DE102016003428B4

DE102016003428B4 - heat pump system

Info

Publication number: DE102016003428B4
Application number: DE102016003428.9A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-21
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: DE102016003428A1

Abstract

Wärmepumpenanlage (1), umfassend- einen ersten Wärmetauscher (2), der einen ersten geschlossenen Medienkreislauf (3) mit einem zu kühlenden Medium (4) aufweist,- einen zweiten Wärmetauscher (5), der einen zweiten geschlossenen Medienkreislauf (6) mit einem zu erwärmenden Medium (7) aufweist,- einen dritten geschlossenen Medienkreislauf (8), der zwischen dem ersten Wärmetauscher (2) und dem zweiten Wärmetauscher (5) wirksam angeordnet und in dem ein Fluid enthalten ist, wobei in einem ersten Ast (8') des dritten Medienkreislaufs (8) ein von einem Motor (9) angetriebener Fluid-Kompressor (10) angeordnet ist, wobei in einem zweiten Ast (8") des dritten Medienkreislaufs (8) eine fluidangetriebene Turbine (11) angeordnet ist, die mit dem Fluid-Kompressor (10) und dem Motor (9) über eine gemeinsame Welle (12) in Drehverbindung steht oder die einen elektrischen Generator antreibt, wobei dieser mit dem Motor (9) in elektrischer Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidangetriebene Turbine (11) als Ringflüssigkeitsturbine (11) mit einem eigenen Kreislauf für die Ringflüssigkeit ausgebildet und der eigene Kreislauf derart gestaltet ist, dass zum gezielten Einstellen einer Drosselwirkung für das Fluid die Menge der Ringflüssigkeit in der Ringflüssigkeitsturbine (11) gezielt steuerbar ist.Heat pump system (1), comprising - a first heat exchanger (2) having a first closed media circuit (3) with a medium to be cooled (4), - a second heat exchanger (5) having a second closed media circuit (6) with a medium (7) to be heated,- a third closed medium circuit (8) which is effectively arranged between the first heat exchanger (2) and the second heat exchanger (5) and in which a fluid is contained, with a first branch (8' ) of the third media circuit (8), a fluid compressor (10) driven by a motor (9) is arranged, with a fluid-driven turbine (11) being arranged in a second branch (8") of the third media circuit (8), which the fluid compressor (10) and the engine (9) via a common shaft (12) is in rotary connection or which drives an electric generator, which is electrically connected to the engine (9), characterized in that the fluid drive A turbine (11) is designed as an annular liquid turbine (11) with its own circuit for the annular liquid and the separate circuit is designed in such a way that the quantity of annular liquid in the annular liquid turbine (11) can be controlled in a targeted manner in order to set a throttling effect for the fluid in a targeted manner.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage, umfassend einen ersten Wärmetauscher, der einen ersten geschlossenen Medienkreislauf mit einem zu kühlenden Medium aufweist, einen zweiten Wärmetauscher, der einen zweiten geschlossenen Medienkreislauf mit einem zu erwärmenden Medium aufweist, und einen dritten geschlossenen Medienkreislauf, der zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher wirksam angeordnet ist, wobei in einem ersten Ast des dritten Medienkreislaufs ein von einem Motor angetriebener Fluid-Kompressor angeordnet ist, wobei in einem zweiten Ast des dritten Medienkreislaufs eine fluidangetriebene Turbine angeordnet ist, die mit dem Fluid-Kompressor und dem Motor über eine gemeinsame Welle in Drehverbindung steht.The invention relates to a heat pump system, comprising a first heat exchanger, which has a first closed media circuit with a medium to be cooled, a second heat exchanger, which has a second closed media circuit with a medium to be heated, and a third closed media circuit between the first heat exchanger and the second heat exchanger, wherein a motor driven fluid compressor is disposed in a first branch of the third media circuit, wherein a fluid driven turbine is disposed in a second branch of the third media circuit and is connected to the fluid compressor and the motor is in rotary connection via a common shaft.

