeübertragung kann mittels eines Temperaturgleits erfolgen, dass heißt einer Änderung der Temperatur des Arbeitsfluids bei der Verflüssigung. Nach dem Stand der Technik können genügend große und nutzbare Temperaturgleite bei der Wärmeübertragung mittels eines Brayton-Prozesses für Wärmepumpen ermöglicht werden. Hierbei ist das Arbeitsfluid stets gasförmig und es tritt kein Phasenwechsel des Arbeitsfluids auf. Folglich erfolgt die Wärmeübertragung hauptsächlich mittels sensibler Wärme. Ein Nachteil von Wärmepumpen, die nach dem Brayton-Prozess betrieben werden, ist die im Gegensatz zu Wärmepumpen mit einer latenten Wärmeübertragung verringerte Effizienz, so dass heutzutage der Brayton-Prozess bei Wärmepumpen typischerweise nicht mehr eingesetzt wird. An improvement of the heat transfer can be effected by means of a temperature track, that is a change in the temperature of the working fluid in the liquefaction. According to the state of the art, sufficiently large and usable temperature tracks can be made possible in the heat transfer by means of a Brayton process for heat pumps. Here, the working fluid is always gaseous and there is no phase change of the working fluid. Consequently, the heat transfer takes place mainly by means of sensible heat. A disadvantage of heat pumps operated by the Brayton process is the reduced efficiency compared to heat pumps with a latent heat transfer, so that nowadays the Brayton process is typically no longer used in heat pumps.

Weiterhin sind zeotrope Arbeitsfluidgemische (zeotropes Gemisch) bekannt, beispielsweise R407C, welche einen Temperaturgleit aufweisen. Vereinfacht dargestellt tritt während der Verflüssigung des Arbeitsfluidgemisches zunächst nur eine Komponente des Gemisches in den flüssigen Aggregatzustand über. Anschließend geht nach einer Verringerung der Temperatur eine weitere Komponente des Gemisches in den flüssigen Aggregatzustand über. Hierdurch kann ein Temperaturgleit in Verbindung mit einem Phasenübergang des Arbeitsfluids bewirkt werden. Allerdings ist der so bewirkte Temperaturgleit äußerst gering, beispielsweise beträgt dieser bei R407C lediglich 7,4 K. Furthermore, zeotropic working fluid mixtures (zeotropic mixture) are known, for example R407C, which have a temperature sliding. Simplified shown occurs during the liquefaction of the working fluid mixture initially only one component of the mixture in the liquid state. Subsequently, after a reduction in the temperature, a further component of the mixture changes into the liquid state of aggregation. As a result, a temperature sliding in conjunction with a phase transition of the working fluid can be effected. However, the resulting temperature glide is extremely low, for example, this is only 7.4 K for R407C.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmeübertragung einer Wärmepumpe auf eine Wärmesenke zu verbessern. The present invention has for its object to improve the heat transfer of a heat pump to a heat sink.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, sowie durch eine Wärmepumpe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 9 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. The object is achieved by a method having the features of the independent claim 1, as well as by a heat pump with the features of the independent claim 9. In the dependent claims advantageous refinements and developments of the invention are given.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Wärmepumpe zirkuliert ein Arbeitsfluid innerhalb eines gerichteten Arbeitskreislaufes der Wärmepumpe. Ferner wird erfindungsgemäß wenigstens ein erster Teilmassenstrom des Arbeitsfluids aus einer ersten Verdichterstufe mit einem ersten Druck zu einem ersten Verflüssiger und wenigstens ein zweiter Teilmassenstrom des Arbeitsfluids aus einer zweiten Verdichterstufe mit einem gegenüber dem ersten Druck erhöhten zweiten Druck zu einem zweiten Verflüssiger zur jeweiligen wenigstens teilweisen Verflüssigung des Arbeitsfluids geleitet. In the method according to the invention for operating a heat pump, a working fluid circulates within a directed working cycle of the heat pump. Furthermore, according to the invention, at least one first partial mass flow of the working fluid from a first compressor stage with a first pressure to a first condenser and at least a second partial mass flow of the working fluid from a second compressor stage with a second pressure increased from the first pressure to a second condenser for respective at least partial liquefaction directed the working fluid.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein genügend hoher und nutzbarer Temperaturgleit an einer Wärmesenkenseite einer Wärmepumpe ermöglicht. By the method according to the invention, a sufficiently high and usable temperature sliding is made possible on a heat sink side of a heat pump.

Die Erfindung sieht wenigstens zwei Verdichterstufen vor, wobei in der ersten Verdichterstufe das Arbeitsfluid auf einen ersten Druck und in der zweiten Verdichterstufe das Arbeitsfluid auf einen zweiten Druck gebracht wird. Anschließend werden die durch die Aufteilung des Massenstromes erzeugten Teilmassenströme jeweils zu einem Verflüssiger geleitet. Der erste Teilmassenstrom mit dem ersten Druck wird zum ersten Verflüssiger und der zweite Teilmassenstrom mit dem zweiten Druck wird zum zweiten Verflüssiger geleitet. The invention provides at least two compressor stages, wherein in the first compressor stage the working fluid is brought to a first pressure and in the second compressor stage the working fluid is brought to a second pressure. Subsequently, the partial mass flows generated by the division of the mass flow are each directed to a condenser. The first partial mass flow at the first pressure becomes the first condenser and the second partial mass flow at the second pressure is directed to the second condenser.

