DE202020104935U1

DE202020104935U1 - Wärmeübertragungskreislauf mit strömungsabhängigem Wärmetauscher

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Publication number: DE202020104935U1
Application number: DE202020104935.6U
Authority: DE
Original assignee: Trane International Inc
Current assignee: Trane International Inc
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: US20210063092A1; CN213273297U

Abstract

Wärmeübertragungskreislauf, der in mindestens einem ersten Modus und einem zweiten Modus betreibbar ist, wobei der Wärmeübertragungskreislauf umfasst:
einen Verdichter zum Verdichten eines Arbeitsfluids;
einen Expander zum Expandieren des Arbeitsfluids;
einen ersten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsfluid und einem ersten Prozessfluid, wobei der erste Wärmetauscher mehrere Wärmetauscherschlangen umfasst, wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen fließt, wobei das erste Prozessfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen parallel fließt;
einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsfluid und einem zweiten Prozessfluid,
ein Umkehrventil, das eingerichtet ist, um eine Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher zu ändern; und
mehrere Ventile, die eingerichtet sind, um das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers basierend auf der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher zu leiten,
wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen in Reihe strömt, wenn die Strömungsrichtung eine erste Richtung ist, und wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen parallel strömt, wenn die Strömungsrichtung eine zweite Richtung ist.

Description

GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Wärmeübertragungskreisläufe, die in Heiz-, Belüftungs-, Klimaanlagen- und Kühlsystemen (HVACR-Systemen) verwendet werden. Insbesondere betrifft diese Offenbarung Wärmetauscher in W ärmeübertragu ngskreisläufen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
HVACR-Systeme werden im Allgemeinen verwendet, um einen geschlossenen Raum (z. B. einen Innenraum eines Geschäftsgebäudes oder Wohngebäudes, einen Innenraum einer gekühlten Transporteinheit oder dergleichen) zu beheizen, zu kühlen und/oder zu belüften. Ein HVACR-System kann einen Wärmeübertragungskreislauf umfassen, der ein Arbeitsfluid verwendet, um für einen Bereich gekühlte oder erwärmte Luft bereitzustellen. Das HVACR-System kann einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten Wärmetauscher umfassen. Ein Prozessfluid strömt durch den ersten Wärmetauscher und wird durch das Arbeitsfluid erwärmt oder gekühlt. Das erwärmte oder gekühlte Prozessfluid wird dann verwendet, um den geschlossenen Raum zu wärmen oder zu kühlen. Ein anderes Prozessfluid kann durch den zweiten Wärmetauscher strömen und das Arbeitsfluid erwärmen und/oder kühlen. Der Wärmeübertragungskreislauf kann eingerichtet sein, um in mehreren Modi betrieben zu werden. Eine Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch jeden Wärmetauscher kann sich basierend auf dem Modus des Wärmeübertragungskreislaufs verändern.
KURZFASSUNG
Ein Heiz-, Belüftungs-, Klimaanlagen- und Kühlsystem (HVACR-System) kann einen Wärmeübertragungskreislauf umfassen, der eingerichtet ist, um ein Prozessfluid (z. B. Luft, Wasser und/oder Glykol oder dergleichen) zu erwärmen und/oder zu kühlen. Ein Arbeitsfluid zirkuliert durch den Wärmeübertragungskreislauf. Ein anderes Prozessfluid wird verwendet, um dem Arbeitsfluid Wärme zu entziehen und/oder zuzuführen. Der Wärmeübertragungskreislauf umfasst einen Verdichter zum Verdichten des Arbeitsfluids und einen Expander zum Expandieren des Arbeitsfluids.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertragungskreislauf einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher und mehrere Ventile. Der erste Wärmetauscher ist eingerichtet, um Wärme zwischen dem Arbeitsfluid und einem ersten Prozessfluid auszutauschen. Der erste Wärmetauscher umfasst mehrere Wärmetauscherschlangen. Das Arbeitsfluid strömt durch die Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers. Das erste Prozessfluid strömt, getrennt von dem Arbeitsfluid, parallel durch die Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers.
Die Ventile sind eingerichtet, um das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers basierend auf einer Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher zu leiten. Wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher in einer ersten Richtung strömt, strömt das Arbeitsfluid durch seine Wärmetauscherschlangen in Reihe. Wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher in einer zweiten Richtung strömt, strömt das Arbeitsfluid durch seine Wärmetauscherschlangen parallel.
In einer Ausführungsform ist die zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung.
In einer Ausführungsform ist der Wärmeübertragungskreislauf eingerichtet, um in mindestens einem ersten Modus und einem zweiten Modus betrieben zu werden. In einer Ausführungsform strömt das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher in der ersten Richtung, wenn der erste Modus vorliegt, und es strömt durch den ersten Wärmetauscher in der zweiten Richtung, wenn der zweite Modus vorliegt.
In einer Ausführungsform ist der erste Modus ein Kühlmodus und der zweite Modus ein Wärmepumpmodus.
In einer Ausführungsform strömt das Prozessfluid, getrennt von dem Arbeitsfluid, durch den zweiten Wärmetauscher. Das zweite Prozessfluid ist das Prozessfluid, das durch den Wärmeübertragungskreislauf zu erwärmen und/oder kühlen ist. Der Wärmeübertragungskreislauf ist eingerichtet, um das zweite Prozessfluid in dem Kühlmodus mit dem Arbeitsfluid zu kühlen und das zweite Prozessfluid in dem Wärmepumpmodus mit dem Arbeitsfluid zu erwärmen.
In einer Ausführungsform ist das erste Prozessfluid das andere Prozessfluid. Das andere Prozessfluid wird durch das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus erwärmt und in dem Wärmepumpmodus gekühlt.
In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Ventile zwei oder mehr Rückschlagventile. In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Ventile ein Dreiwegeventil.
In einer Ausführungsform umfassen die mehreren Ventile ein Steuerventil.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertragungskreislauf eine Steuerung, die das Steuerventil steuert.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertragungskreislauf ein Umkehrventil. Das Umkehrventil ist eingerichtet, um die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher zu ändern.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmeübertragungskreislaufs ein Betreiben in einem ersten Modus und ein Betreiben in einem zweiten Modus. In dem ersten Modus wird Arbeitsfluid in einem Verdichter verdichtet und durch einen ersten Wärmetauscher in einer ersten Richtung geleitet. Der erste Wärmetauscher umfasst mehrere Wärmetauscherschlangen. Das Arbeitsfluid strömt durch den ersten Wärmetauscher in der ersten Richtung, indem es durch die Wärmetauscherschlangen in Reihe strömt. In dem zweiten Modus wird das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher in einer zweiten Richtung geleitet. Das Arbeitsfluid strömt durch den ersten Wärmetauscher in der zweiten Richtung, indem es durch die Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers parallel strömt.
Figurenliste
Sowohl beschriebene als auch andere Merkmale, Aspekte und Vorteile eines Wärmeübertragungskreislaufs und von Verfahren zum Betreiben eines Wärmeübertragungskreislaufs werden besser durch die folgenden Zeichnungen hervorgehen:

