DE102020126579A1 - Verfahren zum Betrieb einer Kältekreislaufvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kältekreislaufvorrichtung, wobei mit einem Verdichter (1) ein Kältemittel komprimiert wird, wobei das komprimierte Kältemittel einem Kondensator (2) zur Abgabe von Wärme zugeführt wird, wobei am Kondensator (2) kondensiertes Kältemittel im weiteren Verlauf einer Primärseite (3.1) eines inneren Wärmeübertragers (3) zur Abgabe von Wärme zugeführt wird, wobei das an der Primärseite (3.1) des inneren Wärmeübertragers (3) abgekühlte Kältemittel durch eine Expansionseinrichtung (4) geführt wird, wobei das an der Expansionseinrichtung (4) entspannte Kältemittel einem Verdampfer (5) zur Aufnahme von Wärme zugeführt wird, wobei das am Verdampfer (5) verdampfte Kältemittel im weiteren Verlauf zur Aufnahme von Wärme einer Sekundärseite (3.2) des inneren Wärmeübertragers (3) zugeführt wird, wobei das an der Sekundärseite (3.2) des inneren Wärmeübertragers (3) erwärmte Kältemittel dem Verdichter (1) zugeführt wird. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Sauggastemperaturregelung eine von der Primärseite (3.1) auf die Sekundärseite (3.2) des internen Wärmeübertragers (3) übertragene Wärmemenge mit Hilfe einer wahlweise dem Kondensator (2) nach- und dem inneren Wärmeübertrager (3) vorgeschalteten und/oder parallel zum Wärmeübertrager (3) und zwischen dem Kondensator (2) und dem Verdampfer (5) angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung (6) geregelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kältekreislaufvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument DE 11 2015 003 005 T5 bekannt. Bei diesem Verfahren wird (siehe hierzu insbesondere Anspruch 1 dieser Schrift, und zwar die als ersten Kältemittelkreis beschriebene Variante, sowie 1) mit einem Verdichter ein Kältemittel komprimiert, wobei das komprimierte Kältemittel einem Kondensator zur Abgabe von Wärme zugeführt wird, wobei am Kondensator kondensiertes Kältemittel im weiteren Verlauf einer Primärseite eines inneren Wärmeübertragers zur Abgabe von Wärme zugeführt wird, wobei das an der Primärseite des inneren Wärmeübertragers abgekühlte Kältemittel durch ein Expansionsventil geführt wird, wobei das am Expansionsventil entspannte Kältemittel einem Verdampfer zur Aufnahme von Wärme zugeführt wird, wobei das am Verdampfer verdampfte Kältemittel im weiteren Verlauf zur Aufnahme von Wärme einer Sekundärseite des inneren Wärmeübertragers zugeführt wird, wobei das an der Sekundärseite des inneren Wärmeübertragers (weshalb man diesen Wärmeübertrager auch Sauggaswärmeübertrager nennt) erwärmte Kältemittel dem Verdichter zugeführt wird. Die obige Maßgabe „im weiteren Verlauf“ bedeutet dabei hier und auch im Folgenden, dass der Verdampfer wahlweise direkt mit der Sekundärseite des inneren Wärmeübertragers oder unter Zwischenschaltung weiterer Kältekreiskomponenten wie beispielsweise einem Flüssigkeitsabscheider verbunden ausgebildet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem sich die Zufuhr von dampfförmigen Kältemittel zum Verdichter besonders gut regeln lässt.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass zur Sauggastemperaturregelung eine von der Primärseite auf die Sekundärseite des internen Wärmeübertragers übertragene Wärmemenge mit Hilfe einer wahlweise
    • - dem Kondensator nach- und dem inneren Wärmeübertrager vorgeschalteten und/oder
    • - parallel zum inneren Wärmeübertrager und zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung, vorzugsweise ein Zusatzexpansionsventil (siehe hierzu siehe hierzu auch https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Expansionsventil&oldid=179418293), geregelt wird.