Aufgrund des ersten Druckes des ersten Teilmassenstroms, welcher erste Druck gegenüber dem zweiten Druck des zweiten Teilmassenstromes verringert ist, ist eine erste Verflüssigungstemperatur des Arbeitsfluids im ersten Verflüssiger geringer als eine zweite Verflüssigungstemperatur im zweiten Verflüssiger. Mit anderen Worten erfolgt die Verflüssigung des Arbeitsfluids in zwei, bezüglich des Massenstromes parallel geschalteten Verflüssigern, wobei der erste Verflüssiger einen geringeren Verflüssigungsdruck (erster Druck) und eine geringere Verflüssigungstemperatur als der zweite Verflüssiger aufweist. Dadurch ergibt sich ein treppen- oder stufenartiger Verlauf der Verflüssigungstemperaturen, so dass der genannte treppen- oder stufenartige Verlauf der Verflüssigungstemperaturen an eine Erhöhung der Temperatur einer Wärmesenke, welche Wärmesenke mit dem ersten und zweiten Verflüssiger thermisch gekoppelt ist, angepasst ist. Due to the first pressure of the first partial mass flow, which first pressure is reduced compared to the second pressure of the second partial mass flow, a first condensing temperature of the working fluid in the first condenser is less than a second condensing temperature in second condenser. In other words, the liquefaction of the working fluid is carried out in two, with respect to the mass flow in parallel connected condensers, wherein the first condenser has a lower condensing pressure (first pressure) and a lower condensing temperature than the second condenser. This results in a staircase or step-like course of the liquefaction temperatures, so that said staircase or step-like course of the liquefaction temperatures is adapted to an increase in the temperature of a heat sink, which heat sink is thermally coupled to the first and second condenser.

Mittels der thermischen Kopplung des ersten und zweiten Verflüssigers mit der Wärmesenke wird die bei der Verflüssigung des Arbeitsfluids frei gewordene thermische Energie auf die Wärmesenke übertragen, wodurch sich die Temperatur der Wärmesenke vom ersten Verflüssiger zum zweiten Verflüssiger erhöht. Erfindungsgemäß folgt der Verlauf der Verflüssigungstemperaturen der genannten Erhöhung der Temperatur der Wärmesenke. Dadurch wird erfindungsgemäß die betragsmäßige Differenz zwischen der ersten Verflüssigungstemperatur und der Temperatur der mit dem ersten Verflüssiger thermisch gekoppelten Wärmesenke, sowie die betragsmäßige Differenz zwischen der zweiten Verflüssigungstemperatur und der Temperatur der mit dem zweiten Verflüssiger thermisch gekoppelten Wärmesenke verringert, wodurch die Exergieverluste der Wärmepumpe vermindert und folglich die Effizienz der Wärmepumpe insgesamt gesteigert wird. By means of the thermal coupling of the first and second condensers with the heat sink, the thermal energy released during the liquefaction of the working fluid is transferred to the heat sink, thereby increasing the temperature of the heat sink from the first condenser to the second condenser. According to the course of the liquefaction temperatures of the said increase in the temperature of the heat sink follows. Thus, according to the invention, the absolute difference between the first condensing temperature and the temperature of the first condenser thermally coupled heat sink, as well as the difference in magnitude between the second condensing temperature and the temperature of the second condenser thermally coupled heat sink is reduced, thereby reducing the Exergieverluste the heat pump and Consequently, the overall efficiency of the heat pump is increased.

Es wird somit durch die verschiedenen Verflüssigungstemperaturen innerhalb des ersten und zweiten Verflüssigers ein genügend hoher und nutzbarer Temperaturgleit an der Wärmesenkenseite der Wärmepumpe ermöglicht. Die Größe des Temperaturgleits kann, je nach Einstellung des ersten und/oder zweiten Verflüssigungsdruckes (erster und/oder zweiter Druck), sowie über die Anzahl der parallel geschalteten Verflüssiger, eingestellt werden. Die Erfindung ermöglicht folglich einen Rankine-Wärmepumpenprozess für eine Wärmepumpe, bei dem eine gleitende Wärmeübertragung an eine Wärmesenke bewirkt wird. It is thus made possible by the different condensing temperatures within the first and second condenser, a sufficiently high and usable temperature slide on the heat sink side of the heat pump. The size of the temperature track can, depending on the setting of the first and / or second condensing pressure (first and / or second pressure), as well as the number of parallel-connected condenser set. The invention thus enables a Rankine heat pump process for a heat pump in which a sliding heat transfer to a heat sink is effected.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass mittels der Aufteilung des Massenstromes des Arbeitsfluids in einen ersten und zweiten Teilmassenstrom die Teilmassenströme bezüglich ihres Massenstroms angepasst werden können. Dadurch wird insbesondere nur die Masse des Arbeitsfluids bis zum zweiten (höchsten) Druckniveau verdichtet, welche Masse für die Wärmeübertragung benötigt wird. Another advantage of the invention is that by means of the division of the mass flow of the working fluid into a first and second partial mass flow, the partial mass flows can be adjusted with respect to their mass flow. As a result, in particular only the mass of the working fluid is compressed to the second (highest) pressure level, which mass is required for the heat transfer.

Die erfindungsgemäße Wärmepumpe umfasst wenigstens einen ersten und einen zweiten Verflüssiger, wenigstens eine erste und zweite Verdichterstufe und einen gerichteten Arbeitskreislauf mit einem innerhalb des Arbeitskreislaufes zirkulierenden Arbeitsfluid. Erfindungsgemäß ist der Arbeitskreislauf derart ausgestaltet, dass ein erster Teilmassenstrom des Arbeitsfluids aus der ersten Verdichterstufe mit einem ersten Druck zum ersten Verflüssiger und ein zweiter Teilmassenstrom des Arbeitsfluids aus der zweiten Verdichterstufe mit einem gegenüber dem ersten Druck erhöhten zweiten Druck zum zweiten Verflüssiger geleitet wird. The heat pump according to the invention comprises at least a first and a second condenser, at least a first and second compressor stage and a directed working cycle with a circulating within the working cycle working fluid. According to the invention, the working circuit is configured such that a first partial mass flow of the working fluid from the first compressor stage is conducted to the first condenser with a first pressure to the first condenser and a second partial mass flow of the working fluid from the second compressor stage to the second condenser with a second pressure increased from the first pressure.