1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines W ärmeübertragu ngskreislaufs.
2A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 1 in einem Kühlmodus gemäß einer Ausführungsform.
2B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 1 in einem Wärmepumpmodus gemäß einer Ausführungsform.
3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines W ärmeübertragu ngskreislaufs.
4A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 3 in einem Kühlmodus gemäß einer Ausführungsform.
4B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 3 in einem Wärmepumpmodus gemäß einer Ausführungsform.
5 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines W ärmeübertragu ngskreislaufs.
6A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 5 in einem Kühlmodus gemäß einer Ausführungsform.
6B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 5 in einem Wärmepumpmodus gemäß einer Ausführungsform.
7 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines W ärmeübertragu ngskreislaufs.
8A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 7 in einem Kühlmodus gemäß einer Ausführungsform.
8B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 7 in einem Wärmepumpmodus gemäß einer Ausführungsform.
9 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines W ärmeübertragu ngskreislaufs.
10A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 9 in einem Kühlmodus gemäß einer Ausführungsform.
10B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs in 9 in einem Wärmepumpmodus gemäß einer Ausführungsform.
11 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Wärmeübertragungskreislaufs. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf ähnliche Merkmale.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Heiz-, Belüftungs-, Klimaanlagen- und Kühlsystem („HVACR“) ist im Allgemeinen eingerichtet, um einen geschlossenen Raum (z. B. einen Innenraum eines Geschäftsgebäudes oder Wohngebäudes, einen Innenraum einer gekühlten Transporteinheit oder dergleichen) zu beheizen und/oder zu kühlen. Das HVACR-System umfasst einen Wärmeübertragungskreislauf zum Erwärmen oder Kühlen eines ersten Prozessfluids (z. B. Luft, Wasser und/oder Glykol oder dergleichen). Ein Arbeitsfluid strömt durch den Wärmeübertragungskreislauf und erwärmt und/oder kühlt das erste Prozessfluid. Der Wärmeübertragungskreislauf kann eingerichtet sein, sodass er mehrere Modi aufweist. Der Wärmeübertragungskreislauf kühlt das erste Prozessfluid in einem Kühlmodus und erwärmt das erste Prozessfluid in einem Wärmepumpmodus. Das erste Prozessfluid kann den geschlossenen Raum direkt oder indirekt beheizen und/oder kühlen. Zum Beispiel kann ein indirektes Beheizen und/oder Kühlen umfassen, dass ein Arbeitsfluid das erste Prozessfluid erwärmt und/oder kühlt und das gekühlte/erwärmte erste Prozessfluid ein Zwischenfluid (z. B. Luft, Wasser und/oder Glykol oder dergleichen) erwärmt, welches den geschlossenen Raum erwärmt und/oder kühlt.
Ein zweites Prozessfluid (z. B. Luft, Wasser und/oder Glykol oder dergleichen) kann verwendet werden, um dem Wärmeübertragungskreislauf Wärme zu entziehen und/oder zuzuführen. Das zweite Prozessfluid absorbiert Wärme von dem Arbeitsfluid und/oder stellt ihm Wärme bereit. Das zweite Prozessfluid kann das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus kühlen und in dem Wärmepumpmodus erwärmen.
Der Wärmeübertragungskreislauf umfasst einen Wärmetauscher, der mehrere Wärmetauscherschlangen umfasst. Das Arbeitsfluid strömt durch den Wärmetauscher. Das erste Prozessfluid oder das zweite Prozessfluid strömt auch, getrennt von dem Arbeitsfluid, durch den Wärmetauscher. Das Arbeitsfluid und das erste/zweite Prozessfluid strömen durch jede Schlange in dem Wärmetauscher. Das Arbeitsfluid strömt in unterschiedlichen Richtungen durch den Wärmetauscher, wenn er in einem Kühlmodus und in einem Wärmepumpmodus betrieben wird.
Wenn er in einem Modus betrieben wird, strömt das Arbeitsfluid in einer Richtung durch den Wärmetauscher, und er kann als Kondensator für das Arbeitsfluid betrieben werden. Wenn er in einem anderen Modus betrieben wird, strömt das Arbeitsfluid in einer anderen Richtung durch den Wärmetauscher, und er kann als Verdampfer für das Arbeitsfluid betrieben werden.
Vorangehend ist das Arbeitsfluid in der gleichen Weise durch die Wärmetauscherschlange(n) geströmt, ausgenommen in einer entgegengesetzten Richtung. Dies kann dazu führen, dass der Wärmetauscher einen nicht idealen Druckabfall (Druckabfälle) aufweist, wenn er als Kondensator oder als Verdampfer betrieben wird, und dies kann dazu führen, dass der Wärmetauscher einen nicht idealen Druckabfall bei beiden Betrieben aufweist. Der (die) nicht ideale(n) Druckabfall (Druckabfälle) verursachen, dass der Wärmetauscher in mindestens einem Modus weniger effizient betrieben wird. Im Gegensatz dazu ermöglicht ein idealer Druckabfall, dass der Wärmetauscher effizienter betrieben wird. Zum Beispiel hatte der Wärmetauscher einen idealen Druckabfall, wenn er als Kondensator betrieben wird, hingegen einen nicht idealen Druckabfall, wenn er als Verdampfer betrieben wird. Der Wärmetauscher hatte beispielsweise einen nicht idealen Druckabfall als Verdampfer und einen nicht idealen Druckabfall als Kondensator, der Betrag, um den jeder Druckabfall von seinem idealen Druckabfall variiert, kann jedoch minimiert werden.
Offenbarte Ausführungsformen betreffen einen Wärmeübertragungskreislauf und Verfahren zum Betreiben eines Wärmeübertragungskreislaufs, der Arbeitsfluid unterschiedlich durch die Wärmetauscherschlangen des Wärmetauschers basierend auf seinen Strömungsrichtungen leitet, um einen idealen Druckabfall in beiden Strömungsrichtungen zu erzielen.
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Wärmeübertragungskreislaufs 1. In einer Ausführungsform wird der Wärmeübertragungskreislauf 1 als HVACR-System verwendet. Der Wärmeübertragungskreislauf 1 umfasst einen Verdichter 10, einen ersten Wärmetauscher 20, eine Expansionsvorrichtung 50, einen zweiten Wärmetauscher 60, ein Umkehrventil 70 und eine Steuerung 90. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 1 verändert sein, um zusätzliche Komponenten, wie etwa zum Beispiel einen Economizer-Wärmetauscher, ein oder mehrere zusätzliche Ventile, Sensoren (z. B. einen Strömungssensor, einen Temperatursensor), einen Aufnahmetank oder dergleichen, aufzuweisen.
Die Komponenten des Wärmeübertragungskreislaufs 1 sind fluidverbunden. Der Wärmeübertragungskreislauf 1 umfasst einen umkehrbaren Hauptströmungsweg 5 für das Arbeitsfluid. Das Umkehrventil 70 steuert die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den umkehrbaren Hauptströmungsweg 5. Der umkehrbare Hauptströmungsweg 5 erstreckt sich von dem Umkehrventil 70 durch den ersten Wärmetauscher 20, die Expansionsvorrichtung 50, den zweiten Wärmetauscher 60 und zurück zu dem Umkehrventil 70. In einer Ausführungsform kann das Umkehrventil 70 ein Vierwegeventil sein. Das Umkehrventil 70 in 1 ist eine einzelne Einheit. In einer Ausführungsform kann das Umkehrventil 70 jedoch durch ein Steuerventil (mehrere Steuerventile) gebildet sein.
In den Figuren sind zum besseren Verständnis gepunktete Linien vorgesehen, um anzugeben, dass Fluid durch einige Komponenten (z. B. den ersten Wärmetauscher 20, den zweiten Wärmetauscher 60) fließt, und sie sollen in den einzelnen Komponenten keine spezifische Strecke spezifizieren. Gestrichelte gepunktete Linien sind in den Figuren vorgesehen, um elektronische Kommunikationen zwischen unterschiedlichen Merkmalen zu veranschaulichen. Gestrichelte Linien sind vorgesehen, um Durchgänge zu veranschaulichen, die in einem spezifischen Modus des Wärmeübertragungskreislaufs gesperrt sind.
Der Verdichter 10 umfasst einen Ansaugeinlass 12 und einen Abgabeauslass 14. Arbeitsfluid wird durch den Ansaugeinlass 12 angesaugt, durch den Verdichter 10 verdichtet und dann als verdichtetes Arbeitsfluid aus dem Abgabeauslass 14 abgegeben. Das Umkehrventil 70 ist mit dem Ansaugeinlass 12 des Verdichters 10, dem Abgabeauslass 14 des Verdichters 10, dem ersten Wärmetauscher 20 und dem zweiten Wärmetauscher 60 fluidverbunden. Das Umkehrventil 70 steuert, ob das verdichtete Arbeitsfluid zuerst von dem Abgabeauslass 14 zu dem ersten Wärmetauscher 20 oder von dem Abgabeauslass 14 zu dem zweiten Wärmetauscher 60 strömt.
Ein erstes Prozessfluid PF₁ strömt durch den ersten Wärmetauscher 20 getrennt von dem Arbeitsfluid. Der erste Wärmetauscher 20 ermöglicht, dass das Arbeitsfluid und das erste Prozessfluid PF₁ in einer Wärmeübertragungsbeziehung stehen, ohne sich physisch zu vermischen, während sie jeweils durch den ersten Wärmetauscher 20 strömen. Während das Arbeitsfluid und das erste Prozessfluid PF₁ durch den ersten Wärmetauscher 20 strömen, tauschen das Arbeitsfluid und das erste Prozessfluid PF₁ Wärme aus, was die Temperaturen des Arbeitsfluids und des ersten Prozessfluids PF₁ beeinflusst. In einer Ausführungsform kann das erste Prozessfluid PF₁ Luft, Wasser und/oder Glykol oder dergleichen sein, welches geeignet ist, um Wärme an das Arbeitsfluid und den Wärmeübertragungskreislauf 1 und/oder davon weg zu übertragen. Zum Beispiel kann das erste Prozessfluid PF₁ Umgebungsluft von einer Außenatmosphäre, Wasser, das als heißes Wasser erwärmt wird, oder ein beliebiges geeignetes Fluid zum Übertragen von Wärme von dem und/oder an den Wärmeübertragungskreislauf 1 sein. In einer Ausführungsform kann der erste Wärmetauscher 20 ein Außenwärmetauscher sein.
Ein zweites Prozessfluid PF₂ strömt durch den zweiten Wärmetauscher 60 getrennt von dem Arbeitsfluid. Der zweite Wärmetauscher 60 ermöglicht, dass das Arbeitsfluid und das zweite Prozessfluid PF₂ innerhalb des zweiten Wärmetauschers 60 in einer Wärmeübertragungsbeziehung stehen, ohne sich physisch zu vermischen. Während das Arbeitsfluid und das zweite Prozessfluid PF₂ durch den zweiten Wärmetauscher 60 strömen, tauschen das Arbeitsfluid und das zweite Prozessfluid PF₂ Wärme aus, was die Temperaturen des Arbeitsfluids und des zweiten Prozessfluids PF₂ beeinflusst. In einer Ausführungsform ist das zweite Prozessfluid PF₂ Luft, die durch das HVACR-System erwärmt oder gekühlt und in den zu klimatisierenden geschlossenen Raum entlüftet wird. In einer Ausführungsform ist das zweite Prozessfluid PF₂ ein Zwischenfluid (z. B. Wasser und/oder Glykol, Wärmeübertragungsfluid oder dergleichen) und das erwärmte oder gekühlte zweite Prozessfluid PF₂ wird durch das HVACR-System verwendet, um Luft zu erwärmen oder zu kühlen, die in den geschlossenen Raum entlüftet wird.
Die Expansionsvorrichtung 50 befindet sich zwischen dem ersten Wärmetauscher 20 und dem zweiten Wärmetauscher 60 in dem umkehrbaren Hauptströmungsweg 5. Das Arbeitsfluid, das zu der Expansionsvorrichtung 50 strömt, ist flüssig oder größtenteils flüssig. Die Expansionsvorrichtung 50 ermöglicht es dem Arbeitsfluid, zu expandieren. Die Expansion führt dazu, dass die Temperatur des Arbeitsfluids erheblich abnimmt. In einer Ausführungsform ist das Arbeitsfluid in einer gemischten Phase, nachdem es die Expansionsvorrichtung 50 durchlaufen hat. Das gasförmige/flüssige Arbeitsfluid weist eine niedrigere Temperatur auf, nachdem es durch die Expansionsvorrichtung 50 expandiert wurde. Eine „Expansionsvorrichtung“, wie hierin beschrieben, kann auch als Expander bezeichnet werden. In einer Ausführungsform kann der Expander 50 ein Expansionsventil, eine Expansionsplatte, ein Expansionsgefäß, eine Öffnung oder dergleichen oder ein anderer derartiger Expansionsmechanismustyp sein. Es ist zu beachten, dass der Expander 50 ein beliebiger Expandertyp sein kann, der in dem Gebiet zum Expandieren eines Arbeitsfluids verwendet wird, um eine Verringerung der Temperatur des Arbeitsfluids zu veranlassen.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertragungskreislauf 1 einen ersten Modus und einen zweiten Modus. Der Wärmeübertragungskreislauf 1 kann in einem ersten Modus oder einem zweiten Modus in Abhängigkeit von dem gewünschten Erwärmen/Kühlen des zweiten Prozessfluids PF₂ betrieben werden. Der Wärmeübertragungskreislauf 1 ist eingerichtet, um zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus darauf basierend umzuschalten, ob das zweite Prozessfluid PF₂ zu kühlen oder zu erwärmen ist. Zum Beispiel könnte erwünscht sein, dass der Wärmeübertragungskreislauf 1 das zweite Prozessfluid PF₂ unter Bedingungen von kälteren Temperaturen (z. B. im Winter) erwärmt und das zweite Prozessfluid PF₂ unter Bedingungen wärmerer Temperaturen (z. B. im Sommer) kühlt. In einer Ausführungsform schaltet der Wärmeübertragungskreislauf 1 zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus durch das Umkehrventil 70 um, welches die Strömungsrichtung durch den umkehrbaren Hauptströmungsweg 5 ändert.
In dem ersten Modus wird der Wärmeübertragungskreislauf 1 als Kühlsystem (z. B. Fluidkühler eines HVACR-Systems, Klimaanlagensystem oder dergleichen) betrieben, welches das zweite Prozessfluid PF₂ kühlt. In einer Ausführungsform kann der erste Modus ein Kühlmodus sein. In dem Kühlmodus leitet das Umkehrventil 70 das verdichtete Arbeitsfluid in einer ersten Stellung von dem Verdichter 10 zu dem ersten Wärmetauscher 20. In der ersten Stellung leitet das Umkehrventil 70 das Arbeitsfluid auch von dem zweiten Wärmetauscher 60 zurück zu dem Verdichter 10. Der Betrieb des Wärmeübertragungskreislaufs 1 in dem Kühlmodus wird im Folgenden ausführlicher in Bezug auf 2A erörtert.
In dem zweiten Modus wird der Wärmeübertragungskreislauf 1 als Wärmepumpsystem betrieben, welches das zweite Prozessfluid PF₂ erwärmt. In einer Ausführungsform kann der zweite Modus ein Wärmepumpmodus sein. In dem zweiten Modus leitet das Umkehrventil 70 das verdichtete Arbeitsfluid in einer zweiten Stellung von dem Verdichter 10 zu dem zweiten Wärmetauscher 60. In der zweiten Stellung leitet das Umkehrventil 70 das Arbeitsfluid auch von dem ersten Wärmetauscher zurück zu dem Ansaugeinlass 112 des Verdichters 110. Der Betrieb des Wärmeübertragungskreislaufs 1 in dem Wärmepumpmodus wird im Folgenden ausführlicher in Bezug auf 2B erörtert.
Der Wärmetauscher 20 in 1 ist als einzelne Einheit gezeigt, welche die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B umfasst. Der erste Wärmetauscher 20 kann in einer Ausführungsform jedoch mehrere getrennte Einheiten umfassen, die jeweils eine Wärmetauscherschlange 22A, 22B umfassen und welchen das erste Prozessfluid PF₁ parallel zugeführt wird.
In einer Ausführungsform umfasst jede Wärmetauscherschlange 22A, 22B Durchgänge (nicht gezeigt), durch welche das erste Prozessfluid PF₁ strömt, und unterschiedliche Durchgänge (nicht gezeigt), durch welche das Arbeitsfluid strömt. Das Arbeitsfluid und das erste Prozessfluid PF₁ können Wärme durch das Material der Durchgänge austauschen. Zum Beispiel könnte das Arbeitsfluid in einer Ausführungsform der Wärmetauscherschlange 22A, 22B durch Röhren (nicht gezeigt) strömen und das erste Prozessfluid PF₁ könnte um die Außenseiten der Röhren strömen.
Das Arbeitsfluid strömt basierend auf einer Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher 20 unterschiedlich durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B. In einer Ausführungsform kann die Strömungsrichtung zwischen unterschiedlichen Modi des Wärmeübertragungskreislaufs 1 unterschiedlich sein. In einer Ausführungsform umfasst der umkehrbare Hauptströmungsweg 5 drei Abzweigungen 28A, 28B, 28C zum Leiten des Arbeitsfluids durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B des Wärmetauschers. Zusätzlich zu den hierin erörterten Komponenten können der umkehrbare Hauptströmungsweg 5 und seine Abzweigungen 28A, 28B und 28C unter Verwendung eines oder mehrerer Rohre gebildet sein. Der umkehrbare Hauptströmungsweg 5 teilt sich in drei Abzweigungen 28A, 28B, 28C auf, bevor die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B und die drei Abzweigungen 28A, 28B und 28C nach den Wärmetauscherschlangen 22A, 22B wieder zusammenlaufen. Die drei Abzweigungen 28A, 28B, 28C laufen zwischen dem Umkehrventil 70 und dem Expander 50 auseinander und wieder zusammen. In einer Ausführungsform sind die Abzweigungen 28A, 28B, 28C vor einem Zusammenlaufen auch durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B fluidverbunden. In einer Ausführungsform sind die erste Abzweigung 28A und die zweite Abzweigung 28B vor einem Zusammenlaufen durch die zweite Wärmetauscherschlange 22B fluidverbunden und sind die zweite Abzweigung 28B und die dritte Abzweigung 28C durch die erste Wärmetauscherschlange 22A fluidverbunden. In einer Ausführungsform umfassen die Abzweigungen 28A, 28B, 28C keine Wärmetauscherschlangen 22A, 22B.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertragungskreislauf Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, die eingerichtet sind, um das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 22A, 22B in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher 20 parallel oder in Reihe zu leiten. In einer Ausführungsform umfasst jede der Abzweigungen 28A, 28B, 28C mindestens zwei der Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42. Das Arbeitsfluid strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 22A, 22B in Reihe, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 1 in dem Kühlmodus betrieben wird, und es strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 22A, 22B parallel, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 1 in dem Wärmepumpmodus betrieben wird.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 Rückschlagventile. Rückschlagventile ermöglichen nur, dass Fluid in einer Richtung durch das Ventil strömt. Die Rückschlagventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 leiten das Arbeitsfluid passiv. Die Rückschlagventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 können die gewünschte Führung des Arbeitsfluids in Reihe/parallel durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B bereitstellen, ohne zusätzliche aktive Steuerungen zu erfordern. In einer Ausführungsform können ein oder mehrere der Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 (ein) Steuerventil(e) sein und eine Steuerung (z. B. die Steuerung 90) kann eingerichtet sein, um das (die) Ventil(e) zu schließen oder zu öffnen, um das Arbeitsfluid, wie im Folgenden beschrieben, jeweils zu sperren und/oder durchzulassen.