  • Mit anderen Worten zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren somit dadurch aus, dass zur Sauggastemperaturregelung eine Zusatz-Expansionseinrichtung verwendet wird, wobei diese zwischen dem Kondensator und dem inneren Wärmeübertrager und/oder parallel zum inneren Wärmeübertrager und zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnet ist. Die verwendete Maßgabe „parallel“ ist dabei im Sinne des insbesondere aus der Elektrotechnik bekannten Begriffs „Parallelschaltung“ (also insbesondere nicht geometrisch) zu verstehen, d. h. erfindungsgemäß ist die Zusatz-Expansionseinrichtung in einem Bypass um den inneren Wärmeübertrager und die Expansionseinrichtung angeordnet, wobei letztere vorzugsweise, und zwar in beiden Fällen zusätzlich ebenfalls zur Regelung der Sauggastemperatur verwendet wird.
  • Die verwendete Maßgabe „und/oder“ bringt dabei zum Ausdruck, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird, dass bei einer ersten möglichen Lösung die Zusatz-Expansionseinrichtung dem Kondensator nach- und dem inneren Wärmeübertrager vorgeschaltet ist. Bei einer zweiten möglichen Lösung ist stattdessen die Zusatz-Expansionseinrichtung parallel zum inneren Wärmeübertrager und zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnet. Außerdem ist aber auch noch eine Lösung vorgesehen, bei der beide Anordungsoptionen, also letztlich zwei Zusatz-Expansionseinrichtungen, vorgesehen sind.
  • Vorzugsweise ist dabei ferner vorgesehen, dass alle vorgenannten Expansionseinrichtungen einstell- bzw. regelbar ausgebildet sind. Bei der „und“-Option könnte allerdings, und auch das wird weiter unten nochmals erläutert, eine der drei Expansionseinrichtungen als unregelbar bzw. feststehend ausgebildet sein.
  • Aus dem eingangs genannten Stand der Technik ist dabei - rein gegenständlich betrachtet - eine Vorrichtung bekannt, bei der dem inneren Wärmeübertrager einerseits eine Expansionseinrichtung nach- und andererseits eine Zusatz-Expansionseinrichtung vorgeschaltet ist. Bei dieser Lösung wird die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 beanspruchte Zusatz-Expansionseinrichtung (dort 17a) allerdings nur insofern benutzt, als sie vom Kältemittel durchströmt wird. Eine expandierende bzw. dekomprimierende Wirkung hat sie erst nach Umschaltung auf den zweiten Kältemittelkreis, der aber letztlich als Doppelkreislauf ausgebildet ist und bei dem dann die Primärseite des inneren Wärmeübertragers (dort 18a) der Zusatz-Expansionseinrichtung (dort - wie bereits ausgeführt - 17a) vorgeschaltet ist.
  • Die vorgenannte Variante, bei der die übertragene Wärmemenge mit Hilfe einer parallel zum inneren Wärmeübertrager und zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung geregelt wird, ist aus dem eingangs genannten Stand der Technik gegenständlich nicht bekannt. Diesbezüglich wird auf den Gegenstandsanspruch 6 zur Durchführung dieser Verfahrensoption verwiesen.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Der Vollständigkeit halber wird noch auf folgende Dokumente hingewiesen:
    • Aus dem Dokument EP 1 519 127 A1 ist eine Kältekreislaufvorrichtung bekannt, die zwar ebenfalls ein Zusatz-Expansionseinrichtung aufweist, die aber als Bypass zum inneren Wärmeübertrager zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter angeordnet ist.
    • Aus dem Dokument EP 2 489 774 B1 ist ebenfalls eine Kältekreislaufvorrichtung bekannt, bei der gemäß deutscher Übersetzung sogenannte Regelvorrichtungen vorgesehen sind (dort Bezugszeichen 30, 32, 34, 36, 46, 48 und 50); schon der Blick in die englische Originalfassung zeigt aber, dass es sich bei diesen Regelvorrichtungen um „on-off-valves“ bzw. um „threeway-valves“ handelt, also insbesondere nicht um Drosselmittel (vergleiche dort auch Bezugszeichen 18 „throttle means“) bzw. Zusatz-Expansionseinrichtungen wie sie gemäß der Erfindung zur Regelung eines für die Sauggastemperatur relevanten Druckabfalls vorgesehen sind.