Mit anderen Worten erfolgt die Verflüssigung des Arbeitsfluids auf einer Wärmesenkenseite mittels zwei parallel geschalteter Verflüssiger, wobei die Verflüssiger einen verschiedenen Verflüssigungsdruck, sowie eine dadurch bewirkte verschiedene Verflüssigungstemperatur aufweisen. Die Wärmesenke wird zunächst mit dem ersten Verflüssiger, das heißt mit dem Verflüssiger der Wärmepumpe gekoppelt, welcher Verflüssiger den niedrigsten Verflüssigungsdruck aufweist. Anschließend wird der Verflüssigungsdruck in den dem ersten Verflüssiger folgenden Verflüssigern, insbesondere dem zweiten Verflüssiger, erhöht. Es ergeben sich zum bereits genannten erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile der erfindungsgemäßen Wärmepumpe. In other words, the liquefaction of the working fluid takes place on a heat sink side by means of two condenser connected in parallel, wherein the liquefiers have a different liquefaction pressure and a different liquefaction temperature caused thereby. The heat sink is first coupled with the first condenser, that is, with the condenser of the heat pump, which condenser has the lowest condensing pressure. Subsequently, the condensing pressure is increased in the condenser following the first condenser, in particular the second condenser. There are the above-mentioned inventive method similar and equivalent advantages of the heat pump according to the invention.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Verdichtung des Arbeitsfluids ein mehrstufiger Turboverdichter verwendet. According to a particularly preferred embodiment of the invention, a multi-stage turbocompressor is used to compress the working fluid.

Hierbei umfasst der mehrstufige Turboverdichter wenigstens als erste Stufe die erste Verdichterstufe und als zweite Stufe die zweite Verdichterstufe. Ein Turboverdichter ist deshalb von besonderem Vorteil, da dadurch die erste und zweite Verdichterstufe mittels nur eines Verdichters bewirkt werden. Here, the multi-stage turbocompressor comprises at least as first stage the first compressor stage and second stage as the second compressor stage. A turbocompressor is therefore of particular advantage, since thereby the first and second compressor stage are effected by means of only one compressor.

Es wird der erste Teilmassenstrom aus der ersten Verdichterstufe und der zweite Teilmassenstrom aus der zweiten Verdichterstufe des Turboverdichters ausgekoppelt. Anschließend wird der erste Teilmassenstrom zum ersten Verflüssiger und der zweite Teilmassenstrom zum zweiten Verflüssiger geleitet. The first partial mass flow from the first compressor stage and the second partial mass flow from the second compressor stage of the turbocompressor are decoupled. Subsequently, the first partial mass flow to the first condenser and the second partial mass flow is passed to the second condenser.

Ein weiterer Vorteil eines Turboverdichters ist, dass durch die Ausleitung des ersten Teilmassenstromes aus der ersten Verdichterstufe der Massenanteil des Arbeitsfluids in der zweiten Verdichterstufe reduziert wird, so dass die zur Verdichtung benötigte Leistungsaufnahme des Turboverdichters sinkt. Es wird folglich nur die für die jeweilige Verdichterstufe vorgesehene und benötigte Masse an Arbeitsfluid verdichtet. Another advantage of a turbocompressor is that the mass fraction of the working fluid in the second compressor stage is reduced by the discharge of the first partial mass flow from the first compressor stage, so that the power consumption of the turbocompressor required for compression drops. Consequently, only the mass of working fluid intended and required for the respective compressor stage is compressed.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zur Verdichtung des Arbeitsfluids ein erster und ein zweiter Verdichter verwendet, wobei die erste Verdichterstufe mittels des ersten Verdichters und die zweite Verdichterstufe mittels des zweiten Verdichters bewirkt werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the compression of the working fluid a first and a second compressor is used, wherein the first compressor stage by means of the first compressor and the second compressor stage are effected by means of the second compressor.

Mit anderen Worten wird anstatt eines mehrstufigen Verdichters für jede Verdichterstufe jeweils ein Verdichter verwendet. Zweckmäßigerweise können dadurch der erste und zweite Verdichter getrennt voneinander angesteuert oder gesteuert werden, so dass eine Anpassung des ersten und zweiten Druckes unabhängig voneinander ermöglicht wird. In other words, a compressor is used instead of a multi-stage compressor for each compressor stage. Appropriately, thereby the first and second compressor can be controlled or controlled separately, so that an adjustment of the first and second pressure is made possible independently.

Bevorzugt sind hierbei der erste und zweite Verdichter auf einer gemeinsamen Motorwelle angeordnet. In this case, the first and second compressors are preferably arranged on a common motor shaft.

Dadurch wird die Effizienz der Verdichtung gesteigert. This increases the efficiency of compaction.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das aus dem ersten und zweiten Verflüssiger ausgeleitete Arbeitsfluid zu einem Expansionsventil geleitet. According to an advantageous embodiment of the invention, the discharged from the first and second condenser working fluid is passed to an expansion valve.

Mit anderen Worten werden die zwei Teilmassenströme nach der Verflüssigung des Arbeitsfluids mittels des ersten und zweiten Verflüssigers wieder zu einem gemeinsamen Massenstrom des Arbeitsfluids zusammengeführt und zum Expansionsventil geleitet. Dadurch kann ein zweites Expansionsventil für den zweiten Teilmassenstrom entfallen, wodurch die Komplexität der Wärmepumpe sinkt. In other words, after the liquefaction of the working fluid by means of the first and second condenser, the two partial mass flows are combined again into a common mass flow of the working fluid and directed to the expansion valve. This eliminates a second expansion valve for the second partial mass flow, whereby the complexity of the heat pump decreases.

Nach der Zusammenführung und der Leitung des Arbeitsfluids zum Expansionsventil ist eine Leitung des aus dem Expansionsventil ausgeleiteten Arbeitsfluids zu einem Verdampfer vorgesehen. After merging and directing the working fluid to the expansion valve, a conduit of the working fluid discharged from the expansion valve to an evaporator is provided.

Der Verdampfer der Wärmepumpe ist mit einer Wärmequelle thermisch gekoppelt, so dass mittels der Wärmepumpe thermische Energie von der Wärmequelle zur Wärmesenke übertragen wird. The evaporator of the heat pump is thermally coupled to a heat source, so that thermal energy is transferred from the heat source to the heat sink by means of the heat pump.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird dem Arbeitsfluid bezüglich des gerichteten Arbeitskreislaufes zwischen der ersten und zweiten Verdichterstufe thermische Energie mittels eines Zwischenkühlers entzogen. According to a preferred embodiment of the invention, the working fluid with respect to the directed working cycle between the first and second compressor stage thermal energy is removed by means of an intercooler.

