DE1926881C - Kombinierte Steuer oder regel bare Warm und Kaltluftanlage - Google Patents

Description

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besteht, wobei der Durchschnittswert der Größe η der Erzeugung eines leichten Schmieröls entspricht.

Die Erfindung betrifft eine kombinierte steuer- oder regelbare Warm- und Kaltluflanlage zur Aufrechterhaltung einer Sollwerttemperatur in einem Raum mit zumindest einem von Kältemittel und/oder Heizfluid durchströmten, seitens eines Luftstromes durchsetzten Wärmetauscher, einem Kältemittelkreislauf umfassend einen Verdichter, einen Kondensator, ein Entspannungsventil sowie den Wärmetauscher, einem Heizfluidkreislauf umfassend zumindest einen Heizkessel, zumindest eine Kesselspeisepumpe sowie den Wärmetauscher und einem Umschalter zur wahlweisen Einschaltung des Wärmetauschers in den Kältemittel- oder Heizfluidkreislauf, wobei zumindest in Kühlstellung des Umschalter? mit dem Verdichter

•to eine an den Heizkessel angeschlossene Dampfmaschine gekoppelt ist.

Es sind bereits Anlagen der erwähnten Art bekannt, beispielsweise solche nach der deutschen Patentschrift 1 278 085, welche mit zwei voneinander völlig getrennten unterschiedlichen Fluiden arbeiten, nämlich einem Kältemittel und einem Heizfluid. Um einen ausreichend großen Bereich möglicher Sollwerttemperaturen zu gewährleisten, ist eine solche Anlage verhältnismäßig kompliziert aufgebaut und erfordert eine Vielzahl von Steuer- und/oder Regelorganen, die auf den Betrieb insbesondere des Verdichters abgestimmt sein müssen.

Es ist auch nach der USA.-Patentschrift 3 181 604 eine Heiz- und Kühlanlage für Gebäude bekannt, bei welcher lediglich ein Kühlmittel, nämlich Wasser, umgewälzt wird, das in jedem Stockwerk bzw. in jeder Wohnung einen zugeordneten Kondensator eines Kälteaggregats durchsetzt. Zum Kühlen wird durch geeignete Umschaltung über ein Ventil mittels eines zugeschalteten Kühlers der Kondensator jedes Kälteaggregats gekühlt, wobei je nach Bedarf ein Kälteaggregat, mehrere Kälteaggregate oder alle Kälteaggregate in den Wohnungen in Betrieb genommen werden können. Zu beachten ist hierbei jedoch, daß jedes Kälteaggregat mit einem eigenen Kältemittel gefüllt ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer 'Warm- und Kaltluftanlage mit einem sehr weiten

Einstellbereich möglicher Sollwerttemperaturen, welche einen verhältnismäßig einfachen Aufbau aufweist und nur wenig Platz beansprucht. Erreicht wird dies dadurch, daß die Dampfmaschine auslaßseitig gemeinsam mit der Auslaßseite des Verdichters an den Kondensator angeschlossen ist. daß die Auslaßseite des Kondensators sowohl mit dem Entspannungsventi! als auch mit der Kesselspeisepumpe verbunden ist und daß in Heizstellung des Umschalters sowohl der Kältemittelkreislauf als auch der Hcizfiuidkreislauf ebenfalls an der Einlaßseite des Verdichters sowie der Dampfmaschine zu unterbrechen und statt dessen der Kesselauslaß unmittelbar mit dem Wärmetauscher zu verbinden ist. welcher über ein das Entspannungsventil überbrückendes Nebenschluß-Rückschlagventil sowie die Kesselspeisepumpe an dem Heizkessel liegt.

Durch die Verwendung ein und desselben Stoffes als Kältemittel und Heizfiuid wird erreicht, daß bei Einstellung der Anlage auf Kühlung übliche Kühltemperaturen wie bei den bekannten Anlagen nach dem Stand der Technik erzielt wenden, -während bei Einstellung auf Heizen die in dem Heizkessel vorliegende Temperatur zur Verfugung steht. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr weiter Einstellbereich möglicher Sollwerttemperaturen. Abgesehen davon, daß die Anwendung ein und desselben Stoffes als Kältemittel und Heizfiuid von vornherein Vereinfachungen in der Wartung der Anlage mit sich bringt, kommen auch gegenüber bekannten Anlagen verschiedene Bauelemente in Fortfall, die sowohl für den Kältemittel- als auch für den Heizfluidkreislauf gesondert vorgesehen sein müßten.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Warm- und KaIfluftanlage in Blockschaltbilddarstellung zeigt.

Die in der Zeichnung veranschaulichte Anlage umfaßt in einem auf Sollwerttemreratur zu haltenden Raum einen mittels eines Ventilators 5 von einem Luftstrom durchsetzten Wärmetauscher 1.