    • Aus dem Dokument DE 10 2013 113 221 A1 ist ebenfalls eine Kältekreislaufvorrichtung bekannt, bei der dem inneren Wärmeübertrager einer regelbare Absperrvorrichtung vorgeschaltet ist. Auch hier handelt es sich aber nicht um ein Zusatz-Expansionseinrichtung im Sinne der erfindungsgemäßen Lösung, sondern ganz konkret um ein 3-Wege-Ventil (dort Bezugszeichen 17A), mit dem der Massenstrom des Kältmittels (und somit insbesondere nicht dessen Druckabfall) geregelt werden soll.
    • Aus dem Dokument WO 2017/212058 A1 ist eine Kältekreislaufvorrichtung bekannt, bei der das Kältemittel mit Hilfe einer Bypassleitung am inneren Wärmeübertrager (oder jedenfalls eines Teils davon) vorbei geführt werden kann, wobei zur Festlegung des umgeleiteten Massenstroms sogenannte controllable valves (dort Bezugszeichen 14 und 22) vorgesehen sind. Diese sind aber in keinem Fall parallel zur Expansionseinrichtung (dort Bezugszeichen 4) angeordnet.
  • Schließlich wird noch auf die weiter abliegenden Dokumente DE 10 2014 102 005 A1 und DE 10 2017 107 051 A1 hingewiesen. Diese weisen allerdings insbesondere keinen inneren Wärmeübertrager im Sinne des Patentanspruchs 1 auf.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigt schematisch
    • 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung mit einer dem Kondensator nach- und dem inneren Wärmeübertrager vorgeschalteten Zusatz-Expansionseinrichtung;
    • 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung mit einer parallel zum Wärmeübertrager und zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung;
    • 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung mit einer dem Kondensator nach- und dem inneren Wärmeübertrager vorgeschalteten und einer parallel zum Wärmeübertrager und zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung; und
    • 4 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufsvorrichtung, bei der wie bei der dritten Ausführungsform zwei Zusatz-Expansionseinrichtung vorgesehen sind und bei der die Expansionseinrichtung als feststehende Drossel ausgebildet ist.
  • Die in den Figuren dargestellten vier Kältekreislaufvorrichtungen sind alle zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Kältekreislaufvorrichtung geeignet. Bei diesem Verfahren wird zunächst in bekannter Weise mit einem Verdichter 1 ein Kältemittel komprimiert, wobei das komprimierte Kältemittel einem Kondensator 2 zur Abgabe von Wärme zugeführt wird, wobei am Kondensator 2 kondensiertes Kältemittel im weiteren Verlauf einer Primärseite 3.1 eines inneren Wärmeübertragers 3 zur Abgabe von Wärme zugeführt wird, wobei das an der Primärseite 3.1 des inneren Wärmeübertragers 3 abgekühlte Kältemittel durch eine Expansionseinrichtung 4 geführt wird, wobei das an der Expansionseinrichtung 4 entspannte Kältemittel einem Verdampfer 5 zur Aufnahme von Wärme zugeführt wird, wobei das am Verdampfer 5 verdampfte Kältemittel im weiteren Verlauf zur Aufnahme von Wärme einer Sekundärseite 3.2 des inneren Wärmeübertragers 3 zugeführt wird, wobei das an der Sekundärseite 3.2 des inneren Wärmeübertragers 3 erwärmte Kältemittel dem Verdichter 1 zugeführt wird.
  • Wie aus 1 ersichtlich, ist dabei besonders bevorzugt vorgesehen, dass zur Umschaltung zwischen einem Heiz- und einem Kühlbetrieb (also zwei Betriebsarten, in denen die Kältekreislaufvorrichtung betreibbar ist) ein sowohl mit einer Druckseite 1.1 als auch mit einer Saugseite 1.2 des Verdichters 1 verbundenes Umschaltventil 9, vorzugsweise ein 4-2-Wegeventil, vorgesehen ist. Bei der in 1 dargestellten Schaltstellung des Umschaltventils 9, die nachfolgend Betriebsart I genannt wird, ist dabei, wie oben angegeben, dem Kondensator das Bezugszeichen 2 und dem Verdampfer das Bezugszeichen 5 zugeordnet. Nach Umschaltung des Umschaltventils 9 (nachfolgend Betriebsart II genannt) wird der Wärmeübertrager mit dem Bezugszeichen 5 dann zum Kondensator und entsprechend der Wärmeübertrager mit dem Bezugszeichen 2 zum Verdampfer.