Bei der Verdichtung des Arbeitsfluids in der ersten Verdichterstufe wird das Arbeitsfluid aufgrund der isentropen Zustandsänderung des Arbeitsfluids erwärmt. Mit anderen Worten weist das Arbeitsfluid einen Isentropenexponenten von ungleich 1 auf. Für ein Arbeitsfluid mit einem Isentropenexponenten von 1 erfolgt eine isotherme Verdichtung des Arbeitsfluids. Die durch die isentrope Zustandsänderung des Arbeitsfluids generierte thermische Energie wird nach der ersten Verdichterstufe und vor der Zuleitung zur zweiten Verdichterstufe dem Arbeitsfluid mittels des Zwischenkühlers entzogen. Sie kann an einer anderen, günstigeren Stelle innerhalb des Arbeitskreislaufes der Wärmepumpe dem Arbeitsfluid wieder zugeführt und/oder anderweitig verwendet werden. Dadurch wird vorteilhafterweise die Effizienz der Wärmepumpe gesteigert. During the compression of the working fluid in the first compressor stage, the working fluid is heated due to the isentropic state change of the working fluid. In other words, the working fluid has an isentropic exponent of unequal 1. For a working fluid with an isentropic exponent of 1, there is an isothermal compression of the working fluid. The thermal energy generated by the isentropic change of state of the working fluid is removed from the working fluid by means of the intercooler after the first compressor stage and before the supply to the second compressor stage. It can be recirculated to the working fluid at another, more favorable location within the working cycle of the heat pump and / or used elsewhere. This advantageously increases the efficiency of the heat pump.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Verflüssigung des Arbeitsfluids eine Wärmesenke mit dem ersten oder zweiten Verflüssiger thermisch gekoppelt und wenigstens ein Teil der dem Arbeitsfluid mittels des Zwischenkühlers entzogenen thermischen Energie auf die Wärmesenke vor der thermischen Kopplung der Wärmesenke mit dem ersten und/oder zweiten Verflüssiger übertragen. According to a particularly preferred embodiment of the invention, a heat sink is thermally coupled to the first or second condenser for liquefying the working fluid and at least a portion of the working fluid extracted by means of the intercooler thermal energy to the heat sink before the thermal coupling of the heat sink with the first and / or transferred second condenser.

Mit anderen Worten wird die thermische Energie, welche thermische Energie mittels des Zwischenkühlers zwischen der ersten und zweiten Verdichterstufe dem Arbeitsfluid entzogen wird, auf die Wärmesenke vor der Verflüssigung des Arbeitsfluids mittels des ersten oder zweiten Verflüssigers übertragen. Dies bewirkt vorteilhafterweise eine zusätzliche Anpassung der Temperatur der Wärmesenke an die Verflüssigungstemperaturen innerhalb der Verflüssiger der Wärmepumpe. In other words, the thermal energy, which thermal energy is extracted from the working fluid by means of the intermediate cooler between the first and second compressor stage, is transferred to the heat sink before the liquefaction of the working fluid by means of the first or second condenser. This advantageously causes an additional adjustment of the temperature of the heat sink to the liquefaction temperatures within the condenser of the heat pump.

Vorteilhafterweise erfolgt somit eine zweiseitige Anpassung, das heißt zum einen wird die Wärmepumpe mittels der zwei Verflüssiger und den verschiedenen Verflüssigungsdrücken und/oder Verflüssigungstemperaturen innerhalb der Verflüssiger an die Erwärmung der Wärmesenke und zum anderen die Temperatur der Wärmesenke an die Abfolge der Verflüssigungstemperaturen innerhalb der Verflüssiger der Wärmepumpe angepasst. Vorteilhafterweise wird dadurch die betragsmäßige Differenz zwischen der jeweiligen Verflüssigungstemperatur und der jeweiligen Temperatur der Wärmesenke weiter verringert, so dass die Exergieverluste vermindert und somit die Effizienz der Wärmepumpe gesteigert wird. Advantageously, therefore, a two-sided adaptation, that is, on the one hand, the heat pump by means of the two condensers and the different condensing pressures and / or condensing temperatures within the condenser to the heating of the heat sink and the other the temperature of the heat sink to the sequence of condensing temperatures within the condenser Heat pump adapted. Advantageously, this further reduces the absolute difference between the respective liquefaction temperature and the respective temperature of the heat sink, so that the exergy losses are reduced and thus the efficiency of the heat pump is increased.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen schematisiert: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Shown schematically:

1 einen Arbeitskreislauf einer Wärmepumpe mit vier Verflüssigern und einem vierstufigen Turboverdichter; 1 a working cycle of a heat pump with four condensers and a four-stage turbocompressor;

2 einen Arbeitskreislauf einer Wärmepumpe mit vier Verflüssigern und vier Verdichtern; und 2 a working cycle of a heat pump with four condensers and four compressors; and

3 ein Wärme-Temperatur-Diagramm, welches die Anpassung einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe an einen Verlauf der Temperatur einer mit der Wärmepumpe thermisch gekoppelten Wärmesenke verdeutlicht. 3 a heat-temperature diagram, which is the adaptation of a heat pump according to the invention to a curve of the temperature of a illustrated with the heat pump thermally coupled heat sink.

Gleichartige oder äquivalente Elemente können in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Similar or equivalent elements may be provided with the same reference numerals in the figures.

Alle im Folgenden angegebenen Zahlenwerte und/oder Temperaturwerte sind exemplarisch und schränken den Schutzumfang der Erfindung nicht ein. All numerical values and / or temperature values given below are exemplary and do not limit the scope of protection of the invention.