Eine Wärmepumpenanlage der gattungsgemäßen Art ist aus der DE 10 2013 013 734 A1 bekannt.A heat pump system of the generic type is from DE 10 2013 013 734 A1 known.

Bei weiteren vorbekannten Wärmepumpenanlagen weist der dritte geschlossene Medienkreislauf, der den ersten und den zweiten Medienkreislauf thermisch miteinander verbindet, einen ersten und einen zweiten Ast auf. Der erste Ast verläuft vom ersten zum zweiten Medienkreislauf, während der zweite Ast vom zweiten zum ersten Medienkreislauf zurückläuft. Im ersten Ast des dritten Medienkreislaufs ist der genannte motorangetriebene Fluid-Kompressor vorhanden, um ein Arbeitsfluid zu verdichten; indes befindet sich im zweiten Ast eine Drossel, um das geförderte Fluid zu entspannen.In other previously known heat pump systems, the third closed media circuit, which thermally connects the first and second media circuits to one another, has a first and a second branch. The first branch runs from the first to the second media circuit, while the second branch runs back from the second to the first media circuit. In the first branch of the third media circuit, the motor-driven fluid compressor mentioned is present in order to compress a working fluid; meanwhile, there is a choke in the second branch to relax the fluid being pumped.

Dies geht mit dem Umstand einher, dass an der Drossel Energie dissipiert, d. h. in Wärme umgewandelt wird.This goes hand in hand with the fact that energy is dissipated at the choke, i. H. is converted into heat.

Bei der eingangs genannten DE 10 2013 013 734 A1 ist bereits ein höherer Wirkungsgrad der Anlage erzielbar. Allerdings ist hier die Steuerung bzw. Optimierung des gesamten Prozesses mitunter schwierig.At the one mentioned above DE 10 2013 013 734 A1 a higher efficiency of the system can already be achieved. However, the control or optimization of the entire process is sometimes difficult here.

Aus der EP 0 599 545 A1 ist ein Flüssigkeitsringverdichter/Turbine mit einem rohrförmigen Mantel und einem Rotor bekannt, wobei der Mantel bezüglich des Rotors drehgekoppelt ist. Aus der DE 10 2009 010 702 A1 ist eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe und aus der DE 10 2005 043 434 A1 eine Einrichtung zur Leistungsanpassung einer Flüssigkeitsringpumpe bekannt.From the EP 0 599 545 A1 discloses a liquid ring compressor/turbine having a tubular shell and a rotor, the shell being rotationally coupled with respect to the rotor. From the DE 10 2009 010 702 A1 is a liquid ring vacuum pump and from the DE 10 2005 043 434 A1 a device for adjusting the performance of a liquid ring pump is known.

Aus der DE 35 45 101 A1 ist die Zugabe von makromolekularen Körpern als Reibungsminderer zum Betrieb von Flüssigkeitsströmungsmaschinen und aus der US 5 722 255 A ist ein Flüssigkeitsring-Flashexpander mit mehreren miteinander in Verbindung stehenden Fluidöffnungen bekannt.From the DE 35 45 101 A1 is the addition of macromolecular bodies as friction reducers to the operation of fluid flow machines and from the U.S. 5,722,255 A a liquid ring flash expander having a plurality of fluid ports communicating with one another is known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpenanlage der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass bei Sicherstellung eines stabilen Prozesses eine weitere Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage möglich wird.The invention is based on the object of developing a heat pump system of the type mentioned at the outset in such a way that a further increase in the overall efficiency of the system becomes possible while ensuring a stable process.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is solved by the subject matter of claim 1.

Gemäß einer Ausführungsform führt von der Ringflüssigkeitsturbine eine erste Leitung zu einem Behälter für Ringflüssigkeit und eine zweite Leitung vom Behälter für Ringflüssigkeit zurück zur Ringflüssigkeitsturbine, wobei in mindestens einer der beiden Leitungen ein Ventil und in mindestens einer der beiden Leitungen eine Pumpe angeordnet ist.According to one embodiment, a first line leads from the ring liquid turbine to a container for ring liquid and a second line from the container for ring liquid back to the ring liquid turbine, with a valve being arranged in at least one of the two lines and a pump being arranged in at least one of the two lines.