  • Ob man die Betriebsart I als Heiz- oder Kühlbetrieb bezeichnet, hängt dabei letztlich nur davon ab, in welche Richtung der Wärmetransport erfolgt bzw. erfolgen soll. Nachfolgend wird der Einfachheit halber - und was auch aufgrund des (im wesentlichen) symmetrischen Aufbaus der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung möglich ist - die Betriebsart I mit dem Heizbetrieb und die Betriebsart II mit dem Kühlbetrieb gleich gesetzt.
  • Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist nun, dass zur Sauggastemperaturregelung eine von der Primärseite 3.1 auf die Sekundärseite 3.2 des internen Wärmeübertragers 3 übertragene Wärmemenge mit Hilfe einer wahlweise dem Kondensator 2 nach- und dem inneren Wärmeübertrager 3 vorgeschalteten und/ oder parallel zum Wärmeübertrager 3 und zwischen dem Kondensator 2 und dem Verdampfer 5 angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung 6 geregelt wird. Wie oben bereits angegeben, ist dabei die erste Variante in 1, die zweite Variante in 2 und die „und“-Variante in den 3 und 4 dargestellt.
  • Es ergibt sich also, dass bei der erfindungsgemäßen Lösung stets mindestens zwei Expansionseinrichtung regelbar ausgebildet sein müssen. Bei den Lösungen gemäß den 1 bis 3 sind dies jeweils die Expansionseinrichtung 4 und die Zusatz-Expansionseinrichtung 6. Bei der Lösung gemäß 4 ist dagegen die Expansionseinrichtung 4 unregelbar bzw. feststehend (also als einfache Drossel) ausgebildet, während die Regelung über die beiden parallel zueinander angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtungen 6 erfolgt, wobei die feststehende Expansionseinrichtung 4 dabei dann offensichtlich wahlweise (wie dargestellt) nach oder auch (nicht extra dargestellt) vor dem inneren Wärmeübertrager 3 angeordnet sein kann.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das am Verdampfer 5 verdampfte Kältemittel zunächst einem Flüssigkeitsabscheider 7 und anschließend der Sekundärseite 3.2 des inneren Wärmeübertragers 3 zugeführt wird. Oder gegenständlich ausgedrückt: In Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen ist zwischen dem Verdampfer 5 und der Sekundärseite 3.2 des inneren Wärmeübertragers 3 ein Flüssigkeitsabscheider 7 angeordnet. Wie weiterhin aus 1 ersichtlich, besteht ein solcher Flüssigkeitsabscheider dabei aus einem Behälter, der an seinem unteren Ende mit dem Verdampfer 5 (bzw. in Betriebsart II entsprechend mit dem Kondensator) verbunden ausgebildet ist. Ferner ist ein u-förmig gebogenes Rohr vorgesehen, dass an seinem einen freien Ende und an seinem tiefsten Punkt eine Öffnung aufweist. Mit seinem anderen freien Ende ist es mit der Sekundärseite 3.2 des inneren Wärmeübertragers 3 verbunden. Über die Öffnung am freien Ende wird Kältemitteldampf angesaugt. Die Öffnung am tiefsten Punkt dient dazu, im Behälter abgesetztes Gemisch aus Kältemittel und Öl abzusaugen und dem Verdichter zur Schmierung zuzuführen.
  • Nochmals in anderen Worten, ist mit Verweis auf 1, wobei dies aber auch für die Ausführungsformen gemäß der 2 bis 4 gelten kann, bevorzugt vorgesehen, dass bei der gewählten Schaltstellung (Betriebsart I) des Umschaltventils 9 und in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen der Flüssigkeitsabscheider 7 zwischen dem Verdampfer 5 und der Sekundärseite 3.2 des inneren Wärmeübertragers 3 angeordnet ist. Von der anderen Betriebsart, also Betriebsart II, ausgehend, ist der Flüssigkeitsabscheider 7 zwischen dem als Verdampfer arbeitenden Wärmeübertrager 2 und der Sekundärseite 3.2 des inneren Wärmeübertragers 3 angeordnet.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass insbesondere im Heizbetrieb mindestens eine Zusatz-Expansionseinrichtung 6 auf eine Sauggasüberhitzung von 5 bis 15 K geregelt wird. Bei den Ausführungsformen gemäß der 1 und 2 ist dabei jeweils genau eine Zusatz-Expansionseinrichtung 6 vorgesehen; bei den Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 sind, wie ersichtlich, jeweils zwei Zusatz-Expansionseinrichtung 6 vorgesehen, d. h. hier werden jeweils beide Zusatz-Expansionseinrichtung 6 so geregelt, dass sich die besagte Sauggasüberhitzung einstellt bzw. ergibt.