Generell sind relative Begriffe, wie beispielsweise nach einem Verflüssiger oder allgemein nach oder vor einem Element einer Wärmepumpe, bezüglich eines gerichteten Arbeitskreislaufes der Wärmepumpe zu verstehen. Mit anderen Worten weist der Arbeitskreislauf der Wärmepumpe eine Richtung auf, bezüglich welcher ein Verfahrensschritt nach oder vor einem Element erfolgen kann. In general, relative terms, such as for example after a condenser or generally after or before an element of a heat pump, with respect to a directed working cycle of the heat pump to understand. In other words, the working cycle of the heat pump has a direction with respect to which a method step can take place after or in front of an element.

1 zeigt einen schematischen Arbeitskreislauf 100 einer Wärmepumpe 1. Hierbei umfasst die Wärmepumpe 1 einen ersten Verflüssiger 31, einen zweiten Verflüssiger 32, einen dritten Verflüssiger 33 und einen vierten Verflüssiger 34. Zudem umfasst die Wärmepumpe 1 einen mehrstufigen, hier vierstufigen Turboverdichter 20 mit einer ersten Verdichterstufe 210, einer zweiten Verdichterstufe 220, einer dritten Verdichterstufe 230 und einer vierten Verdichterstufe 240. Die Verdichterstufen 210, ..., 240 des Turboverdichters 20 sind auf einer gemeinsamen Motorwelle 10 des Turboverdichters 20 angeordnet. Weiterhin weist die Wärmepumpe 1 wenigstens ein Expansionsventil 6 und einen Verdampfer 4 auf. 1 shows a schematic working circuit 100 a heat pump 1 , Here, the heat pump includes 1 a first condenser 31 , a second condenser 32 , a third liquefier 33 and a fourth condenser 34 , In addition, the heat pump includes 1 a multi-stage, here four-stage turbocompressor 20 with a first compressor stage 210 , a second compressor stage 220 , a third compressor stage 230 and a fourth compressor stage 240 , The compressor stages 210 , ..., 240 the turbo compressor 20 are on a common motor shaft 10 the turbo compressor 20 arranged. Furthermore, the heat pump 1 at least one expansion valve 6 and an evaporator 4 on.

Die Verflüssiger 31, ..., 34 sind mit einer Wärmesenke 14 thermisch gekoppelt. Der Verdampfer 4 der Wärmepumpe 1 ist mit einer Wärmequelle 12 thermisch gekoppelt, so dass durch den dargestellten Arbeitskreislauf der Wärmepumpe 1 thermische Energie von der Wärmequelle 12 zur Wärmesenke 14 übertragen wird. The liquefiers 31 , ..., 34 are with a heat sink 14 thermally coupled. The evaporator 4 the heat pump 1 is with a heat source 12 thermally coupled, so that through the illustrated work cycle of the heat pump 1 thermal energy from the heat source 12 to the heat sink 14 is transmitted.

Die Verflüssiger 31, ..., 34 sind bezüglich eines Massenstromes des Arbeitsfluids parallel geschaltet. Mit anderen Worten wird aus der ersten Verdichterstufe 210 ein erster Teilmassenstrom 101, aus der zweiten Verdichterstufe 220 ein zweiter Teilmassenstrom 102, aus der dritten Verdichterstufe 230 ein dritter Teilmassenstrom 103 und aus der vierten Verdichterstufe 240 ein vierter Teilmassenstrom 104 des Arbeitsfluids ausgekoppelt. Hierbei weist der zweite Teilmassenstrom 102 einen größeren Druck als der erste Teilmassenstrom 101, der dritte Teilmassenstrom 103 einen größeren Druck als der zweite Teilmassenstrom 102 und der vierte Teilmassenstrom 104 einen größeren Druck als der dritte Teilmassenstrom 103 auf. Mit anderen Worten steigt der Druck der Teilmassenströme 101, ..., 104 gemäß der Reihenfolge der Verdichterstufen 210, ..., 240 an. The liquefiers 31 , ..., 34 are connected in parallel with respect to a mass flow of the working fluid. In other words, from the first compressor stage 210 a first partial mass flow 101 , from the second compressor stage 220 a second partial mass flow 102 , from the third compressor stage 230 a third partial mass flow 103 and from the fourth compressor stage 240 a fourth partial mass flow 104 the working fluid decoupled. Here, the second partial mass flow 102 a greater pressure than the first partial mass flow 101 , the third partial mass flow 103 a greater pressure than the second partial mass flow 102 and the fourth partial mass flow 104 a greater pressure than the third partial mass flow 103 on. In other words, the pressure of the partial mass flows increases 101 , ..., 104 according to the order of the compressor stages 210 , ..., 240 at.

Die aus den Verdichterstufen 210, ..., 240 des Turboverdichters 20 ausgekoppelten Teilmassenströme 101, ..., 104 des Arbeitsfluids werden jeweils zu einem der vier Verflüssiger 31, ..., 34 geleitet. Mit anderen Worten wird der erste Teilmassenstrom 101 zum ersten Verflüssiger 31, der zweite Teilmassenstrom 102 zum zweiten Verflüssiger 32, der dritte Teilmassenstrom 103 zum dritten Verflüssiger 33 und der vierte Teilmassenstrom 104 zum vierten Verflüssiger 34 geleitet. Dadurch ist ein Verflüssigungsdruck im ersten Verflüssiger 31 geringer als ein Verflüssigungsdruck im zweiten Verflüssiger 32. Ferner ist der Verflüssigungsdruck im dritten Verflüssiger 33 größer als der Verflüssigungsdruck im ersten und im zweiten Verflüssiger 31, 32 und der Verflüssigungsdruck im vierten Verflüssiger 34 größer als der Verflüssigungsdruck im dritten, zweiten und ersten Verflüssiger 33, 32, 31. The from the compressor stages 210 , ..., 240 the turbo compressor 20 decoupled partial mass flows 101 , ..., 104 of the working fluid each become one of the four condensers 31 , ..., 34 directed. In other words, the first partial mass flow becomes 101 to the first liquefier 31 , the second partial mass flow 102 to the second condenser 32 , the third partial mass flow 103 to the third liquefier 33 and the fourth partial mass flow 104 to the fourth condenser 34 directed. This is a condensing pressure in the first condenser 31 less than a condensing pressure in the second condenser 32 , Furthermore, the condensing pressure in the third condenser 33 greater than the condensing pressure in the first and in the second condenser 31 . 32 and the condensing pressure in the fourth condenser 34 greater than the condensing pressure in the third, second and first condenser 33 . 32 . 31 ,