Alternativ zu der mechanischen Verbindung zwischen fluidangetriebener Turbine und Fluid-Kompressor kann auch eine „elektrische Verbindung“ vorgesehen werden, d. h. in diesem Falle ist vorgesehen, dass die in dem zweiten Ast des dritten Medienkreislaufs angeordnete fluidangetriebene Turbine einen elektrischen Generator antreibt, wobei dieser mit dem Motor in elektrischer Verbindung steht.As an alternative to the mechanical connection between the fluid-driven turbine and the fluid compressor, an "electrical connection" can also be provided, i. H. in this case it is provided that the fluid-driven turbine arranged in the second branch of the third medium circuit drives an electrical generator, which is electrically connected to the engine.

Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Menge an Betriebsfluid in der Ringflüssigkeitsturbine zu verändern. Damit kann die Ringflüssigkeitsturbine sowohl als Drossel als auch zum gleichzeitigen Energiegewinn genutzt werden.With this configuration, it is possible to change the amount of working fluid in the annular liquid turbine. This means that the annular liquid turbine can be used both as a throttle and to generate energy at the same time.

Das Ventil ist bevorzugt in der ersten Leitung und die Pumpe in der zweiten Leitung angeordnet.The valve is preferably arranged in the first line and the pump in the second line.

Die Pumpe ist bevorzugt eine drehzahlgeregelte Pumpe.The pump is preferably a variable speed pump.

Der Fluid-Kompressor ist gleichermaßen bevorzugt als Ringflüssigkeitskompressor ausgebildet.The fluid compressor is likewise preferably designed as an annular liquid compressor.

In dem dritten Medienkreislauf kann mindestens ein Rückschlagventil angeordnet sein.At least one check valve can be arranged in the third media circuit.

Demgemäß ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Menge der Betriebsflüssigkeit in der Ringflüssigkeitsturbine mit der genannten (bevorzugt Drehzahl geregelten) Pumpe und dem Ventil (Ablassventil) im Zusammenwirken mit dem Behälter für die Ringflüssigkeit gezielt gesteuert werden kann. Durch entsprechende Steuerung der Menge an Betriebsflüssigkeit kann in der Ringflüssigkeitsturbine gezielt eine Drosselwirkung eingestellt werden, die zur Entspannung des geförderten Mediums genutzt werden kann.Accordingly, it is provided according to the invention that the quantity of operating liquid in the annular liquid turbine can be controlled in a targeted manner with the mentioned (preferably speed-controlled) pump and the valve (drainage valve) in cooperation with the container for the annular liquid. By appropriately controlling the amount of operating liquid, a throttling effect can be specifically set in the annular liquid turbine, which can be used to expand the medium being pumped.

In der Ringflüssigkeitsturbine ist also für die Ringflüssigkeit ein eigener Kreislauf vorgesehen, der die Menge der Ringflüssigkeit in der Turbine steuert, um so gezielt in der Turbine neben der Energiegewinnung die Funktion einer Drossel zu erzeugen.In the annular liquid turbine, a separate circuit is provided for the annular liquid, which controls the amount of annular liquid in the turbine in order to specifically generate the function of a throttle in the turbine in addition to generating energy.

Die Kraft des Druckaufbaus kann mit der Gegenkraft des Druckabbaus kompensiert werden, so dass der Antriebsmotor nur noch Verluste (insbesondere Reibungsverluste) ausgleichen und ansonsten zu Beginn des Prozesses den Druck aufbauen muss.The force of the pressure build-up can be compensated with the counter-force of the pressure reduction, so that the drive motor only has to compensate for losses (particularly friction losses) and otherwise has to build up the pressure at the beginning of the process.