  • Umgekehrt ist bei den Ausführungsformgen gemäß 1 und 3 für die andere Betriebsart (also den Kühlbetrieb) bevorzugt vorgesehen, dass für eine maximale Sauggasüberhitzung die Expansionseinrichtung 4 vollständig geöffnet wird. Die Ausführungsform gemäß 2 ist für den Kühlbetrieb eher ungeeignet; bei der Ausführungsform gemäß 4 ist die zwischen dem Wärmeübertrager 3 und dem dann als Verdampfer arbeitenden Wärmeübertrager angeordnete Expansionseinrichtung 6 fast vollständig geschlossen.
  • Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass insbesondere im Heizbetrieb zur Sauggastemperaturregelung mindestens eine Zusatz-Expansionseinrichtung 6 in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Verdichters 1 geregelt wird. Bezüglich dieser Drehzahlabhängigkeit ist dabei besonders bevorzugt vorgesehen, dass bei einer niedrigen Drehzahl des Verdichters 1 im Heizbetrieb die Zusatz-Expansionseinrichtung 6 auf eine Sauggasüberhitzung von 10 bis 15 K geregelt wird. Bei einer höheren Drehzahl des Verdichters 1 im Heizbetrieb ist alternativ bevorzugt vorgesehen, dass die Zusatz-Expansionseinrichtung 6 auf eine Sauggasüberhitzung von 5 bis 10 K geregelt wird.
  • Für das oben beschriebene Verfahren, bei dem die übertragene Wärmemenge mit Hilfe einer parallel zum inneren Wärmeübertrager 3 und zwischen dem Kondensator 2 und dem Verdampfer 5 angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung 6 geregelt wird, ist ferner (siehe hierzu insbesondere 2) - gegenständlich formuliert - eine Kältekreislaufvorrichtung vorgesehen, die aus einem Verdichter 1 zur Kompression eines Kältemittels besteht, wobei - jeweils in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen - dem Verdichter 1 ein Kondensator 2, dem Kondensator 2 eine Primärseite 3.1 eines inneren Wärmeübertragers 3, der Primärseite 3.1 eine Expansionseinrichtung 4, der Expansionseinrichtung 4 ein Verdampfer 5, dem Verdampfer 5 im weiteren Verlauf eine Sekundärseite 3.2 des inneren Wärmeübertragers 3 und der Sekundärseite 3.2 der Verdichter 1 nachgeschaltet ist.
  • Wesentlich für diese Vorrichtung ist nun (siehe wieder die 2 bis 4), dass zur Sauggastemperaturregelung parallel zum inneren Wärmeübertrager 3 und zwischen dem Kondensator 2 und dem Verdampfer 5 eine Zusatz-Expansionseinrichtung 6 angeordnet ist.
  • Dabei ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass am inneren Wärmeübertrager 3, vorzugsweise an dessen Primärseite 3.1, eine zu kühlende, elektronische Einrichtung 8, vorzugsweise ein Frequenzumrichter, angeordnet ist.
  • Ganz besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Wärmeübertrager 3 als Plattenwärmeübertrager ausgebildet ist (siehe hierzu auch https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Plattenw%C3%A4rme%C3%BCbertrager&oldid=199812395), wobei die (verhältnismäßig warme) Primärseite 3.1 des Wärmeübertragers 3 zur Vermeidung einer Kondensatwasserbildung von außenliegenden Kanäle des Plattenwärmeübertragers gebildet ist; und die Sekundärseite 3.2 somit innenliegend angeordnet ist.