Durch die genannte Anpassung der Verflüssigungsdrücke in den Verflüssigern 31, ..., 34 erfolgt eine den Verflüssigungsdrücken entsprechende Anpassung von Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 innerhalb der Verflüssiger 31, ..., 34. Hierbei ist die zweite Verflüssigungstemperatur 132 im zweiten Verflüssiger 32 größer als die erste Verflüssigungstemperatur 131 im ersten Verflüssiger 31. Ferner ist die dritte Verflüssigungstemperatur 133 im dritten Verflüssiger 33 größer als die Verflüssigungstemperaturen 132, 131 im zweiten und ersten Verflüssiger 32, 31 und die vierte Verflüssigungstemperatur 134 im vierten Verflüssiger 34 größer als die Verflüssigungstemperaturen 133, 132, 131 im dritten, zweiten und ersten Verflüssiger 33, 32, 31. By the said adjustment of the condensing pressures in the condensers 31 , ..., 34 an adjustment of condensing temperatures corresponding to the liquefaction pressures takes place 131 , ..., 134 inside the liquefier 31 , ..., 34 , Here is the second condensing temperature 132 in the second condenser 32 greater than the first condensing temperature 131 in the first liquefier 31 , Further, the third condensing temperature 133 in the third condenser 33 greater than the liquefaction temperatures 132 . 131 in the second and first liquefier 32 . 31 and the fourth liquefaction temperature 134 in the fourth condenser 34 greater than the liquefaction temperatures 133 . 132 . 131 in the third, second and first liquefier 33 . 32 . 31 ,

Mit anderen Worten nehmen die Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 vom ersten Verflüssiger 31 bis zum vierten Verflüssiger 34 zu. Entsprechend der Zunahme der Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 steigt die Temperatur der Wärmesenke 14 durch die Aufnahme der thermischen Energie von dem ersten Verflüssiger 31 bis zum vierten Verflüssiger 34 an. In other words, the liquefaction temperatures are decreasing 131 , ..., 134 from the first condenser 31 until the fourth condenser 34 to. According to the increase in the liquefaction temperatures 131 , ..., 134 the temperature of the heat sink rises 14 by absorbing the thermal energy from the first condenser 31 until the fourth condenser 34 at.

Beispielsweise tritt die Wärmesenke mit einer Temperatur von 80 °C in thermischen Kontakt mit dem ersten Verflüssiger 31, der eine erste Verflüssigungstemperatur 131 von 100 °C aufweist. Durch den genannten thermischen Kontakt erwärmt sich die Wärmesenke 14 und wird nach dem thermischen Kontakt mit dem ersten Verflüssiger 31 in thermischen Kontakt mit dem zweiten Verflüssiger 32 gebracht. Hierbei weist der zweite Verflüssiger eine zweite Verflüssigungstemperatur 132 von 110 °C auf. Generell ist es vorgesehen, dass die erste Verflüssigungstemperatur 131 geringer als die zweite Verflüssigungstemperatur 132 ist. Nach der thermischen Kopplung der Wärmesenke 14 mit dem zweiten Verflüssiger 32 wird diese mit dem dritten Verflüssiger 33 thermisch gekoppelt, welcher eine dritte Verflüssigungstemperatur 133 von 120 °C aufweist. Anschließend wird die durch den Wärmeübergang im dritten Verflüssiger 33 weiter erwärmte Wärmesenke 14 dem vierten Verflüssiger 34 zugeführt, wobei der vierte Verflüssiger eine vierte Verflüssigungstemperatur 134 von 130 °C aufweist. Das genannte und erläuterte Schema kann fortgesetzt werden, so dass insbesondere mehr als vier Verflüssiger 31, ..., 34 und folglich mehr als vier Verdichterstufen 210, ..., 240 vorgesehen sein können. For example, the heat sink at a temperature of 80 ° C makes thermal contact with the first condenser 31 , which is a first liquefaction temperature 131 of 100 ° C. Due to the mentioned thermal contact, the heat sink heats up 14 and becomes after thermal contact with the first condenser 31 in thermal contact with the second condenser 32 brought. Here, the second condenser has a second condensing temperature 132 from 110 ° C to. Generally, it is envisaged that the first condensing temperature 131 less than the second condensing temperature 132 is. After the thermal Coupling of the heat sink 14 with the second condenser 32 this is done with the third condenser 33 thermally coupled, which is a third condensing temperature 133 of 120 ° C. Subsequently, by the heat transfer in the third condenser 33 further heated heat sink 14 the fourth condenser 34 supplied, the fourth condenser a fourth condensing temperature 134 of 130 ° C. The said and explained scheme can be continued so that in particular more than four liquefiers 31 , ..., 34 and consequently more than four compressor stages 210 , ..., 240 can be provided.

2 zeigt schematisch einen Arbeitskreislauf 100 einer Wärmepumpe 1 mit vier Verflüssigern 31, ..., 34 und vier einzelnen Verdichtern 21, ..., 24. Hierbei zeigt 2 dieselben Elemente wie 1. Im Unterschied zu 2 erfolgt in 2 die Verdichtung des Arbeitsfluid mittels der vier einzelnen Verdichter 21, ..., 24. Für die vier Verdichter 21, ..., 24 wird eine gemeinsame Motorwelle 10 verwendet. 2 schematically shows a working cycle 100 a heat pump 1 with four condensers 31 , ..., 34 and four individual compressors 21 , ..., 24 , This shows 2 the same elements as 1 , In contrast to 2 takes place in 2 the compression of the working fluid by means of the four individual compressors 21 , ..., 24 , For the four compressors 21 , ..., 24 becomes a common motor shaft 10 used.