In einer Ausführungsform steuert die Steuerung 90 das Umkehrventil 70. Wenn ein anderer Modus für den Wärmeübertragungskreislauf 1 erwünscht ist, kann die Steuerung 90 die Stellung des Umkehrventils 70 verändern. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 90 die Steuerung des HVACR-Systems sein. In einer Ausführungsform umfasst die Steuerung 90 einen Speicher (nicht gezeigt) zum Speichern von Informationen und einen Prozessor (nicht gezeigt). Die in 1 gezeigte und im Folgenden beschriebene Steuerung 90 wird als Einzelkomponente beschrieben/gezeigt. Es ist jedoch zu beachten, dass eine „Steuerung“, wie in den Figuren gezeigt und hierin beschrieben, in einer Ausführungsform mehrere diskrete oder miteinander verbundene Komponenten sein können, welche einen Speicher (nicht gezeigt) und einen Prozessor (nicht gezeigt) umfassen.
Der in 1 gezeigte Wärmetauscher 20 umfasst die zwei Wärmetauscherschlangen 22A, 22B. Es ist jedoch zu verstehen, dass der Wärmetauscher 20 in einer Ausführungsform mehr als zwei Wärmetauscherschlangen 22A, 22B aufweisen kann. In einer derartigen Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 1 mehrere Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 und Abzweigungen 28A, 28B, 28C umfassen, sodass das Arbeitsfluid durch jede der zusätzlichen Wärmetauscherschlangen angemessen parallel/in Reihe geleitet wird, wie hierin erörtert.
2A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 1, wenn er in dem Kühlmodus betrieben wird. Der Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 1 ist in fetten Linien gezeigt. Gestrichelte Linien veranschaulichen in dem Umkehrventil 70 die Strömungswege, die geschlossen sind. In dem Kühlmodus strömt verdichtetes Arbeitsfluid von dem Abgabeauslass 14 des Verdichters 10 durch das Umkehrventil 70 zu dem ersten Wärmetauscher 20, von dem ersten Wärmetauscher zu dem Expander 50, von dem Expander 50 zu dem zweiten Wärmetauscher 60 und von dem zweiten Wärmetauscher 60 durch das Umkehrventil 70 zu dem Ansaugeinlass 12 des Verdichters 10. Das Arbeitsfluid strömt von dem Umkehrventil 70 durch den ersten Wärmetauscher 20 in einer ersten Richtung D₁ zu dem Expander 50.
In dem Kühlmodus absorbiert das erste Prozessfluid PF₁, das durch den ersten Wärmetauscher 20 strömt, Wärme von dem Arbeitsfluid, was das Arbeitsfluid kühlt, während es durch den ersten Wärmetauscher 20 strömt. Der erste Wärmetauscher 20 wird in dem Kühlmodus als Kondensator betrieben, der das Arbeitsfluid, das durch den ersten Wärmetauscher 20 strömt, zumindest teilweise kondensieren lässt. Das gasförmige/flüssige Arbeitsfluid 20 wird dann in dem Expander 50 expandiert, was das Arbeitsfluid weiter abkühlen lässt. Das gasförmige/flüssige Arbeitsfluid läuft dann durch den zweiten Wärmetauscher 60. Das kältere Arbeitsfluid, das durch den zweiten Wärmetauscher 60 strömt, absorbiert Wärme von dem zweiten Prozessfluid PF₂, was das zweite Prozessfluid, das durch den zweiten Wärmetauscher 60 strömt, kühlt. Der zweite Wärmetauscher 60 wird in dem Kühlmodus als Verdampfer betrieben, der das Arbeitsfluid, das durch den zweiten Wärmetauscher 60 fließt, größtenteils oder vollständig verdampfen lässt.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 derart eingerichtet, dass das durch den ersten Wärmetauscher 20 in der ersten Strömungsrichtung D₁ strömende Arbeitsfluid in dem Kühlmodus durch seine Wärmetauscherschlangen 22A, 22B in Reihe strömt. In einer Ausführungsform strömt das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B in Reihe, wenn der Wärmetauscher 20 als Kondensator betrieben wird. In einer Ausführungsform stellen die Wärmetauscherschlangenreihen einen idealen Druckabfall bereit, um einen Kondensator mit hoher Effizienz zu betreiben. Der erste Wärmetauscher 20 kann vorteilhafterweise eine höhere Effizienz in dem Kühlmodus aufweisen, wenn er als Kondensator durch das Arbeitsfluid betrieben wird, das durch seine Wärmetauscherschlangen 22A, 22B in Reihe strömt.
In einer Ausführungsform läuft das Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 22A, es läuft durch die zweite Wärmetauscherschlange 22B und dann strömt es zu dem Expander 50. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B parallel. Ein Teil des ersten Prozessfluids PF₁ strömt durch die erste Wärmetauscherschlange 22A und ein anderer Teil des ersten Prozessfluids PF₁ strömt durch die zweite Wärmetauscherschlange 22B.
In einer Ausführungsform verhindern die Ventile 30, 32, 36, 40, dass das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B parallel strömt oder eine oder mehrere der Wärmetauscherschlangen 22A, 22B umgeht. In einer Ausführungsform leiten sieben Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B des ersten Wärmetauschers 20. Die Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 befinden sich jeweils zwischen dem Umkehrventil 70 und dem Expander 50. Das durch den ersten Wärmetauscher 20 in der ersten Richtung strömende Arbeitsfluid strömt durch drei der Ventile 38, 40, 42 und vier der Ventile 30, 32, 34, 36 sperren das Arbeitsfluid.
Wie in 2A gezeigt, sperren jeweils ein erstes Ventil 30, ein zweites Ventil 32, ein drittes Ventil 34 und ein viertes Ventil 36 das Arbeitsfluid, wenn das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus durch den ersten Wärmetauscher 20 in der ersten Richtung D₁ strömt. Das Arbeitsfluid strömt durch ein fünftes Ventil 38, ein sechstes Ventil 40 und ein siebtes Ventil 42. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 28A das erste Ventil 30 und das siebte Ventil 42; die zweite Abzweigung 28B umfasst das zweite Ventil 32, das dritte Ventil 34 und das sechste Ventil 40; und die dritte Abzweigung 28C umfasst das vierte Ventil 36 und das fünfte Ventil 38.
Das erste Ventil 30 befindet sich zwischen dem Umkehrventil 70 und der zweiten Wärmetauscherschlange 22B. Das erste Ventil 30 befindet sich auch zwischen dem Umkehrventil 70 und dem fünften Ventil 38. Das erste Ventil 30 ist in dem Kühlmodus stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 22A, 22B und stromabwärts von den Wärmetauscherschlangen 22A, 22B verbunden. Das erste Ventil 30 verhindert in dem Kühlmodus, dass von dem Umkehrventil 70 strömendes Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B umgeht.
Das zweite Ventil 32 befindet sich zwischen dem Umkehrventil 70 und der ersten Wärmetauscherschlange 22A und zwischen dem Umkehrventil 70 und der zweiten Wärmetauscherschlange 22B. Das zweite Ventil 32 befindet sich auch zwischen dem Umkehrventil 70 und dem siebten Ventil 42. Das zweite Ventil 32 ist in dem Kühlmodus stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 22A, 22B und stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 22B verbunden. Das zweite Ventil 32 verhindert in dem Kühlmodus, dass von dem Umkehrventil 70 strömendes Arbeitsfluid zu der zweiten Wärmetauscherschlange 22B strömt und die erste Wärmetauscherschlange 22A umgeht.
Das dritte Ventil 34 befindet sich zwischen der zweiten Wärmetauscherschlange 22B und dem Expander 50. Das dritte Ventil 34 befindet sich auch zwischen dem zweiten Ventil 32 und dem Expander 50 sowie zwischen dem sechsten Ventil 40 und dem Expander 50. In dem Kühlmodus ist das dritte Ventil 34 stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 22B und stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 22A verbunden und es ist stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 22B verbunden. In dem Kühlmodus verhindert das dritte Ventil, dass das Arbeitsfluid, nachdem es durch die erste Wärmetauscherschlange 22A gelaufen ist, die zweite Wärmetauscherschlange 22B umgeht.
Das vierte Ventil 36 befindet sich zwischen der ersten Wärmetauscherschlange 22A und dem Expander 50. Das vierte Ventil 36 befindet sich auch zwischen dem fünften Ventil 38 und dem Expander 50. Das vierte Ventil 36 ist in dem Kühlmodus stromaufwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 22A und stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 22B verbunden. Das vierte Ventil 36 verhindert in dem Kühlmodus, dass von dem Umkehrventil 70 strömendes Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B umgeht.
Das fünfte Ventil 38 befindet sich zwischen dem Umkehrventil 70 und der ersten Wärmetauscherschlange 38. Das fünfte Ventil 38 befindet sich auch zwischen dem Umkehrventil 70 und dem vierten Ventil 36. In dem Kühlmodus befindet sich das fünfte Ventil 38 stromaufwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 22A und das Arbeitsfluid strömt durch das fünfte Ventil 38, bevor es durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B strömt.
Das sechste Ventil 40 befindet sich zwischen der ersten Wärmetauscherschlange 22A und der zweiten Wärmetauscherschlange 22B. Das sechste Ventil 40 befindet sich auch zwischen dem zweiten Ventil 32 und dem dritten Ventil 34. In dem Kühlmodus befindet sich das sechste Ventil 40 stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 22A und stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 22B und das Arbeitsfluid strömt durch das fünfte Ventil 38 nach der ersten Wärmetauscherschlange 22A und vor der zweiten Wärmetauscherschlange 22B.
Das siebte Ventil 42 befindet sich zwischen der zweiten Wärmetauscherschlange 22B und dem Expander 50. Das siebte Ventil 42 befindet sich auch zwischen dem ersten Ventil 30 und dem Expander 50. In dem Kühlmodus befindet sich das siebte Ventil 42 stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 22B und das Arbeitsfluid strömt durch das siebte Ventil 42, nachdem es durch die erste Wärmetauscherschlange 22A und die zweite Wärmetauscherschlange 22B geströmt ist.
2B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 1, wenn er in dem Wärmepumpmodus betrieben wird. Der Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 1 ist in fetten Linien gezeigt. Gestrichelte Linien veranschaulichen in dem Umkehrventil 70 die Strömungswege, die geschlossen sind. Verdichtetes Arbeitsfluid strömt von dem Abgabeauslass 14 des Verdichters 10 durch das Umkehrventil 70 zu dem zweiten Wärmetauscher 60, von dem zweiten Wärmetauscher 60 zu dem Expander 50, von dem Expander 50 zu dem ersten Wärmetauscher 20 und von dem ersten Wärmetauscher 20 durch das Umkehrventil 70 zu dem Ansaugeinlass 12 des Verdichters 10. Das Arbeitsfluid strömt von dem Expander 50 durch den ersten Wärmetauscher 20 in einer zweiten Richtung D₂ zu dem Umkehrventil 70.
In dem Wärmepumpmodus absorbiert das zweite Prozessfluid PF₂, das durch den zweiten Wärmetauscher 60 strömt, Wärme von dem Arbeitsfluid, was das Arbeitsfluid kühlt, während es durch den zweiten Wärmetauscher 60 strömt. In einer Ausführungsform kann das erwärmte zweite Prozessfluid PF₂ Luft sein, die dann in einen Innenraum entlüftet wird, um den Innenraum zu beheizen. In einer Ausführungsform kann das erwärmte zweite Prozessfluid PF₂ ein Fluid (z. B. Wasser und/oder Glykol oder dergleichen) sein, das verwendet wird, um Luft zu erwärmen, die dann in einen Innenraum entlüftet oder verwendet wird, um Luft in dem Innenraum zu erwärmen. Der zweite Wärmetauscher 60 wird in dem Wärmepumpmodus als Kondensator betrieben, der das Arbeitsfluid, das durch den zweiten Wärmetauscher 60 strömt, zumindest teilweise kondensieren lässt. Das gasförmige/flüssige Arbeitsfluid wird dann in dem Expander 50 expandiert, was das Arbeitsfluid weiter abkühlen lässt. Das gasförmige/flüssige Arbeitsfluid läuft dann durch den ersten Wärmetauscher 20. Das Arbeitsfluid, das durch den ersten Wärmetauscher 20 strömt, absorbiert Wärme von dem zweiten Prozessfluid PF₂, was das Arbeitsfluid erwärmt, das durch den ersten Wärmetauscher 20 strömt. Der erste Wärmetauscher 20 wird in dem Wärmepumpmodus als Verdampfer betrieben, der das Arbeitsfluid, das durch den ersten Wärmetauscher 20 fließt, größtenteils oder vollständig verdampfen lässt. Das Arbeitsfluid strömt dann von dem ersten Wärmetauscher 20 durch das Umkehrventil 70 zurück zu dem Ansaugeinlass 12 des Verdichters 10.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42 derart eingerichtet, dass das durch den ersten Wärmetauscher 20 in der zweiten Strömungsrichtung D₂ strömende Arbeitsfluid in dem Wärmepumpmodus durch seine Wärmetauscherschlangen 22A, 22B parallel strömt. Parallel läuft ein Teil des ersten Arbeitsfluids von dem Expander 50 durch die erste Wärmetauscherschlange 22A und ein anderer Teil des Arbeitsfluids läuft von dem Expander 50 durch die zweite Wärmetauscherschlange 22B. In einer Ausführungsform verhindern die Ventile 38, 40, 42, dass das Arbeitsfluid in dem Wärmepumpmodus durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B in Reihe strömt oder alle Wärmetauscherschlangen 22A, 22B umgeht.
In einer Ausführungsform strömt das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B parallel, wenn der Wärmetauscher 20 als Verdampfer betrieben wird. In einer Ausführungsform stellen parallele Wärmetauscherschlangen einen idealen Druckabfall bereit, um einen Verdampfer mit hoher Effizienz zu betreiben. Der erste Wärmetauscher 20 kann vorteilhafterweise eine höhere Effizienz in dem Wärmepumpmodus aufweisen, wenn er als Verdampfer durch das Arbeitsfluid betrieben wird, das durch seine Wärmetauscherschlangen 22A, 22B parallel strömt.
In dem Wärmepumpmodus läuft das von dem Expander 50 durch den ersten Wärmetauscher 20 zu dem Umkehrventil 70 strömende Arbeitsfluid durch vier der Ventile 30, 32, 34, 36 und drei der Ventile 38, 40, 42 sperren das Arbeitsfluid. Wie durch Vergleichen der 2A und 2B hervorgeht, läuft das Arbeitsfluid durch die Ventile 30, 32, 34, 36, die das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus gesperrt haben, während die Ventile 38, 40, 42 nun im Wärmepumpmodus das Arbeitsfluid sperren, anstatt das Arbeitsfluid durchzulassen.
Wie in 2B gezeigt, sperren jeweils das fünfte Ventil 38, das sechste Ventil 40 und das siebte Ventil 42 das Arbeitsfluid, wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher 20 in der zweiten Richtung D₂ strömt. Das Arbeitsfluid strömt durch das erste Ventil 30, das zweite Ventil 32, das dritte Ventil 34 und das vierte Ventil 36, wenn es durch den ersten Wärmetauscher 20 in der zweiten Richtung D₂ strömt.
In dem Wärmepumpmodus befindet sich das zweite Ventil 32 stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 22A, während das vierte Ventil 36 stromaufwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 22A ist, und das erste Ventil 30 befindet sich stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 22B, während das dritte Ventil 34 stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 22B ist. Ein Teil des Arbeitsfluids strömt durch den ersten Wärmetauscher 20, indem es durch das vierte Ventil 36, die erste Wärmetauscherschlange 22A und dann das zweite Ventil 32 strömt. Ein anderer Teil des Arbeitsfluids strömt durch den ersten Wärmetauscher 20, indem es durch das dritte Ventil 34, die zweite Wärmetauscherschlange 22B und dann das erste Ventil 30 strömt.
In einem Wärmepumpmodus sind das fünfte Ventil 38, das sechste Ventil 40 und das siebte Ventil 42 jeweils stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 22A, 22B verbunden. Das fünfte Ventil 38, das sechste Ventil 40 und das siebte Ventil 42 verhindern jeweils getrennt voneinander, dass das Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B umgeht. In einer Ausführungsform verhindern das fünfte Ventil 38, das sechste Ventil 40 und das siebte Ventil 42 jeweils getrennt voneinander, dass das Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B jeweils durch die dritte Abzweigung 28C, die zweite Abzweigung 28B und die erste Abzweigung 28A umgeht.
Wie in 2A gezeigt, strömt in dem Kühlmodus Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 22A in einer Strömungsrichtung D_22A, während Arbeitsfluid durch die zweite Wärmetauscherschlange 22B in einer Strömungsrichtung D_22B strömt. Wie in 2B gezeigt, strömt in dem Wärmepumpmodus Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 22A in der Strömungsrichtung D_22A, während Arbeitsfluid durch die zweite Wärmetauscherschlange 22B in der Strömungsrichtung D_22B strömt. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B des Wärmetauschers 120 parallel. In einer Ausführungsform verändern sich in dem Wärmeübertragungskreislauf 1 die Strömungsrichtungen in jeder der Wärmetauscherschlangen 22A, 22B zwischen dem Kühlmodus und dem Wärmepumpmodus nicht. In einer Ausführungsform kann dies vorteilhafterweise ermöglichen, dass das erste Prozessfluid PF₁ und das Arbeitsfluid sowohl in dem Kühlmodus als auch in dem Wärmepumpmodus in jeder Wärmetauscherschlange 22A, 22B zueinander im Gegenstrom stehen, was zu einer erhöhten Wärmeübertragung und Effizienz führen kann.