  • Schließlich ist noch bevorzugt vorgesehen, dass eine Temperatur, bei der Wärme von der zu kühlenden, elektronischen Einrichtung 8 auf den inneren Wärmeübertrager 3, vorzugsweise auf dessen Primärseite 3.1, übertragen wird, mit mindestens einer Zusatz-Expansionseinrichtung 6 geregelt wird.
  • Der Vollständigkeit halber wird abschließend noch die Funktionsweise der in 1 dargestellten Kältekreislaufvorrichtung in beiden Betriebsarten erläutert (abgesehen von einer abweichenden Anordnung oder Anzahl der Zusatz-Expansionseinrichtungen 6 gilt dies entsprechend auch für die Ausführungsformen gemäß 2 bis 4): Wie bereits erläutert, zeigt 1 die Betriebsart I, bei der der mit dem Bezugszeichen 2 versehenen Wärmeübertrager als Kondensator arbeitet. Bei dieser Betriebsart wird das Kältemittel mit dem Verdichter 1 zunächst komprimiert und zu einem ersten Strömungspfad des Umschaltventils 9 und dann zum Kondensator 2 gefördert. Dort angekommen, kondensiert das Kältemittel und gibt dabei Wärme ab. Anschließend gelangt es zur Zusatz-Expansionseinrichtung 6, um dort auf einen niedrigeren Druck gedrosselt zu werden. Am Wärmeübertrager 3 wird dann einerseits Wärme von der elektronischen Einrichtung 8 auf das von der Zusatz-Expansionseinrichtung 6 kommende, durch die Primärseite 3.1 des Wärmeübertragers 3 strömende Kältemittel übertragen. Andererseits wird gleichzeitig Wärme von der Primärseite 3.1 des Wärmeübertragers 3 auf dessen Sekundärseite 3.2 übertragen, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird. Nach der Primärseite 3.1 gelangt das Kältemittel dann in die Expansionseinrichtung 4, wo es nochmals auf einen noch niedrigeren Druck gedrosselt wird. Danach gelangt das Kältemittel dann zum Verdampfer 5, wo ihm Wärme zugeführt wird, so dass es jedenfalls teilweise verdampft. Nach dem Verdampfer 5 gelangt das Kältemittel dann zum zweiten Strömungspfad des Umschaltventils 9 und von dort zum oben bereits genauer beschriebenen Flüssigkeitsabscheider 7. Von dort gelangt das im wesentlichen dampfförmige Kältemittel zur Sekundärseite 3.2 des Wärmeübertragers 3, um dort, wie oben bereits erwähnt, Wärme von der Primärseite 3.1 des Wärmeübertragers 3 aufzunehmen, was dann je nach Stellung der Expansionsventile 4, 6 eine vorteilhafte Sauggasüberhitzung des anschließend zum Verdichter 1 strömenden Kältemittels nach sich sieht.
  • Wird nun das Umschaltventil 9 auf die andere Betriebsart (hier Kühlbetrieb) umgeschaltet, strömt das Kältemittel nach dem Verdichter 1 am Umschaltventil 9 entsprechend nicht mehr zum Wärmeübertrager (vormals Kondensator) 2, sondern direkt zum Wärmeübertrager 5, der nunmehr als Kondensator arbeitet, wobei die Expansionseinrichtung 4, die Primärseite 3.1 des Wärmeübertragers 3, die Zusatz-Expansionseinrichtung 6 und der Wärmeübertrager mit dem Bezugszeichen 2, der dann als Verdampfer arbeitet, dann entsprechend in umgekehrter Richtung durchströmt werden, bis das Kältemittel dann wiederum zum Umschaltventil 9 gelangt und von dort auch wieder zum Flüssigkeitsabscheider 7 geleitet wird, um anschließend nach Passage der Sekundärseite 3.2 des Wärmeübertragers 3 ebenfalls wieder zum Verdichter 1 zu gelangen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verdichter
    1.1
    Druckseite
    1.2
    Saugseite
    2
    Kondensator
    3
    innerer Wärmeübertrager
    3.1
    Primärseite
    3.2
    Sekundärseite
    4
    Expansionseinrichtung
    5
    Verdampfer
    6
    Zusatz-Expansionseinrichtung
    7
    Flüssigkeitsabscheider
    8
    elektronische Einrichtung
    9
    Umschaltventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102013113221 A1 [0012]
    • WO 2017/212058 A1 [0012]
    • DE 102014102005 A1 [0013]