Ein Massenstrom des Arbeitsfluids wird nach dem Verdampfer 4 der Wärmepumpe 1 in wenigstens vier Teilmassenströme 101, ..., 104 aufgeteilt. Es wird der erste Teilmassenstrom 101 dem ersten Verdichter 21, der zweite Teilmassenstrom 102 dem zweiten Verdichter 22, der dritte Teilmassenstrom 103 dem dritten Verdichter 23 und der vierte Teilmassenstrom 104 dem vierten Verdichter 24 zugeleitet. Die aus den vier Verdichtern 21, ..., 24 austretenden Teilmassenströme 101, ..., 104 werden jeweils zu einem der vier Verflüssiger 31, ..., 34 geleitet. Die Teilmassenströme 101, ..., 104 weisen zur Anpassung der Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 innerhalb der Verflüssiger 31, ..., 34 einen unterschiedlichen Druck auf. A mass flow of the working fluid is after the evaporator 4 the heat pump 1 in at least four partial mass flows 101 , ..., 104 divided up. It becomes the first partial mass flow 101 the first compressor 21 , the second partial mass flow 102 the second compressor 22 , the third partial mass flow 103 the third compressor 23 and the fourth partial mass flow 104 the fourth compressor 24 fed. The from the four compressors 21 , ..., 24 exiting partial mass flows 101 , ..., 104 each become one of the four condensers 31 , ..., 34 directed. The partial mass flows 101 , ..., 104 have to adjust the condensing temperatures 131 , ..., 134 inside the liquefier 31 , ..., 34 a different pressure.

Es ist vorgesehen, dass die Wärmesenke 14 zuerst mit einem Verflüssiger in thermischen Kontakt gebracht wird, welcher Verflüssiger (hier erster Verflüssiger 31) den niedrigsten Verflüssigungsdruck und folglich die niedrigste Verflüssigungstemperatur (hier erste Verflüssigungstemperatur 131) aufweist. Die Wärmesenke 14 wird gemäß der Reihenfolge der Verflüssigungsdrücke oder Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 kaskadenartig mit den Verflüssigern 31, ..., 34 thermisch gekoppelt. It is envisaged that the heat sink 14 is first brought into thermal contact with a condenser, which condenser (here first liquefier 31 ) the lowest condensing pressure and consequently the lowest condensing temperature (here first condensing temperature 131 ) having. The heat sink 14 is determined according to the sequence of condensing pressures or condensing temperatures 131 , ..., 134 cascading with the liquefiers 31 , ..., 34 thermally coupled.

In 3 ist ein schematisches Wärme-Temperatur-Diagramm gezeigt, welches die Anpassung einer erfindungsgemäßen Wärmepumpe 1 an einen Verlauf 120 der Temperatur einer mit der Wärmepumpe 1 thermisch gekoppelten Wärmesenke 14 verdeutlicht. In 3 a schematic heat-temperature diagram is shown, which is the adaptation of a heat pump according to the invention 1 to a course 120 the temperature of one with the heat pump 1 thermally coupled heat sink 14 clarified.

Hierbei zeigt eine Abszisse 116 des Diagramms die auf die Wärmesenke 14 übertragene thermische Energie (ohne Zahlenwerte; nur exemplarisch; lineare Skala). Eine Ordinate 114 des Diagramms zeigt die Temperatur der Wärmesenke 14 und die Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 des Arbeitsfluids. This shows an abscissa 116 of the diagram on the heat sink 14 transmitted thermal energy (without numerical values, only exemplary, linear scale). An ordinate 114 of the diagram shows the temperature of the heat sink 14 and the liquefaction temperatures 131 , ..., 134 of the working fluid.

Der Verlauf 120 der Temperatur der Wärmesenke 14 entspricht annähernd einer linear mit der übertragenen thermischen Energie anwachsenden Funktion. Ebenso steigen die Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 treppen- oder stufenartig mit der übertragenen thermischen Energie an (Verlauf 130). The history 120 the temperature of the heat sink 14 corresponds approximately to a linearly increasing with the transmitted thermal energy function. Likewise, the liquefaction temperatures increase 131 , ..., 134 staircase or stepwise with the transmitted thermal energy (course 130 ).

Mit anderen Worten wird der Verlauf 130 der Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 dem Verlauf 120 der Temperatur der Wärmesenke 14 angepasst. Hierbei steigen die Verflüssigungstemperaturen 131, ..., 134 mittels der parallel geschalteten vier Verflüssiger 31, ..., 34 treppen- oder stufenartig annähernd im Mittel linear mit der übertragenen thermischen Energie an. Die Verflüssigungen des Arbeitsfluids innerhalb der vier Verflüssiger 31, ..., 34 mit der jeweiligen Verflüssigungstemperatur 131, ..., 134 sind durch die parallel zur Abszisse 116 verlaufenden Plateaus 131, ..., 134 innerhalb des Verlaufes 130 gegeben. Die jeweilige Verflüssigung des Arbeitsfluid innerhalb der Verflüssiger 31, ..., 34 erfolgt folglich im Wesentlichen isotherm. Bei realen Wärmepumpen 1 erfolgt jedoch eine zusätzliche leichte Temperaturerhöhung des Arbeitsfluids, beispielsweise um 5 K (Grädigkeit bei der Wärmeübertragung). In other words, the course becomes 130 the liquefaction temperatures 131 , ..., 134 the course 120 the temperature of the heat sink 14 customized. This increases the liquefaction temperatures 131 , ..., 134 by means of the parallel four condensers 31 , ..., 34 staircase or stepwise approximately on average linearly with the transmitted thermal energy. The liquefaction of the working fluid within the four condensers 31 , ..., 34 with the respective liquefaction temperature 131 , ..., 134 are through the parallel to the abscissa 116 running plateaus 131 , ..., 134 within the course 130 given. The respective liquefaction of the working fluid within the condenser 31 , ..., 34 is thus essentially isothermal. For real heat pumps 1 However, there is an additional slight increase in temperature of the working fluid, for example by 5 K (rate of heat transfer).