Die Druckausgleichsleistung wird ähnlich wie bei ungleichen Höhen in kommunizierenden Röhren durch den gegenseitigen Druckausgleich weitgehend kompensiert; der Antriebsmotor muss folglich nur noch eine geringere Leistung aufbringen.Similar to unequal heights in communicating pipes, the pressure equalization performance is largely compensated for by the mutual pressure equalization; the drive motor therefore only has to apply less power.

Damit kann insgesamt die Arbeitszahl der Wärmepumpe weiter verbessert werden.In this way, the performance factor of the heat pump can be further improved overall.

Die eingesetzten Motoren können drehzahlgeregelt sein. Als Motoren können jegliche Art von Motoren (Elektromotoren, Gasmotoren, Benzinmotoren etc.) eingesetzt werden.The motors used can be speed-controlled. Any type of motor (electric motors, gas motors, petrol motors, etc.) can be used as motors.

Die Ringflüssigkeitsturbine arbeitet wirkungsmäßig umgekehrt als die Ringflüssigkeitspumpe, d. h. durch Aufnahme der Fluidbewegung wird mechanische Energie bereitstellt. Die Verbindung zwischen dem Fluid-Kompressor und der fluidangetriebenen Turbine per Welle ist demgemäß so vorgesehen, dass die Drehrichtung gespiegelt ist. In der Welle, die den Fluid-Kompressor und die fluidangetriebene Turbine verbindet, können Kupplung und weitere mechanische Komponenten angeordnet sein.The annular liquid turbine works operationally in reverse to the annular liquid pump, i. H. mechanical energy is provided by absorbing the fluid movement. The connection between the fluid compressor and the fluid-driven turbine via the shaft is accordingly provided in such a way that the direction of rotation is mirrored. Coupling and other mechanical components can be arranged in the shaft connecting the fluid compressor and the fluid-driven turbine.

Durch die Kopplung von Kompressor und Turbine über die Welle samt Motor kann ein Teil der vom Kompressor benötigten Energie von der Turbine zur Verfügung gestellt werden, so dass die benötigte Motorleistung geringer ist. Demgemäß fällt der Wirkungsgrad der gesamten Anlage höher aus. Die Motorleistung kann also auf ein niedrigeres Niveau reduziert werden; die Arbeitszahl der Wärmepumpe erhöht sich entsprechend.By coupling the compressor and turbine via the shaft including the motor, part of the energy required by the compressor can be made available by the turbine, so that the motor power required is lower. Accordingly, the efficiency of the entire system is higher. The engine power can therefore be reduced to a lower level; the performance factor of the heat pump increases accordingly.

Der Kompressor und die Turbine sind dabei nicht zwingend gleich groß ausgebildet. Es kann vielmehr sinnvoll sein, mit unterschiedlichen Baugrößen zu arbeiten.The compressor and the turbine are not necessarily of the same size. Rather, it can make sense to work with different sizes.

Die Erfindung sieht demgemäß vor, die Volumenänderungsenergie oder zumindest ein Teil derselben, die über das sonst übliche Expansionsventil (Drossel) für den eigenen Prozess verloren geht, über eine als Antrieb genutzte fluidangetriebene Ringflüssigkeitsturbine zu nutzen und über eine Welle den Fluidkompressor teilweise anzutreiben (ähnlich wie bei Wasserkreisläufen, wo sich unterschiedliche Höhen kommunizierenden Röhren sich hinsichtlich des Druckverhaltens selbst kompensieren). Der Wirkungsgrad der Gesamtanlage kann hiermit verbessert werden. Die Volumenänderungsenergie, die für die Verdichtung beim Wärmetauschprozess eingebracht wird, wird somit bei der Entspannung des Fluids für den eigenen Prozess zumindest teilweise wieder gewonnen bzw. genutzt.The invention accordingly provides for using the volume change energy or at least part of it, which is lost via the usual expansion valve (throttle) for the own process, via a fluid-driven annular liquid turbine used as a drive and partially driving the fluid compressor via a shaft (similar to in water circuits, where different heights of communicating tubes compensate themselves in terms of pressure behavior). The efficiency of the entire system can be improved in this way. The volume change energy that is introduced for the compression in the heat exchange process is thus at least partially recovered or used when the fluid expands for its own process.