    • DE 102017107051 A1 [0013]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Kältekreislaufvorrichtung, wobei mit einem Verdichter (1) ein Kältemittel komprimiert wird, wobei das komprimierte Kältemittel einem Kondensator (2) zur Abgabe von Wärme zugeführt wird, wobei am Kondensator (2) kondensiertes Kältemittel im weiteren Verlauf einer Primärseite (3.1) eines inneren Wärmeübertragers (3) zur Abgabe von Wärme zugeführt wird, wobei das an der Primärseite (3.1) des inneren Wärmeübertragers (3) abgekühlte Kältemittel durch eine Expansionseinrichtung (4) geführt wird, wobei das an der Expansionseinrichtung (4) entspannte Kältemittel einem Verdampfer (5) zur Aufnahme von Wärme zugeführt wird, wobei das am Verdampfer (5) verdampfte Kältemittel im weiteren Verlauf zur Aufnahme von Wärme einer Sekundärseite (3.2) des inneren Wärmeübertragers (3) zugeführt wird, wobei das an der Sekundärseite (3.2) des inneren Wärmeübertragers (3) erwärmte Kältemittel dem Verdichter (1) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sauggastemperaturregelung eine von der Primärseite (3.1) auf die Sekundärseite (3.2) des internen Wärmeübertragers (3) übertragene Wärmemenge mit Hilfe einer wahlweise dem Kondensator (2) nach- und dem inneren Wärmeübertrager (3) vorgeschalteten und/oder parallel zum Wärmeübertrager (3) und zwischen dem Kondensator (2) und dem Verdampfer (5) angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung (6) geregelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zusatz-Expansionseinrichtung (6) auf eine Sauggasüberhitzung von 5 bis 15 K geregelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sauggastemperaturregelung mindestens eine Zusatz-Expansionseinrichtung (6) in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Verdichters (1) geregelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das am Verdampfer (5) verdampfte Kältemittel zunächst einem Flüssigkeitsabscheider (7) und anschließend der Sekundärseite (3.2) des inneren Wärmeübertragers (3) zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur, bei der Wärme von einer zu kühlenden, elektronischen Einrichtung (8) auf den inneren Wärmeübertrager (3), vorzugsweise auf dessen Primärseite (3.1), übertragen wird, mit mindestens einer Zusatz-Expansionseinrichtung (6) geregelt wird.
  6. Vorrichtung zur Durchführung desjenigen Verfahrens nach Patentanspruchs 1, bei dem die übertragene Wärmemenge mit Hilfe einer parallel zum inneren Wärmeübertrager (3) und zwischen dem Kondensator (2) und dem Verdampfer (5) angeordneten Zusatz-Expansionseinrichtung (6) geregelt wird, umfassend einen Verdichter (1) zur Kompression eines Kältemittels, wobei - jeweils in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen - dem Verdichter (1) ein Kondensator (2), dem Kondensator (2) eine Primärseite (3.1) eines inneren Wärmeübertragers (3), der Primärseite (3.1) eine Expansionseinrichtung (4), der Expansionseinrichtung (4) ein Verdampfer (5), dem Verdampfer (5) im weiteren Verlauf eine Sekundärseite (3.2) des inneren Wärmeübertragers (3) und der Sekundärseite (3.2) der Verdichter (1) nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sauggastemperaturregelung parallel zum inneren Wärmeübertrager (3) und zwischen dem Kondensator (2) und dem Verdampfer (5) eine Zusatz-Expansionseinrichtung (6) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am inneren Wärmeübertrager (3), vorzugsweise an dessen Primärseite (3.1), eine zu kühlende, elektronische Einrichtung (8), vorzugsweise ein Frequenzumrichter, angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen zwischen dem Verdampfer (5) und der Sekundärseite (3.2) des inneren Wärmeübertragers (3) ein Flüssigkeitsabscheider (7) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umschaltung zwischen einem Heiz- und einem Kühlbetrieb ein sowohl mit einer Druckseite (1.1) als auch mit einer Saugseite (1.2) des Verdichters (1) verbundenes Umschaltventil (9), vorzugsweise ein 4-2-Wegeventil, vorgesehen ist.
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