Als Arbeitsfluide können insbesondere alle nach dem Stand der Technik bekannten Arbeitsfluide verwendet werden. Von besonderen Vorteil sind Arbeitsfluide, die wenigstens einen der Stoffe 1,1,1,2,2,4,5,5,5-Nonafluoro-4-(Trifluoromethyl)-3-Pentanone (Handelsname Novec^TM 649), Perfluormethylbutanon, 1-Chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene, Cis-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene und/oder Cyclopentan umfassen. In particular, all working fluids known from the prior art can be used as working fluids. Of particular advantage are working fluids containing at least one of 1,1,1,2,2,4,5,5,5-nonafluoro-4- (trifluoromethyl) -3-pentanones (trade name Novec ^™ 649), perfluoromethylbutanone, 1 Chloro-3,3,3-trifluoro-1-propenes, cis-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butenes and / or cyclopentane.

Ein Vorteil der genannten Arbeitsfluide ist die technische Handhabbarkeit. Sie zeichnen sich durch eine gute Umweltverträglichkeit sowie durch ihre Sicherheitseigenschaften, wie beispielsweise keine Brennbarkeit oder ein sehr geringes Treibhauspotential aus. Allgemein sind die Stoffe Perfluormethylbutanon der Stoffgruppe der Fluorketone zuzuordnen, während Cyclopentan der Stoffgruppe der Cycloalkane zuzuordnen ist. An advantage of the said working fluids is the technical handling. They are characterized by good environmental compatibility and by their safety properties, such as no flammability or a very low global warming potential. In general, the substances perfluoromethyl butanone are assigned to the substance group of the fluoroketones, while cyclopentane is assigned to the substance group of the cycloalkanes.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren für eine Wärmepumpe vorgeschlagen, bei dem durch eine Parallelschaltung von wenigstens zwei Verflüssigern ein Rankine-Wärmepumpenprozess ermöglicht wird, der eine effiziente Wärmeübertragung an eine Wärmesenke mit einem Temperaturgleit ermöglicht. Dadurch wird es möglich die Wärmeübertragung der Wärmepumpe auf die Wärmesenke zu verbessern. According to the invention, a method for a heat pump is proposed in which a Rankine heat pump process is made possible by a parallel connection of at least two condensers, which enables efficient heat transfer to a heat sink with a temperature sliding. This makes it possible to improve the heat transfer of the heat pump to the heat sink.

Weiterhin wird eine erfindungsgemäße Wärmepumpe vorgeschlagen, die die Ausführung oder Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht. Furthermore, a heat pump according to the invention is proposed, which allows the execution or implementation of the method according to the invention.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, or other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Method for operating a heat pump ( 1 ), in which a working fluid within a directed working cycle ( 100 ) of the heat pump ( 1 ), in which a first partial mass flow ( 101 ) of the working fluid from a first compressor stage ( 210 ) with a first pressure to a first condenser ( 31 ) and a second partial mass flow ( 102 ) of the working fluid from a second compressor stage ( 220 ) having a second pressure increased from the first pressure to a second condenser ( 32 ) is directed to the respective at least partial liquefaction of the working fluid.

Process according to Claim 1, in which a multistage turbocompressor ( 20 ) is used.

Method according to claim 1, wherein for compressing the working fluid a first and a second compressor ( 21 . 22 ), wherein the first compressor stage ( 210 ) by means of the first compressor ( 21 ) and the second compressor stage ( 220 ) by means of the second compressor ( 22 ) is effected.

Method according to claim 3, wherein for the first and second compressors ( 21 . 22 ) a common motor shaft ( 10 ) is used.

A method according to any preceding claim, wherein the first and second condensers ( 31 . 32 ) discharged working fluid to an expansion valve ( 6 ).

Method according to claim 5, wherein the from the expansion valve ( 6 ) discharged working fluid to an evaporator ( 4 ).

Method according to one of the preceding claims, in which the working fluid with respect to the directed working cycle ( 100 ) between the first and second compressor stages ( 210 . 220 ) Thermal energy is removed by means of an intercooler.

Process according to Claim 7, in which a heat sink (11) is used for the liquefaction of the working fluid ( 12 ) with the first and / or second condenser ( 31 . 32 ) is thermally coupled and wherein at least a portion of the working fluid withdrawn by means of the intercooler thermal energy to the heat sink ( 12 ) before the thermal coupling of the heat sink ( 12 ) with the first and / or second condenser ( 31 . 32 ) is transmitted.

Heat pump ( 1 ), which at least one first and second condenser ( 31 . 32 ), at least one first and second compressor stage ( 210 . 220 ) and a directed work cycle ( 100 ) for one within the working cycle ( 100 ) comprises circulating working fluid, characterized in that the working cycle ( 100 ) is configured such that a first partial mass flow ( 101 ) of the working fluid from the first compressor stage ( 210 ) with a first pressure to the first condenser ( 31 ) and a second partial mass flow ( 102 ) of the working fluid from the second compressor stage ( 220 ) with a second pressure increased relative to the first pressure to the second condenser ( 32 ) is directed to the respective at least partial liquefaction of the working fluid.

Heat pump ( 1 ) according to claim 9, with a multi-stage turbocompressor ( 20 ), the first and second compressor stage ( 210 . 220 ).

Heat pump ( 1 ) according to claim 9, with a first and second compressor ( 21 . 22 ), whereby the first compression stage ( 210 ) by means of the first compressor ( 21 ) and the second compressor stage ( 220 ) by means of the second compressor ( 22 ) is formed.

Heat pump ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the first and second compressors ( 21 . 22 ) on a common motor shaft ( 10 ) are arranged.

Heat pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, with at least one expansion valve ( 6 ), whereby the working cycle ( 100 ) is configured such that the from the first and second condenser ( 31 . 32 ) discharged working fluid to the expansion valve ( 6 ).

Heat pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, with an evaporator ( 4 ), whereby the working cycle ( 100 ) is designed such that the from the expansion valve ( 6 ) discharged working fluid to the evaporator ( 4 ).

Heat pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, with an intercooler, wherein the intercooler with respect to the directed Working cycle ( 100 ) between the first and second compressor stages ( 210 . 220 ) is arranged.