Das erste Prozessfluid PF₁ in 1 - 2B strömt durch den ersten Wärmetauscher 20 in der ersten Richtung D₁. Das erste Prozessfluid PF₁ und das Arbeitsfluid strömen durch die erste Wärmetauscherschlange 22A zueinander im Gegenstrom. Es ist zu beachten, dass der Strom des ersten Prozessfluids PF₁ durch den ersten Wärmetauscher 20, wie in 1 - 2B gezeigt, in einer Ausführungsform umgekehrt werden kann. In einer Ausführungsform kann das erste Prozessfluid PF₁ durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B parallel in der umgekehrten Richtung (z. B. in der zweiten Richtung D₂) strömen. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 1 derart eingerichtet sein, dass das Prozessfluid PF₁ durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B parallel strömt, wobei der Strom des ersten Prozessfluids PF₁ durch eine der Wärmetauscherschlangen 22A, 22B umgekehrt sein kann. In einer Ausführungsform strömt ein Teil des ersten Prozessfluids PF₁ durch die erste Wärmetauscherschlange 22A in einer Richtung (z. B. der ersten Richtung D₁, der zweiten Richtung D₂) und ein anderer Teil des ersten Prozessfluids PF₁ strömt durch die zweite Wärmetauscherschlange 22B in einer entgegengesetzten Richtung. In einer Ausführungsform kann das erste Prozessfluid PF₁ zu und von dem ersten Wärmetauscher 20 durch ein Umkehrventil (nicht gezeigt) strömen. Das Umkehrventil kann gesteuert werden, um den Strom des ersten Prozessfluids PF₁ durch den ersten Wärmetauscher 20 basierend auf dem Modus des Wärmeübertragungskreislaufs 1 umzukehren.
In einer Ausführungsform umfasst der erste Wärmetauscher 20 mehrere Wärmetauscherschlangen 22A, 22B. In einer Ausführungsform umfasst der erste Wärmetauscher 20 eine erste Wärmetauscherschlange 22A und eine zweite Wärmetauscherschlange 22B. Es ist jedoch zu beachten, dass der erste Wärmetauscher 20 in einer Ausführungsform mehr als zwei Wärmetauscherschlangen 22A, 22B aufweisen kann. In einer Ausführungsform kann der umkehrbare Hauptströmungsweg 5 ferner eine zusätzliche Abzweigung mit einer zu der zweiten Abzweigung 28B ähnlichen Konfiguration und ein zusätzliches Ventil mit einer zu dem vierten Ventil 36 ähnlichen Konfiguration für jede zusätzliche Wärmetauscherschlange umfassen. Zum Beispiel kann der Wärmeübertragungskreislauf 1 in einer Ausführungsform eine dritte Wärmetauscherschlange (nicht gezeigt), welche die dritte Abzweigung 28A fluidverbindet, und eine vierte Abzweigung (nicht gezeigt) mit einer zu der zweiten Abzweigung ähnlichen Konfiguration umfassen und ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem vierten Viert 36 ähnlichen Konfiguration sperrt Arbeitsfluid, um zu verhindern, dass das Arbeitsfluid die dritte Wärmetauscherschlange in dem Kühlmodus umgeht.
3 ist eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragungskreislaufs 101 gemäß einer Ausführungsform. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 101 in einem HVACR-System eingesetzt werden. Der Wärmeübertragungskreislauf 101 ähnelt dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1, mit einer Ausnahme in Bezug auf die Konfiguration des Abschnitts des umkehrbaren Hauptströmungswegs 105 zwischen dem Umkehrventil 170 und einem Expander 150. Zum Beispiel umfasst der Wärmeübertragungskreislauf 101 ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 einen Verdichter 110 mit einem Ansaugeinlass 112 und einem Abgabeauslass 114, einen ersten Wärmetauscher 120 mit einer ersten Wärmetauscherschlange 122A und einer zweiten Wärmetauscherschlange 122B, den Expander 150, einen zweiten Wärmetauscher 160, das Umkehrventil 170 und eine Steuerung 190.
In einer Ausführungsform ist der Wärmeübertragungskreislauf 101 ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 eingerichtet, um zwischen einem Kühlmodus und einem Wärmepumpmodus unter Verwendung des Umkehrventils 170 umgeschaltet zu werden, wie vorangehend erörtert wurde. Das Umkehrventil 170 kann eine Strömungsrichtung durch den umkehrbaren Hauptströmungsweg 105 für das Arbeitsfluid ändern, der sich von dem Umkehrventil 170 durch den ersten Wärmetauscher 120, den Expander 150 und den zweite Wärmetauscher 160 und zurück zu dem Umkehrventil 170 erstreckt. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 190 das Umkehrventil 170, ähnlich wie vorangehend für die Steuerung 90 in 1 erörtert, steuern. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 190 eine Steuerung des HVACR-Systems sein. Das Arbeitsfluid strömt in dem Kühlmodus durch den ersten Wärmetauscher 120, durch den Expander 150 und dann durch den zweiten Wärmetauscher 160. Das Arbeitsfluid strömt in dem Wärmepumpmodus durch den zweiten Wärmetauscher 160, durch den Expander 150 und dann durch den ersten Wärmetauscher 120.
In dem Kühlmodus wird ein erstes Prozessfluid PF₁, das durch den ersten Wärmetauscher 120 strömt, durch das Arbeitsfluid erwärmt und ein zweites Prozessfluid PF₂, das durch den zweiten Wärmetauscher 160 strömt, wird durch das Arbeitsfluid gekühlt. In dem Wärmepumpmodus wird das erste Prozessfluid PF₁ in dem ersten Wärmetauscher 120 durch das Arbeitsfluid gekühlt und das zweite Prozessfluid PF₂ wird in dem zweiten Wärmetauscher 160 durch das Arbeitsfluid erwärmt. Wie ähnlich bezüglich des Wärmeübertragungskreislaufs 1 in 1 erörtert wurde, kann der Wärmeübertragungskreislauf 101 in einer Ausführungsform zusätzliche Komponenten zu denen, die in 3 gezeigt sind, umfassen.
Ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 wird Arbeitsfluid unterschiedlich durch die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B des ersten Wärmetauschers 120 basierend auf der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher 120 geleitet. Die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids verändert sich, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 101 zwischen dem Kühlmodus und dem Wärmepumpmodus umschaltet. Die Veränderung der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher 120 verändert sich auch je nachdem, ob der erste Wärmetauscher 120 das Arbeitsfluid erwärmt oder Wärme von dem Arbeitsfluid absorbiert. In einer Ausführungsform ist der Wärmeübertragungskreislauf 101 eingerichtet, um einen Strom durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 122A, 122B basierend auf dem Modus des Wärmeübertragungskreislaufs 101 unterschiedlich zu leiten. Das Arbeitsfluid strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 122A, 122B basierend auf der Strömungsrichtung durch den ersten Wärmetauscher 120 parallel oder in Reihe.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertragungskreislauf Ventile 130, 132, 134, die eingerichtet sind, um das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 122A, 122B in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung durch den ersten Wärmetauscher 120 parallel oder in Reihe zu leiten. Das Arbeitsfluid strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 122A, 122B in Reihe, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 101 in dem Kühlmodus betrieben wird, und es strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 122A, 122B parallel, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 101 in dem Wärmepumpmodus betrieben wird.
In einer Ausführungsform teilt sich der umkehrbare Hauptströmungsweg 105 in zwei Abzweigungen 128A, 128B auf, bevor die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B und die zwei Abzweigungen 128A, 128B nach den Wärmetauscherschlangen 122A, 122B wieder zusammenlaufen. Die zwei Abzweigungen 128A, 128B laufen zwischen dem Umkehrventil 170 und dem Expander 150 auseinander und wieder zusammen. In einer Ausführungsform sind die zwei Abzweigungen 128A, 128B vor einem Zusammenlaufen durch die Wärmetauscherschlangen 122B fluidverbunden. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 128A die erste Wärmetauscherschlange 122A.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 130, 132, 134 Rückschlagventile. Die Rückschlagventile 130, 132, 134 leiten das Arbeitsfluid passiv. Daher können die Rückschlagventile 130, 132, 134, die gewünschte Führung des Arbeitsfluids in Reihe/parallel durch die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B bereitstellen, ohne zusätzliche aktive Steuerungen zu benötigen. Alternativ können die Ventile 130, 132, 134 in einer Ausführungsform (ein) Steuerventil(e) sein und eine Steuerung (z. B. die Steuerung 190) kann eingerichtet sein, um das (die) Steuerventil(e) zu schließen und/oder zu öffnen, um das Arbeitsfluid, wie im Folgenden beschrieben, jeweils zu sperren und/oder durchzulassen.
4A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 101, wenn er in dem Kühlmodus betrieben wird. Der Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 101 ist in fetten Linien gezeigt. Gestrichelte Linien veranschaulichen in dem Umkehrventil 170 die Strömungswege, die geschlossen sind. In dem Kühlmodus strömt verdichtetes Arbeitsfluid von dem Abgabeauslass 114 des Verdichters 110 durch das Umkehrventil 170 zu dem ersten Wärmetauscher 120, von dem ersten Wärmetauscher 120 zu dem Expander 150, von dem Expander 150 zu dem zweiten Wärmetauscher 160 und von dem zweiten Wärmetauscher 160 durch das Umkehrventil 170 zu dem Ansaugeinlass 112 des Verdichters 110. Das Arbeitsfluid strömt von dem Umkehrventil 170 durch den ersten Wärmetauscher 120 in einer ersten Richtung D₁ zu dem Expander 150.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 130, 132, 134 in dem Kühlmodus derart eingerichtet, dass das durch den ersten Wärmetauscher 120 in der ersten Strömungsrichtung D₁ strömende Arbeitsfluid durch seine Wärmetauscherschlangen 122A, 122B in Reihe strömt. In einer Ausführungsform läuft das Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 122A, es läuft durch die zweite Wärmetauscherschlange 122B und dann strömt es zu dem Expander 150. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch alle Wärmetauscherschlangen 122A, 122B parallel ähnlich zu dem ersten Prozessfluid PF₁ in dem ersten Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1. In einer Ausführungsform verhindern die Ventile 130, 132, 134, dass das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus durch die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B parallel strömt oder eine oder mehrere der Wärmetauscherschlangen 122A, 122B umgeht.
In einer Ausführungsform leiten drei Ventile 130, 132, 134 das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B des ersten Wärmetauschers 120. Die Ventile 130, 132, 134 befinden sich zwischen dem Umkehrventil 170 und dem Expander 150. In dem Kühlmodus strömt das von dem Umkehrventil 170 durch den ersten Wärmetauscher 120 zu dem Expander 150 strömende Arbeitsfluid durch eines der Ventile 134 und zwei der Ventile 130, 132 sperren das Arbeitsfluid.
Wie in 4A gezeigt, sperren ein erstes Ventil 130 und ein zweites Ventil 132 jeweils das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus, wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher 120 in der ersten Richtung D₁ strömt. Das Arbeitsfluid strömt durch ein drittes Ventil 134 zu dem Expander 150. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 128A das erste Ventil 130 und die zweite Abzweigung 128B umfasst das zweite Ventil 132 und das dritte Ventil 134.
Das erste Ventil 130 befindet sich zwischen der ersten Wärmetauscherschlange 122A und dem Expander 150 sowie zwischen der zweiten Wärmetauscherschlange 122B und dem Expander 150. In dem Kühlmodus ist das erste Ventil 130 stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 122A und stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 122B verbunden und es ist stromabwärts von den Wärmetauscherschlangen 122A, 122B verbunden. In dem Kühlmodus 130 verhindert das erste Ventil, dass das Arbeitsfluid die zweite Wärmetauscherschlange 122B umgeht, nachdem es durch die erste Wärmetauscherschlange 122A gelaufen ist.
Das zweite Ventil 132 befindet sich zwischen dem Umkehrventil 170 und der zweiten Wärmetauscherschlange 122B. Das zweite Ventil 132 befindet sich auch zwischen dem Umkehrventil 170 und dem dritten Ventil 134. Das zweite Ventil 132 ist in dem Kühlmodus stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 122A, 122B und stromabwärts von den Wärmetauscherschlangen 122A, 122B verbunden. Das zweite Ventil 132 verhindert in dem Kühlmodus, dass von dem Umkehrventil 170 strömendes Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B umgeht.
Das dritte Ventil 134 befindet sich zwischen der zweiten Wärmetauscherschlange 122B und dem Expander 150. Das dritte Ventil 134 befindet sich auch zwischen dem zweiten Ventil 132 und dem Expander 150. In dem Kühlmodus befindet sich das dritte Ventil 134 stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 122B und das Arbeitsfluid strömt durch das dritte Ventil 134, nachdem es durch die Wärmetauscherschlange 122B geströmt ist.
4B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 101, wenn er in dem Wärmepumpmodus betrieben wird. 4B weist fette Linien auf, um den Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 101 in dem Wärmepumpmodus zu zeigen. Gestrichelte Linien veranschaulichen in dem Umkehrventil 170 die Strömungswege, die geschlossen sind. Ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 2B strömt in dem Wärmepumpmodus verdichtetes Arbeitsfluid von dem Abgabeauslass 114 des Verdichters 110 durch das Umkehrventil 170 zu dem zweiten Wärmetauscher 160, von dem zweiten Wärmetauscher 160 zu dem Expander 150, von dem Expander 150 zu dem ersten Wärmetauscher 120 und von dem ersten Wärmetauscher 120 durch das Umkehrventil 170 zu dem Ansaugeinlass 112 des Verdichters 110. Das Arbeitsfluid strömt von dem Expander 150 durch den ersten Wärmetauscher 120 in einer zweiten Richtung D₂ zu dem Umkehrventil 170.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 130, 132, 134 derart eingerichtet, dass das durch den ersten Wärmetauscher 120 in der zweiten Richtung D₂ strömende Arbeitsfluid in dem Wärmepumpmodus durch seine Wärmetauscherschlangen 122A, 122B parallel strömt. Ein Teil des ersten Arbeitsfluids läuft von dem Expander 150 durch die erste Wärmetauscherschlange 122A und ein anderer Teil des Arbeitsfluids läuft von dem Expander 150 durch die zweite Wärmetauscherschlange 122B. In dem Wärmepumpmodus wird verhindert, dass das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B in Reihe strömt oder die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B vollständig umgeht.
In einer Ausführungsform läuft das Arbeitsfluid, wenn es durch den ersten Wärmetauscher 120 in der zweiten Richtung D₂ strömt, in dem Wärmepumpmodus durch zwei der Ventile 130, 132 und ein Ventil 134 sperrt das Arbeitsfluid. Wie durch Vergleichen der 4A und 4B hervorgeht, läuft das Arbeitsfluid durch die Ventile 130, 132, die das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus gesperrt haben, während das Ventil 134 nun im Wärmepumpmodus das Arbeitsfluid sperrt.
Wie in 4B gezeigt, sperrt das dritte Ventil 134 das Arbeitsfluid in dem Wärmepumpmodus, wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher in der zweiten Richtung D₂ strömt. Das Arbeitsfluid strömt, wenn es durch den ersten Wärmetauscher 120 in der zweiten Richtung D₂ strömt, in dem Wärmepumpmodus durch das erste Ventil 130 und das zweite Ventil 132.
In dem Wärmepumpmodus befindet sich das erste Ventil 130 stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 122A, 122B und das Arbeitsfluid strömt durch das erste Ventil 130, und dann teilt es sich auf, um in die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B zu strömen. In dem Wärmepumpmodus befindet sich das zweite Ventil 132 stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 122A. Ein Teil des Arbeitsfluids strömt durch den ersten Wärmetauscher 120, indem es durch das erste Ventil 130 und dann die erste Wärmetauscherschlange 122A strömt. Ein anderer Teil des Arbeitsfluids strömt durch den ersten Wärmetauscher 120, indem es durch das erste Ventil 130, die zweite Wärmetauscherschlange 122B und dann das zweite Ventil 132 strömt.
Das dritte Ventil 134 ist in dem Wärmepumpmodus stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 122A, 122B und stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 122B verbunden. Das dritte Ventil 134 verhindert in dem Wärmepumpmodus, dass von dem Expander 150 strömendes Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B umgeht.
Wie in 4A gezeigt, strömt in dem Kühlmodus Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 122A in einer Strömungsrichtung D_122A-1, während Arbeitsfluid durch die zweite Wärmetauscherschlange 122B in einer Strömungsrichtung D_122B strömt. Wie in 4B gezeigt, strömt in dem Wärmepumpmodus Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 122A in der Strömungsrichtung D_122A-2, während Arbeitsfluid durch die zweite Wärmetauscherschlange 122B in der Strömungsrichtung D_122B strömt. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B des Wärmetauschers 120 parallel. In einer Ausführungsform ist die Strömungsrichtung D_122B des Arbeitsfluids durch die zweite Wärmetauscherschlange 122B sowohl in dem Kühlmodus als auch in dem Wärmepumpmodus gleich. In einer Ausführungsform kann dies vorteilhafterweise ermöglichen, dass das erste Prozessfluid PF₁ und das Arbeitsfluid sowohl in dem Kühlmodus als auch in dem Wärmepumpmodus in der zweiten Wärmetauscherschlange 122B zueinander im Gegenstrom stehen, was zu einer erhöhten Wärmeübertragung und Effizienz führen kann. Die Strömungsrichtung D_122A-1, D_122A-2 des Arbeitsfluids durch die erste Wärmetauscherschlange 122A wird zwischen dem Wärmepumpmodus und dem Kühlmodus umgekehrt.
Das erste Prozessfluid PF₁ in 3 - 4B strömt durch den ersten Wärmetauscher 120 in der zweiten Richtung D₂. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B des Wärmetauschers 120 parallel. In einer Ausführungsform strömen das erste Prozessfluid PF₁ und das Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 122A in dem Kühlmodus zueinander im Gegenstrom und in dem Wärmepumpmodus in der gleichen Strömungsrichtung. Es ist zu beachten, dass der Strom des ersten Prozessfluids PF₁ durch den ersten Wärmetauscher 120, wie in 3 - 4B gezeigt, in einer Ausführungsform umgekehrt werden kann, wie vorangehend ähnlich in Bezug auf den Strom des ersten Prozessfluids PF₁ in 1 - 2B erörtert wurde.