In einem Kältemittelkreislauf umfaßt die Anlage einen Verdichter 19, einen Kondensator 31, ein Entspannungsventil Vl sowie den Wärmetauscher 1. In einem Hehfluidkreisiauf umfaßt die Anlage einen Heizkessel 23. eine Kesselspeisepumpe 47 sowie den Wärmetauscher 1. Ein Umschalter 13 dient zur wahlvveisen Einschaltung des Wärmetauschers 1 in den Kältemittel- oder Heizfluidkreislauf. Mit dem Verdichter 19 ist eine an den Heizkessel 23 angeschlossene Dampfmaschine 37 gekoppelt und vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse zu einem Turboverdichter vereinigt. Dies gilt auch für die Kesselspeisepumpe 47.

Parallel zu der Kesselspeisepumpe 47, welche einlaß- und auslaßseitig mit Rückschlagventilen V5, V6 versehen ist, umfaßt die Anlage eine mit einem E-Motor 49 mechanisch gekoppelte, ebenfalls einlaß- und auslaßseitig mit Rückschlagventilen Vl, VS versehene Umwälzpumpe 51. Die Ausgänge der Kesselspeisepumpe 47 bzw. des Rückschlagventils V 6 und der Umwälzpumpe 51 bzw. des Rückschlagventils V8 liegen über einen zweiten Weg eines Gegenströmcrs 41 an dem Heizkessel 23. Die Dampfmaschine 37 is» auslaßseitig über einen ersten Weg des Gegenströmers 41 an den Eingang des Kondensators 31 angeschlossen, an dem auch der Ausgang des Verdichters 'i> liegt.

Die Umwälzpumpe 51 bzw. der diese antreibende E-Mctor 49 ist mit einem Thermostatschalter 15 gekoppelt, welcher in dem auf Sollwerttemperatur zu !iahenden Raum angebracht ist.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der E-Motor 49 zusammen mit der Umwälzpumpe 51 und dem den Verdichter 19 sowie die Maschine 37 umfassenden Turboverdichter nebst der Kesselspeisepumpe 47 in einem gemeinsamen

ίο Gehäuse angeordnet und über eine (nicht veranschaulichte) Schaltkupplung mit dem Verdichter i9 bzw. der Dampfmaschine 37 zu verbinden. Die Schaltkupplung is; hierbei lediglich in einer von zwei möglichen Drehrichtungen des Ε-Motors ansprechend ausgebildet, und zwar in einer Richtung, welche der normalen Drehrichiung der Umwälzpumpe 51 entgegengerichtet ist. In dieser Betnebsstellung dient der E-Motor zum Anlaufenlassen der gesamten Anlage. Aährend bei normalem Betrieb der Umwälzpumpe 51 der Motor 49 von den Bauelementen 19, 37, 47 mciianisch getrennt ist.

In der veranschaulichten Einstellung des Umschalters 13 dient die Anlage zur Kühlung. Es liegt ein Kältemittelkreislauf vor, welcher folgende Bauelemente umfaßt: Den ^verdichter 19, den Kondensator 31, ein an dem Ausgang des Kondensators 31 angeordnetes Rückschlagventil V 4, das Entspannungsventil Vl, den Wärmetauscher 1, einen Teil b des Umschalters 13. Ferner liegt ein Arbeitsfluidkreislauf vor, welcher folgende Bauelemente umfaßt: Den Heizkessel 23, den Teil α des Umschalters 13, die Dampfmaschine 37, den ersten Weg des Gegenströmers 41, den Kondensator 31, das Rückschlagventil Vi, das Rückschlagventil VS, die Kcssel-Speisepumpe 47, das Rückschlagventil V6 und den zweiten Weg des Gegenströmers 41. Es wird also am Ausgang des Rückschlagventils V4 der Kältemittelkreislauf und der Arbeitsfluidkreisl^uf getrennt, wobei als Kältemittel dienendes Fluid durch den Wärmetauscher 1 verläuft, dort verdampft und unter Kühlung des auf Sollwerttemperatur zu haltenden Raumes diesem Wärme entzieht. Der andere Teil des am Ausgang des Rückschlagventils VA abgezweigten Fluids wirkt als Arbeitsfluß zum normalen Betrieb der Dampfmaschine 37. Die Kälteleistung kann durch ein Drosselventil V3 eingestellt werden.

Zur Umstellung auf Heizung wird der Umschalter 13 in eine Stellung gebracht, in welcher die Verbindung zwischen dem Heizkessel 23 sowie dem Einlaß der Dampfmaschine 37 und die Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 1 sowie dem Einlaß des Verdichters 19 unterbrochen und statt dessen der Heizkessel 23 unmittelbar mit dem Wärmetauscher 1 verbunden werden. Diese Betätigung des Umschalters 13 wird bei dein gezeigten Ausführungsbeispiel durch den Thermostatschalter 15 über eine mechanische Verbindung 17 bewirkt. Dadurch wird unter Abschaltung des Verdichters 19 sowie der Dampfmaschine 37 ein Heizfluidkreislauf über fol«

gende Bauelemente geschlossen: Den HeizKessel 23, den Umschalter 13, den Wärmetauscher 1, ein zu dem Entspannungsventil Vl antiparallel geschaltetes Nebenschluß-Rückschlagventil Vl, das Rückschlagventil Vl, die Umwälzpumpe 51, das Rückschlagventil V9, den zweiten Weg des Gegenströmers 41. Da wegen des Stillstandes der Dampfmaschine 37 und damit des Verdichters 19 auch die Kesselspeisepumpe 47 außer Betrieb ist, bewirkt die Umwälz-

pumpe 51 die Zufuhr von heißem Fluid aus dem Heizkessel 23 durch den Wärmetauscher 1.