Um einen anfänglichen oder für den Betrieb notwendigen Druckaufbau zu gewährleisten, kann die Ringflüssigkeit in der Ringflüssigkeitsturbine zunächst komplett aufgefüllt sein.In order to ensure an initial build-up of pressure or that required for operation, the ring liquid in the ring liquid turbine can first be completely filled up.

Um eine optimale Auswertung und Kontrolle des Prozesses des Wärmepumpens zu haben, kann eine Überwachungssoftware zum Einsatz kommen, über die die Prozessparameter ständig ausgelesen werden können; diese Daten können dauerhaft erfasst werden. Es ist auch möglich, dass die Software den Betrieb der Anlage ständig optimiert, d. h. im optimalen Zustand hält.In order to have an optimal evaluation and control of the heat pump process, a monitoring software can be used, through which the process parameters can be read continuously; this data can be recorded permanently. It is also possible that the software constantly optimizes the operation of the system, i. H. keeps in optimal condition.

Die Temperaturen und Drücke an den relevanten Stellen bzw. in den relevanten Bereichen des Anlage können mit entsprechenden Sensoren erfasst werden. The temperatures and pressures at the relevant points or in the relevant areas of the system can be recorded with appropriate sensors.

Hinsichtlich der Arbeitszahlen und Wirkungsgrade der Wärmepumpen sei angemerkt, dass Temperaturdifferenzen im eingesetzten Fluid von bis zu 100 K vorliegen können, abhängig vom verwendeten Fluid.With regard to the coefficient of performance and efficiency of the heat pumps, it should be noted that temperature differences in the fluid used can be up to 100 K, depending on the fluid used.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Konzept kann - wie nachfolgend beschrieben - genutzt werden, um beispielsweise ein Gebäude zu heizen. Es kann aber generell auch eingesetzt werden, um eine Kühlleistung zu erzeugen, d. h. um mittels des einen Wärmetauschers eine Abkühlung herzustellen (nach Art eines Kühlschranks bzw. einer Klimaanlage).As described below, the concept proposed according to the invention can be used, for example, to heat a building. In general, however, it can also be used to generate cooling power, i. H. to produce cooling by means of a heat exchanger (in the manner of a refrigerator or an air conditioner).

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Wärmepumpenanlage.In the drawing an embodiment of the invention is shown. The only figure shows schematically the structure of a heat pump system according to the invention.

In der Figur ist eine Wärmepumpenanlage 1 dargestellt. Diese umfasst einen ersten Wärmetauscher 2 , der Bestandteil eines ersten geschlossenen Medienkreislaufs 3 ist. Dieser erste Medienkreislauf 3 durchläuft ein zu kühlende Medium 4 , das Wasser, Erdreich oder Luft sein kann. Eine Umwälzpumpe 19 pumpt ein Medium im ersten Medienkreislauf 3 um, so dass am ersten Wärmetauscher 2 ein Wärmeaustausch stattfinden kann.In the figure, a heat pump system 1 is shown. This includes a first heat exchanger 2 which is part of a first closed media circuit 3 . A medium 4 to be cooled, which can be water, soil or air, runs through this first medium circuit 3 . A circulation pump 19 circulates a medium in the first media circuit 3 so that heat can be exchanged at the first heat exchanger 2 .

Die Wärmepumpenanlage 1 hat weiterhin einen zweiten Wärmetauscher 5 , der der Bestandteil eines zweiten geschlossenen Medienkreislaufs 6 ist. Dieser zweite Medienkreislauf 6 durchläuft ein zu erwärmendes Medium 7, das durch eine Heizung laufen kann, um an dieser Wärme abzugeben. Eine Umwälzpumpe 20 pumpt ein Medium im zweiten Medienkreislauf 6 um, so dass am zweiten Wärmetauscher 5 ein Wärmeaustausch stattfinden kann.The heat pump system 1 also has a second heat exchanger 5 which is part of a second closed media circuit 6 . This second medium circuit 6 runs through a medium 7 to be heated, which can run through a heater in order to give off heat to it. A circulation pump 20 circulates a medium in the second media circuit 6 so that heat can be exchanged at the second heat exchanger 5 .