Der in 3 gezeigte Wärmetauscher 120 umfasst die zwei Wärmetauscherschlangen 122A, 122B. Es ist jedoch zu beachten, dass der Wärmetauscher 120 in einer Ausführungsform mehr als zwei Wärmetauscherschlangen 122A, 122B aufweisen kann. In einer derartigen Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf mehrere der Ventile 130, 132, 134, und der Abzweigungen 128A, 128B umfassen, sodass das Arbeitsfluid durch jede der zusätzlichen Wärmetauscherschlangen angemessen parallel/in Reihe geleitet wird, wie vorangehend für die Wärmetauscherschlangen 122A, 122B erörtert wurde. In einer Ausführungsform kann der umkehrbare Hauptströmungsweg 105 ferner eine zusätzliche Abzweigung (nicht gezeigt) mit einer zu der zweiten Abzweigung 128A ähnlichen Konfiguration und ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem ersten Ventil 130 ähnlichen Konfiguration für jede zusätzliche Wärmetauscherschlange umfassen. Zum Beispiel kann der Wärmeübertragungskreislauf 101 in einer Ausführungsform eine dritte Wärmetauscherschlange (nicht gezeigt), welche die zweite Abzweigung 128B mit einer dritten Abzweigung (nicht gezeigt) verbindet, welche eine zu der zweiten Abzweigung 128A ähnliche Konfiguration aufweist, umfassen und ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem ersten Ventil 130 ähnlichen Konfiguration befindet sich in der zweiten Abzweigung 128B und sperrt das Arbeitsfluid, um zu verhindern, dass das Arbeitsfluid die dritte Wärmetauscherschlange in dem Kühlmodus umgeht.
5 ist eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragungskreislaufs 201 gemäß einer Ausführungsform. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 201 in einem HVACR-System eingesetzt werden. Der Wärmeübertragungskreislauf 201 ähnelt dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1, mit einer Ausnahme in Bezug auf die Konfiguration des Abschnitts des umkehrbaren Hauptströmungswegs 205 zwischen einem Umkehrventil 270 und einem Expander 250. Zum Beispiel umfasst der Wärmeübertragungskreislauf 201 einen Verdichter 210 mit einem Ansaugeinlass 212 und einem Abgabeauslass 214, einen ersten Wärmetauscher 220 mit einer ersten Wärmetauscherschlange 222A und einer zweiten Wärmetauscherschlange 222B, einen Expander 250, einen zweiten Wärmetauscher 260, das Umkehrventil 270 und eine Steuerung 290.
Der Wärmeübertragungskreislauf 201 ist ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 eingerichtet, um zwischen einem Kühlmodus und einem Wärmepumpmodus unter Verwendung des Umkehrventils 270 umgeschaltet zu werden, wie vorangehend erörtert wurde. Das Umkehrventil 270 kann eine Strömungsrichtung durch den umkehrbaren Hauptströmungsweg 205 für das Arbeitsfluid ändern, der sich von dem Umkehrventil 270 durch den ersten Wärmetauscher 220, den Expander 250 und den zweite Wärmetauscher 260 und zurück zu dem Umkehrventil 270 erstreckt. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 290 das Umkehrventil 270, ähnlich wie vorangehend für die Steuerung 90 in 1 erörtert, steuern. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 290 eine Steuerung des HVACR-Systems sein. Das Arbeitsfluid strömt in dem Kühlmodus durch den ersten Wärmetauscher 220, durch den Expander 250 und dann durch den zweiten Wärmetauscher 260. Das Arbeitsfluid strömt in dem Wärmepumpmodus durch den zweiten Wärmetauscher 260, durch den Expander 250 und dann durch den ersten Wärmetauscher 220.
In dem Kühlmodus wird ein erstes Prozessfluid PF₁, das durch den ersten Wärmetauscher 220 strömt, durch das Arbeitsfluid erwärmt und ein zweites Prozessfluid PF₂, das durch den zweiten Wärmetauscher 260 strömt, wird durch das Arbeitsfluid gekühlt. In dem Wärmepumpmodus wird das erste Prozessfluid PF₁ in dem ersten Wärmetauscher 220 durch das Arbeitsfluid gekühlt und das zweite Prozessfluid PF₂ wird in dem zweiten Wärmetauscher 260 durch das Arbeitsfluid erwärmt. Wie ähnlich bezüglich des Wärmeübertragungskreislaufs 1 in 1 erörtert wurde, kann der Wärmeübertragungskreislauf 201 in einer Ausführungsform zusätzliche Komponenten zu denen, die in 5 gezeigt sind, umfassen.
Ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 ist der Wärmeübertragungskreislauf 201 eingerichtet, um einen Strom durch die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B des ersten Wärmetauschers 220 basierend auf der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher 220 zu leiten. Die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher 220 verändert sich, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 201 zwischen dem Kühlmodus und dem Wärmepumpmodus umschaltet. Der Wärmeübertragungskreislauf 201 ist eingerichtet, um einen Strom durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 222A, 222B basierend auf dem Modus des Wärmeübertragungskreislaufs 201 unterschiedlich zu leiten. Das Arbeitsfluid strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 222A, 222B basierend auf der Strömungsrichtung durch den ersten Wärmetauscher 220 parallel oder in Reihe.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertragungskreislauf Ventile 230, 232, 234, die eingerichtet sind, um das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 222A, 222B in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung durch den ersten Wärmetauscher 220 parallel oder in Reihe zu leiten. Das Arbeitsfluid strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 222A, 222B in Reihe, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 201 in dem Kühlmodus betrieben wird. Das Arbeitsfluid strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 222A, 222B parallel, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 201 in dem Wärmepumpmodus betrieben wird.
In einer Ausführungsform teilt sich der umkehrbare Hauptströmungsweg 205 in zwei Abzweigungen 228A, 228B auf, bevor die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B und die zwei Abzweigungen 228A, 228B nach den Wärmetauscherschlangen 222A, 222B wieder zusammenlaufen. Das sowohl Auseinander- als auch Zusammenlaufen des umkehrbaren Hauptströmungswegs 205 in die/von den zwei Abzweigungen 228A, 228B findet zwischen dem Umkehrventil 270 und dem Expander 250 statt. In einer Ausführungsform sind die zwei Abzweigungen 228A, 228B vor einem Zusammenlaufen durch die Wärmetauscherschlangen 222B fluidverbunden. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 228A die erste Wärmetauscherschlange 222A. In einer Ausführungsform umfasst die zweite Abzweigung 228B keine Wärmetauscherschlange 222A, 222B.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 230, 232, 234 Rückschlagventile. Die Rückschlagventile 230, 232, 234 leiten das Arbeitsfluid passiv. Daher können die Rückschlagventile 230, 232, 234, die gewünschte Führung des Arbeitsfluids in Reihe/parallel durch die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B bereitstellen, ohne zusätzliche aktive Steuerungen zu benötigen. Alternativ können die Ventile 230, 232, 234 in einer Ausführungsform Steuerventile sein und eine Steuerung (z. B. die Steuerung 290) kann eingerichtet sein, um das (die) Ventil(e) zu schließen oder zu öffnen, um das Arbeitsfluid, wie vorangehend beschrieben, jeweils zu sperren und/oder durchzulassen.
6A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 201, wenn er in dem Kühlmodus betrieben wird. Der Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 201 ist in fetten Linien gezeigt. Gestrichelte Linien veranschaulichen in dem Umkehrventil 270 die Strömungswege, die geschlossen sind. In dem Kühlmodus strömt verdichtetes Arbeitsfluid von dem Abgabeauslass 214 des Verdichters 210 durch das Umkehrventil 270 zu dem ersten Wärmetauscher 220, von dem ersten Wärmetauscher 220 zu dem Expander 250, von dem Expander 250 zu dem zweiten Wärmetauscher 260 und von dem zweiten Wärmetauscher 260 durch das Umkehrventil 270 zu dem Ansaugeinlass 212 des Verdichters 210. Das Arbeitsfluid strömt von dem Umkehrventil 270 durch den ersten Wärmetauscher 220 in einer ersten Richtung D₁ zu dem Expander 250.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 230, 232, 234 in dem Kühlmodus derart eingerichtet, dass das durch den ersten Wärmetauscher 220 in der ersten Richtung D₁ strömende Arbeitsfluid in dem Kühlmodus durch seine Wärmetauscherschlangen 222A, 222B in Reihe strömt. In einer Ausführungsform läuft das Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 222A, es läuft durch die zweite Wärmetauscherschlange 222B und dann strömt es zu dem Expander 250. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch jede der Schlangen 222A, 222B parallel ähnlich zu dem ersten Prozessfluid PF₁ in dem ersten Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1. In einer Ausführungsform verhindern die Ventile 230, 232, 234, dass das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus durch die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B parallel strömt oder eine oder mehrere der Wärmetauscherschlangen 222A, 222B umgeht.
In einer Ausführungsform leiten drei Ventile 230, 232, 234 das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B des ersten Wärmetauschers 220. Die Ventile 230, 232, 234 befinden sich zwischen dem Umkehrventil 270 und dem Expander 250. In dem Kühlmodus strömt das von dem Umkehrventil 270 durch den ersten Wärmetauscher 220 zu dem Expander 250 strömende Arbeitsfluid durch eines der Ventile 234 und zwei der Ventile 230, 232 sperren das Arbeitsfluid.
Wie in 6A gezeigt, sperren ein erstes Ventil 230 und ein zweites Ventil 232 jeweils das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus, wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher 220 in der ersten Richtung D₁ strömt. Das Arbeitsfluid strömt durch ein drittes Ventil 234 zu dem Expander 250. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 228A das erste Ventil 230 und die zweite Abzweigung 228B umfasst das zweite Ventil 232 und das dritte Ventil 234.
Das erste Ventil 230 befindet sich zwischen der ersten Wärmetauscherschlange 222A und dem Expander 250 sowie zwischen der zweiten Wärmetauscherschlange 222B und dem Expander 250. In dem Kühlmodus ist das erste Ventil 230 stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 222A und stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 222B verbunden und es ist stromabwärts von den Wärmetauscherschlangen 222A, 222B verbunden. In dem Kühlmodus 230 verhindert das erste Ventil, dass das Arbeitsfluid die zweite Wärmetauscherschlange 222B umgeht, nachdem es durch die erste Wärmetauscherschlange 222A gelaufen ist.
Das zweite Ventil 232 befindet sich zwischen dem Umkehrventil 270 und der zweiten Wärmetauscherschlange 222B. Das zweite Ventil 232 befindet sich auch zwischen dem Umkehrventil 270 und dem dritten Ventil 234. Das zweite Ventil 232 ist in dem Kühlmodus stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 222A, 222B und stromabwärts von den Wärmetauscherschlangen 222A, 222B verbunden. Das zweite Ventil 232 verhindert in dem Kühlmodus, dass von dem Umkehrventil 270 strömendes Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B umgeht.
Das dritte Ventil 234 befindet sich zwischen der zweiten Wärmetauscherschlange 222B und dem Expander 250. Das dritte Ventil 234 befindet sich auch zwischen dem zweiten Ventil 232 und dem Expander 250. In dem Kühlmodus befindet sich das dritte Ventil 234 stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 222B und das Arbeitsfluid strömt durch das dritte Ventil 234, nachdem es durch jede der Schlangen 222A, 222B geströmt ist.
6B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 201, wenn er in dem Wärmepumpmodus betrieben wird. 6B weist fette Linien auf, um den Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 201 in dem Wärmepumpmodus zu zeigen. Gestrichelte Linien veranschaulichen in dem Umkehrventil 270 die Strömungswege, die geschlossen sind. Ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 2B strömt in dem Wärmepumpmodus verdichtetes Arbeitsfluid von dem Abgabeauslass 214 des Verdichters 210 durch das Umkehrventil 270 zu dem zweiten Wärmetauscher 260, von dem zweiten Wärmetauscher 260 zu dem Expander 250, von dem Expander 250 zu dem ersten Wärmetauscher 220 und von dem ersten Wärmetauscher 220 durch das Umkehrventil 270 zu dem Ansaugeinlass 212 des Verdichters 210. Das Arbeitsfluid strömt von dem Expander 250 durch den ersten Wärmetauscher 220 in einer zweiten Richtung D₂ zu dem Umkehrventil 270.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 230, 232, 234 derart eingerichtet, dass das durch den ersten Wärmetauscher 220 in der zweiten Richtung D₂ strömende Arbeitsfluid in einem Wärmepumpmodus durch seine Wärmetauscherschlangen 222A, 222B parallel strömt. Ein Teil des ersten Arbeitsfluids läuft von dem Expander 250 durch die erste Wärmetauscherschlange 222A und ein anderer Teil des Arbeitsfluids läuft von dem Expander 250 durch die zweite Wärmetauscherschlange 222B. In dem Wärmepumpmodus wird verhindert, dass das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B in Reihe strömt oder die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B vollständig umgeht.
In einer Ausführungsform leiten die drei Ventile 230, 232, 234 Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B des ersten Wärmetauschers 220. In dem Wärmepumpmodus läuft das von dem Expander 250 durch den ersten Wärmetauscher 220 zu dem Umkehrventil 270 strömende Arbeitsfluid durch zwei der Ventile 230, 232 und eines der Ventile 234 sperrt das Arbeitsfluid. Wie durch Vergleichen der 6A und 6B hervorgeht, läuft das Arbeitsfluid durch die Ventile 230, 232, die das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus gesperrt haben, während das Ventil 234 nun im Wärmepumpmodus das Arbeitsfluid sperrt.
Wie in 6B gezeigt, sperrt das dritte Ventil 234 das Arbeitsfluid in dem Wärmepumpmodus, wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher 220 in der zweiten Richtung D₂ strömt. Das Arbeitsfluid strömt durch das erste Ventil 230 und das zweite Ventil 232, wenn es von dem Expander 250 durch den ersten Wärmetauscher 220 zu dem Umkehrventil 270 strömt.
In dem Wärmepumpmodus befindet sich das erste Ventil 230 stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 222A, 222B und das Arbeitsfluid strömt durch das erste Ventil 230, und dann teilt es sich auf, um in die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B zu strömen. Das zweite Ventil 232 ist in dem Wärmepumpmodus stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 222B und stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 222B verbunden. Ein Teil des Arbeitsfluids strömt durch den ersten Wärmetauscher 220, indem es durch das erste Ventil 230 und dann die erste Wärmetauscherschlange 222A strömt. Ein Teil des Arbeitsfluids strömt durch den ersten Wärmetauscher 220, indem es durch das erste Ventil 230, die zweite Wärmetauscherschlange 222B und dann das zweite Ventil 232 strömt.
Das dritte Ventil 234 ist in dem Wärmepumpmodus stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 222A, 222B und stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 222B verbunden. Das dritte Ventil 234 verhindert, dass von dem Expander 250 strömendes Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B umgeht.
Wie in 6A gezeigt, strömt in dem Kühlmodus Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 222A in einer Strömungsrichtung D_222A-1, während Arbeitsfluid durch die zweite Wärmetauscherschlange 222B in einer Strömungsrichtung D_222B strömt. Wie in 6B gezeigt, strömt in dem Wärmepumpmodus Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 222A in der Strömungsrichtung D_222A-2, während Arbeitsfluid durch die zweite Wärmetauscherschlange 222B in der Strömungsrichtung D_222B strömt. Die Strömungsrichtung D_222B des Arbeitsfluids durch die zweite Wärmetauscherschlange 222B ist sowohl in dem Kühlmodus als auch in dem Wärmepumpmodus gleich. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B parallel. In einer Ausführungsform kann dies vorteilhafterweise ermöglichen, dass das erste Prozessfluid PF₁ und das Arbeitsfluid sowohl in dem Kühlmodus als auch in dem Wärmepumpmodus in der zweiten Wärmetauscherschlange 222B zueinander im Gegenstrom stehen, was zu einer erhöhten Wärmeübertragung und Effizienz führen kann. Die Strömungsrichtung D_222A-1, D_222A-2 des Arbeitsfluids durch die erste Wärmetauscherschlange 222A wird zwischen dem Wärmepumpmodus und dem Kühlmodus umgekehrt.
Das erste Prozessfluid PF₁ in 5 - 6B strömt durch den ersten Wärmetauscher 220 in der ersten Richtung D₁. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B des Wärmetauschers 220 parallel. Das erste Prozessfluid PF₁ und das Arbeitsfluid strömen durch die erste Wärmetauscherschlange 222A in dem Kühlmodus in der gleichen Richtung und in dem Wärmepumpmodus zueinander im Gegenstrom. Es ist zu beachten, dass der Strom des ersten Prozessfluids PF₁ durch den ersten Wärmetauscher 220, wie in 5 - 6B gezeigt, in einer Ausführungsform umgekehrt werden kann, wie vorangehend ähnlich in Bezug auf den Strom des ersten Prozessfluids PF₁ in 1 - 2B erörtert wurde.