In der gezeigten Weise läßt sich bei vorgegebener Sollwerttemperatur der zu beheizende Raum bezüglich seiner Temperatur in einem weiten Bereich von Außentemperaturen stabilisieren, oder es ist um' gekehrt möglich, bei vorgegebener Außentemperatur die Temperatur des Raumes inberhalb sehr weiter Grenzen (Betriebstemperatur des Heizkessels 23 bzw. Temperatur des im Kältemittelkreislauf verdampfen* ίο den Fluids innerhalb des Wärmetauscher« 1) .einzustellen.

In der Anlage wird bevorzugt ein Kältemittel ,und Heizfiuid verwendet, das eine organische Substtnft_v enthält und vorzugsweise aus einem fluorinierten Fluoralkyläther mit der Strukturformel

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besteht; in der Strukturformel stellt der Wert η einen Durchschnittswert dar, welcher der Erzeugung eines leichten Schmieröls im Betrieb entspricht, so daß alle von dem Fluid durchsetzten Bauelemente 19, 37, 47, 51 ausreichend geschmiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kombinierte Steuer- oder regelbare Warmund Kal'iluftanlage zur Aufrechterhaltung einer Sollwerttemperatur in einem Raum mit zumindest einem von Kältemittel und oder Heizfluid durchströmten, seitens eines Luftstromes durchsetzten Wärmetauscher, einem Kältemittelkreislauf umfassend einen Verdichter, einen Kondensator, ein Entspannungsventil sowie den Wärmetauscher, einem Heizfluidkreislauf umfassend zumindest einen Heizkessel, zumindest eine Kesselspeisepumpe sowie den Wärmetauscher und einem Umschalter zur wahlweisen Einschaltung des Wärmetauschers in den Kältemittel- oder Heizfluidkreislauf, wobei zumindest in Kühlstellung des Umschalters mit dem Verdichter eine an den Heizkessel angeschlossene Dampfmaschine p-?koppelt ift, dadurch gekennzeichnet, daß als Käliemittei und Heizfluid ein und derse be Stoff vorgesehen ist, daß die Dampfmaschine (37) auslaßseitig gemeinsam mit der Auslaßseite des Verdichters (19) an den Kondensator (31) angeschlossen ist, daß die Auslaßseite des Kondensators (31) sowohl mit dem Entspannungsventil (Fl) als auch mit der Kesselspeisepumpe (47) verbunden ist und daß in Heizstellung des Umschalters (13) sowohl der Kältemittelkreislauf als auch der Heizfluidkreislauf ebenfalls an -.'er Einlaßseite des Verdichters sowie der Dampfmaschine zv unterbrechen und statt dessen der Kesselauslaß unmittelbar mit dem Wärmetauscher (1) zu ver' inden ist, welcher über ein das Entspannungsventil überbrückendes Nebenschluß-Rückschlagventil (Vl) sowie die Kesselspeisepumpe an dem Heizkessel liegt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Kesselspeisepumpe, welche einlaß- und auslaßseitig mit Rückschlagventilen (VS, V 6) versehen ist, eine mit einem E-Motor (49) mechanisch gekoppelte, ebenfalls einlaß- und auslaßseitig mit Rückschlagventilen (F7, VS) versehene Umwälzpumpe (51) angeordnet ist.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (Sl) mit einem auf die Raumtemperatur ansprechenden Thermostatschalter (15) gekoppelt ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfmaschine (37) auslaßseitig an den Kondensator über einen ersten Weg eines Gegenströmers (41) angeschlossen ist, dessen zweiter Weg zwischen dem Auslaß der Kesselspeisepumpe (47) und dem Heizkessel (23) liegt.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Motor (49) zum Anlaufenlassen über eine Schaltkupplung mit dem Verdichter (19) sowie der Dampfmaschine (37) zu verbinden ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Motor (49) mit der Umwälzpumpe (51), der Kesselspeisepumpe (47), der Dampfmaschine (37) sowie dem Verdichter (19) zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist und daß die Schaltkupplung lediglich in einer von zwei möglichen Drehrichtungen des Ε-Motors ansprechend ausgebildet ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel und Heizfluid eine organische Substanz enthält und vorzugsweise aus einem fiuorinierten Fluoralkyläther mit der Strukturformel