Die beiden Wärmetauscher 2 und 5 werden von einem dritten geschlossenen Medienkreislauf 8 durchlaufen, in dem ein geeignetes Fluid enthalten ist (z. B. Propan). The two heat exchangers 2 and 5 are traversed by a third closed media circuit 8, which contains a suitable fluid (z. B. propane).

Das Fluid wird über einen ersten Ast 8' des dritten Medienkreislaufs 8 in der Figur von links nach rechts gefördert und in einem zweiten Ast 8" zurück von rechts nach links. Das Umpumpen des Mediums im dritten Medienkreislauf erfolgt mittels eines Fluid-Kompressors 10 in Form einer Ringflüssigkeitspumpe, wobei der Kompressor 10 von einem Motor 9 angetrieben ist.The fluid is conveyed from left to right in the figure via a first branch 8′ of the third media circuit 8 and back from right to left in a second branch 8″. The medium in the third media circuit is pumped around by means of a fluid compressor 10 in the form an annular liquid pump, the compressor 10 being driven by a motor 9.

Der Kompressor 10 ist in dem ersten Ast 8' angeordnet (in diesem ist ein Rückschlagventil 13 angeordnet). Vorgesehen ist weiterhin, dass in dem zweiten Ast 8" des dritten Medienkreislaufs 8 eine fluidangetriebene Turbine 11 in Form einer Ringflüssigkeitsturbine angeordnet ist. Diese sorgt für einen Druckabbau des umgepumpten Fluid, wofür statt der bislang hier eingesetzten klassischen Drossel die Turbine eingesetzt wird. Die von dieser gewonnene mechanische Arbeit wird über eine Welle 12 an den Fluid-Kompressor 10 abgegeben. Demgemäß steht der Motor 9 über die gemeinsame Welle 12 mit dem Fluid-Kompressor 10 und der fluidangetriebenen Ringflüssigkeitsturbine 11 in Drehverbindung.The compressor 10 is arranged in the first branch 8' (in which a non-return valve 13 is arranged). It is also provided that a fluid-driven turbine 11 in the form of an annular liquid turbine is arranged in the second branch 8" of the third media circuit 8. This ensures a pressure reduction of the pumped fluid, for which purpose the turbine is used instead of the classic throttle previously used here this mechanical work obtained is delivered to the fluid compressor 10 via a shaft 12. Accordingly, the motor 9 is rotationally connected via the common shaft 12 to the fluid compressor 10 and the fluid-driven annular liquid turbine 11.

Weiterhin ist vorgesehen, dass von der Ringflüssigkeitsturbine 11 eine erste Leitung 14 zu einem Behälter 15 für Ringflüssigkeit führt und eine zweite Leitung 16 vom Behälter 15 für Ringflüssigkeit zurück zur Ringflüssigkeitsturbine 11 .Furthermore, it is provided that a first line 14 leads from the annular liquid turbine 11 to a container 15 for annular liquid and a second line 16 from the container 15 for annular liquid back to the annular liquid turbine 11 .

In der ersten Leitung 14 ist ein Ventil 17 angeordnet; in der zweiten Leitung 16 ist eine Pumpe 18 angeordnet.A valve 17 is arranged in the first line 14; in the second line 16 a pump 18 is arranged.

Vorgesehen kann auch werden, dass im Bereich des dritten Medienkreislaufs - bevorzugt zwischen dem zweiten Wärmetauscher 5 und der fluidangetriebenen Turbine 11 - Magnetventile angeordnet werden, um insbesondere beim Anlauf der Anlage eine vorübergehende Absperrung der Leitungen zu ermöglichen.It can also be provided that in the area of the third media circuit—preferably between the second heat exchanger 5 and the fluid-driven turbine 11—solenoid valves are arranged in order to enable the lines to be temporarily shut off, particularly when the system is started up.