Der in 5 gezeigte Wärmetauscher 220 umfasst die zwei Wärmetauscherschlangen 222A, 222B. Es ist jedoch zu beachten, dass der Wärmetauscher 220 in einer Ausführungsform mehr als zwei Wärmetauscherschlangen 222A, 222B aufweisen kann. In einer derartigen Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 201 mehr Ventile 230, 232, 234 und Abzweigungen 228A, 228B umfassen, sodass das Arbeitsfluid durch jede der zusätzlichen Wärmetauscherschlangen angemessen parallel/in Reihe geleitet wird, wie vorangehend für die Wärmetauscherschlangen 222A, 222B erörtert wurde. In einer Ausführungsform kann der umkehrbare Hauptströmungsweg 205 ferner eine zusätzliche Abzweigung (nicht gezeigt) mit einer zu der zweiten Abzweigung 228A ähnlichen Konfiguration und ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem ersten Ventil 230 ähnlichen Konfiguration für jede zusätzliche Wärmetauscherschlange umfassen. Zum Beispiel kann der Wärmeübertragungskreislauf 201 in einer Ausführungsform eine dritte Wärmetauscherschlange (nicht gezeigt), welche die zweite Abzweigung 228B mit einer dritten Abzweigung (nicht gezeigt) verbindet, welche eine zu der zweiten Abzweigung 228B ähnliche Konfiguration aufweist, umfassen und ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem ersten Ventil 230 ähnlichen Konfiguration sperrt das Arbeitsfluid, um zu verhindern, dass das es die dritte Wärmetauscherschlange in dem Kühlmodus umgeht.
7 ist eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragungskreislaufs 301 gemäß einer Ausführungsform. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 301 in einem HVACR-System eingesetzt werden. Der Wärmeübertragungskreislauf 301 weist die gleiche Konfiguration wie der Wärmeübertragungskreislauf 201 in 5 - 6B auf, mit Ausnahme der Ventile 230, 232, 234, die mit Ventilen 330, 332 ersetzt sind. Zum Beispiel umfasst der Wärmeübertragungskreislauf 301 einen Verdichter 310 mit einem Ansaugeinlass 312 und einem Abgabeauslass 314, einen ersten Wärmetauscher 320 mit einer ersten Wärmetauscherschlange 322A und einer zweiten Wärmetauscherschlange 322B, einen Expander 350, einen zweiten Wärmetauscher 360, das Umkehrventil 370 und eine Steuerung 390.
Der Wärmeübertragungskreislauf 301 ist ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 eingerichtet, um zwischen einem Kühlmodus und einem Wärmepumpmodus unter Verwendung des Umkehrventils 370 umgeschaltet zu werden, wie vorangehend erörtert wurde. Das Umkehrventil 370 kann eine Strömungsrichtung durch den umkehrbaren Hauptströmungsweg 305 für das Arbeitsfluid ändern, der sich von dem Umkehrventil 370 durch den ersten Wärmetauscher 320, den Expander 350 und den zweite Wärmetauscher 360 und zurück zu dem Umkehrventil 370 erstreckt. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 390 das Umkehrventil 370, ähnlich wie vorangehend für die Steuerung 90 in 1 erörtert, steuern. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 390 eine Steuerung des HVACR-Systems sein. Die Ströme durch den Wärmeübertragungskreislauf 301 und die Wärmetauscherschlangen 322A, 322B sind ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 201, mit Ausnahme, dass die Ströme durch die Wärmetauscherschlangen 322A, 322B unter Verwendung der Ventile 330, 332 anstatt der Ventile 230, 232, 234 geleitet werden. Zum Beispiel teilt sich der umkehrbare Hauptströmungsweg 305 zwischen dem Umkehrventil 370 und einem Expander 350 in zwei Abzweigungen 328A, 328B ähnlich zu dem umkehrbaren Hauptströmungsweg 205 in 6A auf. Der Wärmeübertragungskreislauf 301 weist ähnliche Merkmale wie der Wärmeübertragungskreislauf 201 auf, soweit nichts anderes beschrieben wird.
In einer Ausführungsform teilt sich der umkehrbare Hauptströmungsweg 305 in zwei Abzweigungen 328A, 328B auf, bevor die Wärmetauscherschlangen 322A, 322B und die zwei Abzweigungen 328A, 328B nach den Wärmetauscherschlangen 322A, 322B wieder zusammenlaufen. Das sowohl Auseinander- als auch Zusammenlaufen des umkehrbaren Hauptströmungswegs 305 in die/von den zwei Abzweigungen 328A, 328B findet zwischen dem Umkehrventil 370 und dem Expander 350 statt. In einer Ausführungsform laufen die zwei Abzweigungen 328A, 328B an dem ersten Ventil 330 zusammen. In einer Ausführungsform sind die zwei Abzweigungen 328A, 328B vor einem Zusammenlaufen durch die Wärmetauscherschlangen 322B fluidverbunden. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 328A die erste Wärmetauscherschlange 322A. In einer Ausführungsform umfasst die zweite Abzweigung 328B keine Wärmetauscherschlange 322A, 322B.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 330, 332 Dreiwegeventile, die drei Einlässe/Auslässe aufweisen. Die Dreiwegeventile 330, 332 weisen jeweils zwei Stellungen auf, welche zwei der Einlässe/Auslässe fluidverbinden und einen dritten Einlass/Auslass sperren. In einer Ausführungsform steuert die Steuerung 390 die Stellungen der Dreiwegeventile 330, 332. In einer Ausführungsform wird die Stellung jedes Dreiwegeventils 330, 332 verändert, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 301 zwischen einem Kühlmodus und einem Wärmepumpmodus umgeschaltet wird.
8A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 301, wenn er in einem Kühlmodus betrieben wird. 8A weist fette Linien auf, um den Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 301 in dem Wärmepumpmodus zu zeigen. Gestrichelte Linie veranschaulichen in dem Umkehrventil 370 und den Ventilen 330, 332 die Strömungswege, die geschlossen sind. Ein Strom durch den Wärmeübertragungskreislauf 301 in dem Kühlmodus ist der gleiche wie derjenige, der vorangehend für den Wärmeübertragungskreislauf 201 in 6A in dem Kühlmodus erörtert wurde. Das Arbeitsfluid strömt von dem Umkehrventil 370 durch den ersten Wärmetauscher 320 in einer ersten Richtung D₁ zu dem Expander 350.
In einer Ausführungsform leiten zwei Ventile 330, 332 das Arbeitsfluid durch die zwei Wärmetauscherschlangen 322A, 322B des ersten Wärmetauschers 320 basierend auf der Strömungsrichtung durch den ersten Wärmetauscher 320. Wie in 8A gezeigt, strömt das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus durch die Wärmetauscherschlangen 322A in Reihe, wie vorangehend ähnlich für den Wärmeübertragungskreislauf 201 in 6A erörtert wurde. Die Ventile 330, 332 befinden sich zwischen dem Umkehrventil 370 und dem Expander 350. In dem Kühlmodus strömt das von dem Umkehrventil 370 durch den ersten Wärmetauscher 320 zu dem Expander 340 strömende Arbeitsfluid durch beide Ventile 330, 332, während beide Ventile 330, 332 das Arbeitsfluid auch sperren. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 328A das erste Ventil 330 und die zweite Abzweigung 328B umfasst das erste Ventil 330 und das zweite Ventil 332. Das erste Ventil 330 führt die zwei Abzweigungen 328A, 328B zusammen.
Das erste Ventil 330 befindet sich zwischen der ersten Wärmetauscherschlange 322A und dem Expander 350 sowie zwischen der zweiten Wärmetauscherschlange 322B und dem Expander 350. Das erste Ventil 330 befindet sich auch zwischen dem zweiten Ventil 332 und dem Expander 350. Das erste Ventil 330 ist in dem Kühlmodus stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 322A und stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 322B verbunden. In dem Kühlmodus 330 verhindert das erste Ventil, dass das Arbeitsfluid die zweite Wärmetauscherschlange 322B umgeht, nachdem es durch die erste Wärmetauscherschlange 322A gelaufen ist.
Das zweite Ventil 332 befindet sich zwischen der zweiten Wärmetauscherschlange 322B und dem Expander 350. Das zweite Ventil 332 befindet sich auch zwischen dem Umkehrventil 370 und dem ersten Ventil 330. Das zweite Ventil 332 ist in dem Kühlmodus stromabwärts von den Wärmetauscherschlangen 322A, 322B und stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 322A, 322B verbunden. Das zweite Ventil 332 verhindert in dem Kühlmodus, dass von dem Umkehrventil 370 strömendes Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 322A, 322B umgeht.
8B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 301, wenn er in einem Wärmepumpmodus betrieben wird. 8B weist fette Linien auf, um den Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 301 in dem Wärmepumpmodus zu zeigen. Gestrichelte Linie veranschaulichen in dem Umkehrventil 370 und den Ventilen 330, 332 die Strömungswege, die geschlossen sind. Ein Strom durch den Wärmeübertragungskreislauf 301 in dem Wärmepumpmodus ist der gleiche wie derjenige, der vorangehend für den Wärmeübertragungskreislauf 301 in 6B in dem Wärmepumpmodus erörtert wurde. Das Arbeitsfluid strömt von dem Expander 350 durch den ersten Wärmetauscher 320 in einer zweiten Richtung D₂ zu dem Umkehrventil 370.
In dem Wärmepumpmodus strömt das Arbeitsfluid strömt durch die Wärmetauscherschlangen 322A, 322B des ersten Wärmetauschers 380 parallel, wie in 8B gezeigt und vorangehend ähnlich für den Wärmeübertragungskreislauf 201 in 6B erörtert. Die Ventile 330, 332 befinden sich zwischen dem Umkehrventil 370 und dem Expander 350. In dem Wärmepumpmodus strömt das von dem Umkehrventil 370 durch den ersten Wärmetauscher 320 zu dem Expander 340 strömende Arbeitsfluid durch beide Ventile 330, 332, während beide Ventile 330, 332 das Arbeitsfluid auch sperren.
Das erste Ventil 330 ist in dem Wärmepumpmodus stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 322A, 322B und stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 322B verbunden. In dem Wärmepumpmodus strömt das Arbeitsfluid von dem Expander 350 durch das erste Ventil 330, teilt sich dann auf und strömt in die Wärmetauscherschlangen 332A, 332B.
Das zweite Ventil 332 ist in dem Wärmepumpmodus stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 322B und stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 322A, 322B verbunden. In dem Wärmepumpmodus strömt ein Teil des Arbeitsfluids von dem Expander 350 durch das erste Ventil 330, durch die zweite Wärmetauscherschlange 322B und dann durch das zweite Ventil 332. In dem Wärmepumpmodus verhindern das erste Ventil 330 und das zweite Ventil 332, dass das von dem Expander 350 strömende Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 322A, 332B umgeht und durch die Wärmetauscherschlangen 322A, 322B in Reihe strömt.
Der Wärmeübertragungskreislauf 301 ist in einer Ausführungsform, in der die Ventile 230, 232, 234 in dem Wärmeübertragungskreislauf 201 in 5 mit den zwei Dreiwegeventilen 330, 332 ersetzt sind. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 101 in einer ähnlichen Weise modifiziert sein. Es ist zu beachten, dass eine Ausführungsform eines Wärmeübertragungskreislaufs in einer ähnlichen Weise die gleichen Merkmale wie der Wärmeübertragungskreislauf 101 in 3 aufweisen kann, mit Ausnahme der Ventile 130, 132, 134, die mit zwei Dreiwegeventilen (z. B. Ventil 330, Ventil 332) ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 301 ersetzt sind.
Das erste Prozessfluid PF₁ in 7 - 8B strömt durch den ersten Wärmetauscher 320 in der ersten Richtung D₁. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch die Wärmetauscherschlangen 22A, 22B des Wärmetauschers 120 parallel. Das erste Prozessfluid PF₁ und das Arbeitsfluid strömen durch die erste Wärmetauscherschlange 322A in dem Kühlmodus in der gleichen Strömungsrichtung und in dem Wärmepumpmodus zueinander im Gegenstrom. Es ist zu beachten, dass der Strom des ersten Prozessfluids PF₁ durch den ersten Wärmetauscher 320, wie in 7 - 8B gezeigt, in einer Ausführungsform umgekehrt werden kann, wie vorangehend ähnlich in Bezug auf den Strom des ersten Prozessfluids PF₁ in 1 - 2B erörtert wurde.
Der in 7 gezeigte Wärmetauscher 320 umfasst die zwei Wärmetauscherschlangen 322A, 322B. Es ist jedoch zu beachten, dass der Wärmetauscher 320 in einer Ausführungsform mehr als zwei Wärmetauscherschlangen 322A, 322B aufweisen kann. In einer derartigen Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf mehr Ventile 330, 332 und Abzweigungen 328A, 328B umfassen, sodass das Arbeitsfluid durch jede der zusätzlichen Wärmetauscherschlangen angemessen parallel/in Reihe geleitet wird, wie vorangehend für die Wärmetauscherschlangen 322A, 322B erörtert wurde. In einer Ausführungsform kann der umkehrbare Hauptströmungsweg 305 ferner eine zusätzliche Abzweigung (nicht gezeigt) mit einer zu der zweiten Abzweigung 328B ähnlichen Konfiguration und ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) ähnlich zu dem ersten Ventil 330 für jede zusätzliche Wärmetauscherschlange umfassen. Zum Beispiel kann der Wärmeübertragungskreislauf 301 in einer Ausführungsform eine dritte Wärmetauscherschlange (nicht gezeigt), welche die zweite Abzweigung 328B mit einer dritten Abzweigung (nicht gezeigt) mit einer zu der zweiten Abzweigung 328B ähnlichen Konfiguration verbindet, umfassen und ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem ersten Ventil 330 ähnlichen Konfiguration lässt den umkehrbaren Hauptströmungsweg 305 zwischen dem Expander 350 und dem ersten Ventil 330 auseinander-/zusammenlaufen.
9 ist eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragungskreislaufs 401 gemäß einer Ausführungsform. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 401 in einem HVACR-System eingesetzt werden. Der Wärmeübertragungskreislauf 401 ähnelt dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1, mit einer Ausnahme in Bezug auf die Konfiguration des Abschnitts des umkehrbaren Hauptströmungswegs 405 zwischen dem Umkehrventil 470 und einem Expander 450. Zum Beispiel umfasst der Wärmeübertragungskreislauf 401 ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 einen Verdichter 410 mit einem Ansaugeinlass 412 und einem Abgabeauslass 414, einen ersten Wärmetauscher 420 mit einer ersten Wärmetauscherschlange 422A und einer zweiten Wärmetauscherschlange 422B, den Expander 450, einen zweiten Wärmetauscher 460, das Umkehrventil 470 und eine Steuerung 490.
Der Wärmeübertragungskreislauf 401 ist ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 eingerichtet, um zwischen einem Kühlmodus und einem Wärmepumpmodus unter Verwendung des Umkehrventils 470 umgeschaltet zu werden, wie vorangehend erörtert wurde. Das Umkehrventil 470 kann eine Strömungsrichtung durch den umkehrbaren Hauptströmungsweg 405 für das Arbeitsfluid ändern, der sich von dem Umkehrventil 470 durch den ersten Wärmetauscher 420, den Expander 450 und den zweite Wärmetauscher 460 und zurück zu dem Umkehrventil 470 erstreckt. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 490 das Umkehrventil 470, ähnlich wie vorangehend für die Steuerung 90 in 1 erörtert, steuern. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 490 eine Steuerung des HVACR-Systems sein. Das Arbeitsfluid strömt in dem Kühlmodus durch den ersten Wärmetauscher 420, durch den Expander 450 und dann durch den zweiten Wärmetauscher 460. Das Arbeitsfluid strömt in dem Wärmepumpmodus durch den zweiten Wärmetauscher 460, durch den Expander 450 und dann durch den ersten Wärmetauscher 420.
In dem Kühlmodus strömt ein erstes Prozessfluid PF₁ durch den ersten Wärmetauscher 420 und wird durch das Arbeitsfluid erwärmt und ein zweites Prozessfluid PF₂ strömt durch den zweiten Wärmetauscher 460 und wird durch das Arbeitsfluid gekühlt. In dem Wärmepumpmodus wird das erste Prozessfluid PF₁ in dem ersten Wärmetauscher 420 durch das Arbeitsfluid gekühlt und das zweite Prozessfluid PF₂ wird in dem zweiten Wärmetauscher 460 durch das Arbeitsfluid erwärmt. Wie ähnlich bezüglich des Wärmeübertragungskreislaufs 1 in 1 erörtert wurde, kann der Wärmeübertragungskreislauf 401 in einer Ausführungsform zusätzliche Komponenten zu denen, die in 9 gezeigt sind, umfassen.
Ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1 ist der Wärmeübertragungskreislauf 401 eingerichtet, um einen Strom durch die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B des ersten Wärmetauschers 420 basierend auf der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher 420 zu leiten. Die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher 420 verändert sich, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 401 zwischen dem Kühlmodus und dem Wärmepumpmodus umschaltet. Der Wärmeübertragungskreislauf 401 ist eingerichtet, um einen Strom durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 422A, 422B basierend auf dem Modus des Wärmeübertragungskreislaufs 401 unterschiedlich zu leiten. Das Arbeitsfluid strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 422A, 422B basierend auf der Strömungsrichtung durch den ersten Wärmetauscher 420 parallel oder in Reihe.
In einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertragungskreislauf Ventile 430, 432, 434, die eingerichtet sind, um das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 422A, 422B in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung durch den ersten Wärmetauscher 420 parallel oder in Reihe zu leiten. Das Arbeitsfluid strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 422A, 422B in Reihe, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 401 in dem Kühlmodus betrieben wird, und es strömt durch die mehreren Wärmetauscherschlangen 422A, 422B parallel, wenn der Wärmeübertragungskreislauf 401 in dem Wärmepumpmodus betrieben wird.
In einer Ausführungsform teilt sich der umkehrbare Hauptströmungsweg 405 in zwei Abzweigungen 428A, 428B auf, bevor die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B und die zwei Abzweigungen 428A, 428B nach den Wärmetauscherschlangen 422A, 422B wieder zusammenlaufen. Das sowohl Auseinander- als auch Zusammenlaufen des umkehrbaren Hauptströmungswegs 405 in die/von den zwei Abzweigungen 428A, 428B findet zwischen dem Umkehrventil 470 und dem Expander 450 statt. In einer Ausführungsform umfasst jede der Abzweigungen 428A, 428B eine jeweilige Wärmetauscherschlange 422B, 422A. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 428A die zweite Wärmetauscherschlange 422B und die zweite Abzweigung 428A umfasst die erste Wärmetauscherschlange 422A.