Die Grundidee der vorliegenden Erfindung stellt also darauf ab, dass zumindest ein Teil des Dissipationsenergie, die bislang an einer Drossel umgesetzt wird, per fluidangetriebener Turbine als mechanische Arbeit gewonnen und für den Antrieb des Fluid-Kompressors genutzt wird.The basic idea of the present invention is therefore based on the fact that at least part of the dissipation energy, which has hitherto been converted at a throttle, is obtained as mechanical work by means of a fluid-driven turbine and is used to drive the fluid compressor.

BezugszeichenlisteReference List

11: Wärmepumpenanlageheat pump system
22: erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
33: erster geschlossener Medienkreislauffirst closed media circuit
44: zu kühlendes Mediummedium to be cooled
55: zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger
66: zweiter geschlossener Medienkreislaufsecond closed media circuit
77: zu erwärmendes Mediummedium to be heated
88th: dritter geschlossener Medienkreislaufthird closed media circuit
8'8th': erster Ast des dritten Medienkreislaufsfirst branch of the third media cycle
8"8th": zweiter Ast des dritten Medienkreislaufssecond branch of the third media cycle
99: Motorengine
1010: Fluid-Kompressor (Ringflüssigkeitskompressor)Fluid compressor (ring liquid compressor)
1111: fluidangetriebene Turbine (Ringflüssigkeitsturbine)fluid driven turbine (annular liquid turbine)
1212: Wellewave
1313: Rückschlagventilcheck valve
1414: erste Leitungfirst line
1515: Behälter für RingflüssigkeitRing liquid container
1616: zweite Leitungsecond line
1717: VentilValve
1818: Pumpepump
1919: Umwälzpumpecirculation pump
2020: Umwälzpumpecirculation pump

Claims

Heat pump system (1), comprising - a first heat exchanger (2) having a first closed media circuit (3) with a medium to be cooled (4), - a second heat exchanger (5) having a second closed media circuit (6) with a medium (7) to be heated, - a third closed medium circuit (8) which is effectively arranged between the first heat exchanger (2) and the second heat exchanger (5) and in which a fluid is contained, with a first branch (8' ) of the third media circuit (8), a fluid compressor (10) driven by a motor (9) is arranged, with a fluid-driven turbine (11) being arranged in a second branch (8") of the third media circuit (8), which the fluid compressor (10) and the motor (9) is in rotary connection via a common shaft (12) or which drives an electric generator, which is electrically connected to the motor (9), characterized in that the fluid-driven turbine (11) as an annular liquid turbine (11) with a own circuit for the ring liquid and the own circuit is designed in such a way that the amount of ring liquid in the ring liquid turbine (11) can be controlled in a targeted manner for the targeted setting of a throttling effect for the fluid.

Heat pump system (1) according to claim 1 , characterized in that in its own circuit from the annular liquid turbine (11) a first line (14) leads to a container (15) for annular liquid and a second line (16) from the container (15) for annular liquid back to the annular liquid turbine (11) leads, wherein a valve (17) is arranged in at least one of the two lines (14, 16) and a pump (18) is arranged in at least one of the two lines (14, 16).

Heat pump system (1) according to claim 2 , characterized in that with the pump (18) and the valve (17) in cooperation with the container (15), the amount of the ring liquid can be controlled in a targeted manner.

Heat pump system (1) according to claim 2 or 3 , characterized in that the valve (17) is arranged in the first line (16) and the pump (18) in the second line (16).

Heat pump system (1) according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the pump (18) is a speed-controlled pump.

Heat pump system (1) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the fluid compressor (10) is designed as a ring liquid compressor.

Heat pump system (1) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that in the third media circuit (8) at least one check valve (13) is arranged.