In einer Ausführungsform sind ein erstes Ventil 430 und ein zweites Ventil 432 Rückschlagventile. Die Rückschlagventile 430, 432 leiten das Arbeitsfluid passiv. Daher können die Rückschlagventile 430, 432 die gewünschte Führung des Arbeitsfluids durch die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B bereitstellen, ohne zusätzliche aktive Steuerungen zu benötigen. Ein drittes Ventil 434 ist ein Steuerventil, das zum Öffnen/Schließen gesteuert wird. Wenn es geschlossen ist, sperrt das dritte Ventil 434 das Arbeitsfluid. Wenn es offen ist, ermöglicht das dritte Ventil 434, dass Fluid durch das Ventil 434 läuft. In einer Ausführungsform ist das dritte Ventil 434 eingerichtet, um zu öffnen, wenn sich der Wärmeübertragungskreislauf 401 in dem Kühlmodus befindet, und zu schließen, wenn sich der Wärmeübertragungskreislauf 401 in dem Wärmepumpmodus befindet. In einer Ausführungsform ist die Steuerung 490 eingerichtet, um das dritte Ventil 434 zu steuern, wie im Folgenden erörtert wird. In einer Ausführungsform können die Ventile 430, 432 (ein) Steuerventil(e) sein und eine Steuerung (z. B. die Steuerung 490) kann eingerichtet sein, um zu schließen oder zu öffnen, um das Arbeitsfluid, wie im Folgenden erörtert wird, jeweils zu sperren und/oder durchzulassen.
10A ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 401, wenn er in dem Kühlmodus betrieben wird. Der Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 401 ist in fetten Linien gezeigt. Gestrichelte Linien veranschaulichen in dem Umkehrventil 470 die Strömungswege, die geschlossen sind. In dem Kühlmodus strömt verdichtetes Arbeitsfluid von dem Abgabeauslass 414 des Verdichters 410 durch das Umkehrventil 470 zu dem ersten Wärmetauscher 420, von dem ersten Wärmetauscher 420 zu dem Expander 450, von dem Expander 450 zu dem zweiten Wärmetauscher 460 und von dem zweiten Wärmetauscher 460 durch das Umkehrventil 470 zu dem Ansaugeinlass 412 des Verdichters 410. Das Arbeitsfluid strömt von dem Umkehrventil 470 durch den ersten Wärmetauscher 420 in einer ersten Richtung D₁ zu dem Expander 450.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 430, 432, 434 derart eingerichtet, dass das durch den ersten Wärmetauscher 420 in der ersten Richtung D₁ strömende Arbeitsfluid in dem Kühlmodus durch seine Wärmetauscherschlangen 422A, 422B in Reihe strömt. In einer Ausführungsform läuft das Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 422A, es läuft durch die zweite Wärmetauscherschlange 422B und dann strömt es zu dem Expander 450. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch jede der Wärmetauscherschlangen 422A, 422B parallel ähnlich zu dem ersten Prozessfluid PF₁ in dem ersten Wärmeübertragungskreislauf 1 in 1. In einer Ausführungsform verhindern die Ventile 430, 432, 434, dass das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus durch die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B parallel strömt oder eine oder mehrere der Wärmetauscherschlangen 422A, 422B umgeht. Das Arbeitsfluid strömt von dem Umkehrventil 470 durch den ersten Wärmetauscher 420 in einer ersten Richtung D₁ zu dem Expander 450.
In einer Ausführungsform leiten drei Ventile 430, 432, 434 das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B des ersten Wärmetauschers 420. Die Ventile 430, 432, 434 befinden sich zwischen dem Umkehrventil 470 und dem Expander 450. In dem Kühlmodus strömt das von dem Umkehrventil 470 durch den ersten Wärmetauscher 420 zu dem Expander 440 strömende Arbeitsfluid durch eines der Ventile 434 und zwei der Ventile 430, 432 sperren das Arbeitsfluid.
Wie in 10A gezeigt, sperren ein erstes Ventil 430 und ein zweites Ventil 432 jeweils das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus, wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher 420 in der ersten Richtung D₁ strömt. Das Arbeitsfluid strömt durch das dritte Ventil 434 zu dem Expander 450. Das dritte Ventil 434 ist eingerichtet, um zu öffnen, wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher in der Richtung D₁ in dem Kühlmodus strömt. In einer Ausführungsform umfasst die erste Abzweigung 428A das erste Ventil 430 und die zweite Wärmetauscherschlange 422B und die zweite Abzweigung 428A umfasst das zweite Ventil 432.
Das erste Ventil 430 befindet sich zwischen dem Umkehrventil 470 und der zweiten Wärmetauscherschlange 422B. In dem Kühlmodus ist das erste Ventil 430 stromaufwärts von den Wärmetauscherschlangen 422A, 442B und stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 422A sowie stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 422B verbunden. Das erste Ventil 430 verhindert in dem Kühlmodus, dass von dem Umkehrventil 470 strömendes Arbeitsfluid zu der zweiten Wärmetauscherschlange 422B strömt und die erste Wärmetauscherschlange 422A umgeht.
Das zweite Ventil 432 befindet sich zwischen der ersten Wärmetauscherschlange 422A und dem Expander 450. In dem Kühlmodus ist das zweite Ventil 432 stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 422A und stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 422B verbunden und es ist stromabwärts von den Wärmetauscherschlangen 422A, 422B verbunden. In dem Kühlmodus verhindert das zweite Ventil 432, dass das Arbeitsfluid, nachdem es durch die erste Wärmetauscherschlange 422A geströmt ist, die zweite Wärmetauscherschlange 422B umgeht.
Das dritte Ventil 434 befindet sich zwischen der ersten Wärmetauscherschlange 422A und der zweiten Wärmetauscherschlange 422B. Das dritte Ventil 434 befindet sich auch zwischen dem ersten Ventil 430 und dem zweiten Ventil 432. Das dritte Ventil 434 befindet sich in dem Kühlmodus stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 422A und stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 422B. In dem Kühlmodus strömt das Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 422A, das dritte Ventil 434 und dann durch die zweite Wärmetauscherschlange 422B.
10B ist eine schematische Darstellung des Wärmeübertragungskreislaufs 401, wenn er in dem Wärmepumpmodus betrieben wird. 10B weist fette Linien auf, um den Strömungsweg des Arbeitsfluids durch den Wärmeübertragungskreislauf 401 in dem Wärmepumpmodus zu zeigen. Gestrichelte Linien veranschaulichen in dem Umkehrventil 470 die Strömungswege, die geschlossen sind. Ähnlich zu dem Wärmeübertragungskreislauf 1 in 2B strömt in dem Wärmepumpmodus verdichtetes Arbeitsfluid von dem Abgabeauslass 414 des Verdichters 410 durch das Umkehrventil 470 zu dem zweiten Wärmetauscher 460, von dem zweiten Wärmetauscher 460 zu dem Expander 450, von dem Expander 450 zu dem ersten Wärmetauscher 420 und von dem ersten Wärmetauscher 420 durch das Umkehrventil 470 zu dem Ansaugeinlass 412 des Verdichters 410. Das Arbeitsfluid strömt von dem Expander 450 durch den ersten Wärmetauscher 420 in einer zweiten Richtung D₂ zu dem Umkehrventil 470.
In einer Ausführungsform sind die Ventile 430, 432, 434 derart eingerichtet, dass das durch den ersten Wärmetauscher 420 in der zweiten Richtung D₂ strömende Arbeitsfluid in dem Wärmepumpmodus durch seine Wärmetauscherschlangen 422A, 422B parallel strömt. Ein Teil des ersten Arbeitsfluids läuft von dem Expander 450 durch die erste Wärmetauscherschlange 422A und ein anderer Teil des Arbeitsfluids läuft von dem Expander 450 durch die zweite Wärmetauscherschlange 422B. In dem Wärmepumpmodus wird verhindert, dass das Arbeitsfluid durch die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B in Reihe strömt oder die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B vollständig umgeht.
In einer Ausführungsform leiten die drei Ventile 430, 432, 434 Fluid durch die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B des ersten Wärmetauschers 420. Das dritte Ventil 434 ist in dem Wärmepumpmodus geschlossen. In dem Wärmepumpmodus läuft das von dem Expander 450 durch den ersten Wärmetauscher 420 zu dem Umkehrventil 470 strömende Arbeitsfluid durch zwei der Ventile 430, 432 und das Ventil 434 sperrt das Arbeitsfluid. Wie durch Vergleichen der 6A und 6B hervorgeht, läuft das Arbeitsfluid durch die Ventile 430, 432, die das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus gesperrt haben, während das Ventil 434 nun im Wärmepumpmodus das Arbeitsfluid sperrt.
Wie in 10B gezeigt, sperrt das dritte Ventil 434 das Arbeitsfluid in einem Wärmepumpmodus, wenn das Arbeitsfluid durch den ersten Wärmetauscher 420 in der zweiten Richtung D₂ strömt. Das Arbeitsfluid strömt durch das erste Ventil 430 und das zweite Ventil 432, wenn es von dem Expander 450 durch den ersten Wärmetauscher 420 zu dem Umkehrventil 470 strömt.
Das erste Ventil 430 ist in dem Wärmepumpmodus stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 422B und stromabwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 422B verbunden. Das zweite Ventil 432 ist in dem Wärmepumpmodus stromaufwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 422A und stromaufwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 422B verbunden. Ein Teil des Arbeitsfluids strömt durch den ersten Wärmetauscher 420, indem es durch das zweite Ventil 432 und dann die erste Wärmetauscherschlange 422A strömt. Ein anderer Teil des Arbeitsfluids strömt durch den ersten Wärmetauscher 420, indem es durch die zweite Wärmetauscherschlange 422B und dann durch das erste Ventil 430 strömt.
Das dritte Ventil 434 ist in dem Wärmepumpmodus stromaufwärts von der ersten Wärmetauscherschlange 422B und stromabwärts von der zweiten Wärmetauscherschlange 422B verbunden. Das dritte Ventil 434 verhindert in dem Wärmepumpmodus, dass von dem Expander 450 strömendes Arbeitsfluid die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B umgeht.
Wie in 10A gezeigt, strömt in dem Kühlmodus Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 422A in einer Strömungsrichtung D_422A-1, während Arbeitsfluid durch die zweite Wärmetauscherschlange 422B in einer Strömungsrichtung D_422B-1 strömt. Wie in 10B gezeigt, strömt in dem Kühlmodus Arbeitsfluid durch die erste Wärmetauscherschlange 422A in der Strömungsrichtung D_422A-2, während Arbeitsfluid durch die zweite Wärmetauscherschlange 422B in der Strömungsrichtung D_422B-2 strömt. Die Strömungsrichtung D_422A-1, D_422A-2 des Arbeitsfluids durch die erste Wärmetauscherschlange 422A und die zweite Wärmetauscherschlange 422B wird daher in einer Ausführungsform zwischen dem Wärmepumpmodus und dem Kühlmodus umgekehrt.
Das erste Prozessfluid PF₁ in 9 - 10B strömt durch den ersten Wärmetauscher 420 in der ersten Richtung D₁. Das erste Prozessfluid PF₁ strömt durch die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B des Wärmetauschers 420 parallel. Das erste Prozessfluid PF₁ und das Arbeitsfluid strömen durch die erste Wärmetauscherschlange 422A in dem Kühlmodus in der gleichen Strömungsrichtung und in dem Wärmepumpmodus zueinander im Gegenstrom. Es ist zu beachten, dass der Strom des ersten Prozessfluids PF₁ durch den ersten Wärmetauscher 420, wie in 9 - 10B gezeigt, in einer Ausführungsform umgekehrt werden kann, wie vorangehend ähnlich in Bezug auf den Strom des ersten Prozessfluids PF₁ in 1 - 2B erörtert wurde.
Der in 9 gezeigte Wärmetauscher 420 umfasst die zwei Wärmetauscherschlangen 422A, 422B. Es ist jedoch zu beachten, dass der Wärmetauscher 420 in einer Ausführungsform mehr als zwei Wärmetauscherschlangen 422A, 422B aufweisen kann. In einer derartigen Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 401 mehr Ventile 430, 432, 434 und Abzweigungen 428A, 428B umfassen, sodass das Arbeitsfluid durch jede der zusätzlichen Wärmetauscherschlangen angemessen parallel/in Reihe geleitet wird, wie im Folgenden für die Wärmetauscherschlangen 422A, 422B erörtert wird. In einer Ausführungsform kann der umkehrbare Hauptströmungsweg 405 ferner eine zusätzliche Abzweigung (nicht gezeigt) mit einer zu der zweiten Abzweigung 428A ähnlichen Konfiguration, ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem ersten Ventil 430 ähnlichen Konfiguration und ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem dritten Ventil 434 ähnlichen Konfiguration für jede zusätzliche Wärmetauscherschlange umfassen. Zum Beispiel kann der umkehrbare Hauptströmungsweg 305 in einer Ausführungsform eine dritte Abzweigung (nicht gezeigt) mit einer zu der zweiten Abzweigung 428B ähnlichen Konfiguration, und welche eine dritte Wärmetauscherschlange (nicht gezeigt) umfasst, ein zusätzliches Ventil (nicht gezeigt), das in der zweiten Abzweigung 428B ähnlich zu dem ersten Ventil 430 in der ersten Abzweigung 428A angeordnet ist, und ein zusätzliches Steuerventil (nicht gezeigt) mit einer zu dem dritten Ventil 434 ähnlichen Konfiguration, und welches die zweite Abzweigung 428A und die dritte Abzweigung verbindet und das Arbeitsfluid in dem Kühlmodus sperrt, umfassen.
11 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens 500 zum Betreiben eines Wärmeübertragungskreislaufs. Das Verfahren kann zum Beispiel zum Betreiben des Wärmeübertragungskreislaufs 1 in 1 - 2B, des Wärmeübertragungskreislaufs 101 in 3 - 4B, des Wärmeübertragungskreislaufs 201 in 5 - 6B, des Wärmeübertragungskreislaufs 301 in 7 - 8B oder des Wärmeübertragungskreislaufs 401 in 9 - 10B ausgelegt sein. In einer Ausführungsform wird der Wärmeübertragungskreislauf als HVACR-Kreislauf eingesetzt. Das Verfahren 500 beginnt bei 510.
Bei 510 wird der Wärmeübertragungskreislauf in einem ersten Modus betrieben. In einer Ausführungsform umfasst ein Betreiben in dem ersten Modus 510 ein Verdichten eines Arbeitsfluids in einem Verdichter 515 (z. B. einem Verdichter 10, Verdichter 110, Verdichter 210, Verdichter 310, Verdichter 410) und ein Leiten des verdichteten Arbeitsfluids in einer ersten Richtung durch einen ersten Wärmetauscher 517, einen Expander (z. B. Expander 50, Expander 150, Expander 250, Expander 350, Expander 450) und einen zweiten Wärmetauscher. Der erste Wärmetauscher umfasst mehrere Wärmetauscherschlangen (z. B. Wärmetauscherschlangen 22A, 22B; Wärmetauscherschlangen 122A, 122B; Wärmetauscherschlangen 222A, 222B; Wärmetauscherschlangen 322A, 322B, Wärmetauscherschlangen 422A, 422B). In einer Ausführungsform strömt ein Prozessfluid (z. B. ein erstes Prozessfluid PF₁, zweites Prozessfluid PF₂) durch den ersten Wärmetauscher. Ein anderes Prozessfluid strömt durch den zweiten Wärmetauscher (z. B. ein erstes Prozessfluid PF₁, zweites Prozessfluid PF₂) und tauscht Wärme mit dem Arbeitsfluid aus. Ein Leiten des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher in der ersten Richtung 517 umfasst ein Leiten des Arbeitsfluids durch die mehreren Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers in Reihe. In einer Ausführungsform wird das Arbeitsfluid durch alle der Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers in dem ersten Modus in Reihe geleitet. In einer Ausführungsform ist der erste Modus ein Kühlmodus, in dem der erste Wärmetauscher als Kondensator betrieben wird, welcher das Prozessfluid erwärmt (z. B. Wärmetauscher 20, Wärmetauscher 120, Wärmetauscher 220, Wärmetauscher 320, Wärmetauscher 420). In einer anderen Ausführungsform ist der erste Modus ein Kühlmodus, in dem der erste Wärmetauscher als Verdampfer betrieben wird, um das Prozessfluid zu kühlen (z. B. Wärmetauscher 60, Wärmetauscher 160, Wärmetauscher 260, Wärmetauscher 360, Wärmetauscher 460).
In einer Ausführungsform umfasst ein Betreiben in dem ersten Modus 310 ein Stellen eines Umkehrventils (z. B. Umkehrventil 70, Umkehrventil 170, Umkehrventil 270, Umkehrventil 370, Umkehrventil 470) in eine erste Stellung. Das Umkehrventil leitet in der ersten Stellung das verdichtete Arbeitsfluid von dem Verdichter durch den ersten Wärmetauscher, den Expander und den zweiten Wärmetauscher in der ersten Richtung. Das Verfahren 500 geht dann zu 520 über.
Bei 520 wird der Wärmeübertragungskreislauf in einem zweiten Modus betrieben. In einer Ausführungsform umfasst ein Betreiben in dem zweiten Modus 520 ein Verdichten des Arbeitsfluids in dem Verdichter 525 und ein Leiten des verdichteten Arbeitsfluids in einer zweiten Richtung durch einen ersten Wärmetauscher 527, einen Expander (z. B. Expander 50, Expander 150, Expander 250, Expander 350, Expander 450) und einen zweiten Wärmetauscher. In einer Ausführungsform ist die zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung. Ein Leiten des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher in der zweiten Richtung 527 umfasst ein Leiten des Arbeitsfluids durch die mehreren Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers parallel. In einer Ausführungsform wird das Arbeitsfluid durch alle der Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers in dem ersten Modus parallel geleitet. In einer Ausführungsform ist der zweite Modus ein Wärmepumpmodus, in dem der erste Wärmetauscher als Verdampfer betrieben wird, um das Prozessfluid in dem Wärmepumpmodus zu kühlen (z. B. Wärmetauscher 20, Wärmetauscher 120, Wärmetauscher 220, Wärmetauscher 320, Wärmetauscher 420). In einer anderen Ausführungsform ist der zweite Modus ein Wärmepumpmodus, in dem der erste Wärmetauscher als Verdampfer betrieben wird, um das Prozessfluid zu erwärmen (z. B. Wärmetauscher 60, Wärmetauscher 160, Wärmetauscher 260, Wärmetauscher 360, Wärmetauscher 460).
In einer Ausführungsform kann das Verfahren 500 basierend auf dem Wärmeübertragungskreislauf 1, dem Wärmeübertragungskreislauf 101, dem Wärmeübertragungskreislauf 201, dem Wärmeübertragungskreislauf 301 und/oder dem Wärmeübertragungskreislauf 401, wie in 1 - 10B gezeigt und/oder wie vorangehend beschrieben, verändert werden. Zum Beispiel kann das Verfahren 500 ein Sperren des Arbeitsfluids mit einem oder mehreren Ventilen umfassen.
Aspekte:
Ein beliebiger von Aspekt 1 - 13 kann mit einem beliebigen von Aspekt 14 - 16 kombiniert werden.
Aspekt 1. Wärmeübertragungskreislauf, der in mindestens einem ersten Modus und einem zweiten Modus betreibbar ist, wobei der Wärmeübertragungskreislauf umfasst:

einen Verdichter zum Verdichten eines Arbeitsfluids;
einen Expander zum Expandieren des Arbeitsfluids;
einen ersten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsfluid und einem ersten Prozessfluid, wobei der erste Wärmetauscher mehrere Wärmetauscherschlangen umfasst, wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen fließt, wobei das erste Prozessfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen parallel fließt;
einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsfluid und einem zweiten Prozessfluid,
ein Umkehrventil, das eingerichtet ist, um eine Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher zu ändern; und
mehrere Ventile, die eingerichtet sind, um das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers basierend auf der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher zu leiten,
wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen in Reihe strömt, wenn die Strömungsrichtung eine erste Richtung ist, und wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen parallel strömt, wenn die Strömungsrichtung eine zweite Richtung ist.

Aspekt 2. Wärmeübertragungskreislauf nach Aspekt 1, wobei

der erste Modus ein Kühlmodus ist, in dem der erste Wärmetauscher als Kondensator betrieben wird, der das erste Prozessfluid mit dem Arbeitsfluid erwärmt,
der zweite Modus ein Wärmepumpmodus ist, in dem der erste Wärmetauscher als Verdampfer betrieben wird, der das zweite Prozessfluid mit dem Arbeitsfluid kühlt.

Aspekt 3. Wärmeübertragungskreislauf nach Aspekt 1 oder 2, wobei die mehreren Ventile ein Ventil umfassen, welches das Arbeitsfluid in dem ersten Modus sperrt und es dem Arbeitsfluid in dem zweiten Modus ermöglicht, durchzufließen.
Aspekt 4. Wärmeübertragungskreislauf nach Aspekt 3, wobei das Ventil das Arbeitsfluid in dem ersten Modus sperrt, um zu verhindern, dass das Arbeitsfluid mindestens eine der mehreren Wärmetauscherschlangen umgeht.
Aspekt 5. Wärmeübertragungskreislauf nach einem der Aspekte 1 - 4, ferner umfassend:

einen umkehrbaren Hauptströmungsweg für das Arbeitsfluid, der sich von dem Umkehrventil durch den ersten Wärmetauscher, den Expander und den zweiten Wärmetauscher erstreckt, und wobei der umkehrbare Hauptströmungsweg zwei oder mehr Abzweigungen umfasst, welche das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen leiten.

Aspekt 6. Wärmeübertragungskreislauf nach Aspekt 5, wobei sich der umkehrbare Hauptströmungsweg in zwei oder mehr Abzweigungen zwischen dem Umkehrventil und dem ersten Wärmetauscher aufteilt, wobei die zwei oder mehr Abzweigungen in den umkehrbaren Hauptströmungsweg zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Expander zurückführen.
Aspekt 7. Wärmeübertragungskreislauf nach Aspekt 5 oder 6, wobei die zwei oder mehr Abzweigungen eine erste Abzweigung und eine zweite Abzweigung umfassen, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen eine erste Wärmetauscherschlange umfassen, welche die erste Abzweigung und die zweite Abzweigung fluidverbindet.
Aspekt 8. Wärmeübertragungskreislauf nach einem der Aspekte 5 - 7, wobei die mehreren Ventile ein erstes Ventil und ein zweites Ventil umfassen und die zwei oder mehr Abzweigungen eine erste Abzweigung, welche das erste Ventil umfasst, und eine zweite Abzweigung, welche das zweite Ventil umfasst, umfassen.
Aspekt 9. Wärmeübertragungskreislauf nach einem der Aspekte 5 - 8, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen eine erste Wärmetauscherschlange umfassen und die zwei oder mehr Abzweigungen eine erste Abzweigung umfassen, welche die erste Wärmetauscherschlange umfasst.
Aspekt 10. Wärmeübertragungskreislauf nach einem der Aspekte 1 - 9, wobei die mehreren Ventile zwei oder mehr Rückschlagventile umfassen.
Aspekt 11. Wärmeübertragungskreislauf nach einem der Aspekte 1 - 10, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen der ersten Wärmetauschereinheit eine erste Wärmetauscherschlange umfassen, wobei sich eine Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch die erste Wärmetauscherschlange von dem ersten Modus zu dem zweiten Modus verändert.
Aspekt 12. Wärmeübertragungskreislauf nach einem der Aspekte 1 - 10, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen der ersten Wärmetauschereinheit eine erste Wärmetauscherschlange umfassen, wobei eine Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch die erste Wärmetauscherschlange in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich ist.
Aspekt 13. Wärmeübertragungskreislauf nach einem der Aspekte 1 - 12, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen der ersten Wärmetauschereinheit eine erste Wärmetauscherschlange umfassen, wobei das Arbeitsfluid und das Prozessfluid in der ersten Wärmetauscherschlange in dem ersten Modus zueinander im Gegenstrom stehen.
Aspekt 14. Verfahren zum Betreiben eines Wärmeübertragungskreislaufs, umfassend:

Betreiben in einem ersten Modus durch:
- Verdichten eines Arbeitsfluids in einem Verdichter,
- Leiten des Arbeitsfluids durch einen ersten Wärmetauscher, einen Expander und einen zweiten Wärmetauscher in einer ersten Richtung, wobei der erste Wärmetauscher mehrere Wärmetauscherschlangen umfasst, wobei ein Prozessfluid durch die Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers parallel strömt, wobei ein Leiten des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher in der ersten Richtung ein Leiten des Arbeitsfluids durch die mehreren Wärmetauscherschlangen des Wärmetauschers in Reihe umfasst; und Betreiben in einem zweiten Modus durch:
- Verdichten des Arbeitsfluids in einem Verdichter, und
- Leiten des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher, den Expander und den zweiten Wärmetauscher in einer zweiten Richtung, wobei ein Leiten des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher in der zweiten Richtung ein Leiten des Arbeitsfluids durch die mehreren Wärmetauscherschlangen des Wärmetauschers parallel umfasst.

Aspekt 15. Verfahren nach Aspekt 14, wobei

der erste Modus ein Kühlmodus ist, welcher ein Erwärmen des ersten Prozessfluids in dem ersten Wärmetauscher mit dem Arbeitsfluid und ein Kühlen des zweiten Prozessfluids in dem zweiten Wärmetauscher mit dem Arbeitsfluid umfasst,
der zweite Modus ein Wärmepumpmodus ist, welcher ein Kühlen des ersten Prozessfluids in dem ersten Wärmetauscher mit dem Arbeitsfluid und ein Erwärmen des zweiten Prozessfluids in dem zweiten Wärmetauscher mit dem Arbeitsfluid umfasst.

Aspekt 16. Verfahren nach einem der Aspekte 14 oder 15, wobei

ein Betreiben in dem ersten Modus ein Stellen eines Umkehrventils in eine erste Stellung umfasst, wobei die erste Stellung das Arbeitsfluid, nachdem es in dem Verdichter verdichtet wurde, in der ersten Richtung durch die erste Richtung durch den ersten Wärmetauscher, den Expander und einen zweiten Wärmetauscher leitet,
ein Betreiben in dem zweiten Modus ein Stellen eines Umkehrventils in eine zweite Stellung umfasst, wobei die zweite Stellung das Arbeitsfluid, nachdem es in dem Verdichter verdichtet wurde, in der zweiten Richtung durch den ersten Wärmetauscher, den Expander und einen zweiten Wärmetauscher leitet.

Die in dieser Anmeldung offenbarten Beispiele sind in jederlei Hinsicht als darstellerisch und nicht beschränkend zu betrachten. Der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche statt durch die vorangegangene Beschreibung angegeben und alle Veränderungen, die innerhalb des Bedeutungs- und Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sind als darin eingeschlossen auszulegen.

Claims

Wärmeübertragungskreislauf, der in mindestens einem ersten Modus und einem zweiten Modus betreibbar ist, wobei der Wärmeübertragungskreislauf umfasst: einen Verdichter zum Verdichten eines Arbeitsfluids; einen Expander zum Expandieren des Arbeitsfluids; einen ersten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsfluid und einem ersten Prozessfluid, wobei der erste Wärmetauscher mehrere Wärmetauscherschlangen umfasst, wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen fließt, wobei das erste Prozessfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen parallel fließt; einen zweiten Wärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsfluid und einem zweiten Prozessfluid, ein Umkehrventil, das eingerichtet ist, um eine Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher zu ändern; und mehrere Ventile, die eingerichtet sind, um das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen des ersten Wärmetauschers basierend auf der Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch den ersten Wärmetauscher zu leiten, wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen in Reihe strömt, wenn die Strömungsrichtung eine erste Richtung ist, und wobei das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen parallel strömt, wenn die Strömungsrichtung eine zweite Richtung ist.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 1, wobei der erste Modus ein Kühlmodus ist, in dem der erste Wärmetauscher als Kondensator betrieben wird, der das erste Prozessfluid mit dem Arbeitsfluid erwärmt, der zweite Modus ein Wärmepumpmodus ist, in dem der erste Wärmetauscher als Verdampfer betrieben wird, der das zweite Prozessfluid mit dem Arbeitsfluid kühlt.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 1, wobei die mehreren Ventile ein Ventil umfassen, welches das Arbeitsfluid in dem ersten Modus sperrt und es dem Arbeitsfluid in dem zweiten Modus ermöglicht, durchzufließen.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 3, wobei das Ventil das Arbeitsfluid in dem ersten Modus sperrt, um zu verhindern, dass das Arbeitsfluid mindestens eine der mehreren Wärmetauscherschlangen umgeht.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen umkehrbaren Hauptströmungsweg für das Arbeitsfluid, der sich von dem Umkehrventil durch den ersten Wärmetauscher, den Expander und den zweiten Wärmetauscher erstreckt, und wobei der umkehrbare Hauptströmungsweg zwei oder mehr Abzweigungen umfasst, welche das Arbeitsfluid durch die mehreren Wärmetauscherschlangen leiten.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 5, wobei sich der umkehrbare Hauptströmungsweg in zwei oder mehr Abzweigungen zwischen dem Umkehrventil und dem ersten Wärmetauscher aufteilt, wobei die zwei oder mehr Abzweigungen in den umkehrbaren Hauptströmungsweg zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Expander zurückführen.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 6, wobei die zwei oder mehr Abzweigungen eine erste Abzweigung und eine zweite Abzweigung umfassen, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen eine erste Wärmetauscherschlange umfassen, welche die erste Abzweigung und die zweite Abzweigung fluidverbindet.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 5, wobei die mehreren Ventile ein erstes Ventil und ein zweites Ventil umfassen und die zwei oder mehr Abzweigungen eine erste Abzweigung, welche das erste Ventil umfasst, und eine zweite Abzweigung, welche das zweite Ventil umfasst, umfassen.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 5, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen eine erste Wärmetauscherschlange umfassen und die zwei oder mehr Abzweigungen eine erste Abzweigung umfassen, welche die erste Wärmetauscherschlange umfasst.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 1, wobei die mehreren Ventile zwei oder mehr Rückschlagventile umfassen.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 1, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen der ersten Wärmetauschereinheit eine erste Wärmetauscherschlange umfassen, wobei sich eine Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch die erste Wärmetauscherschlange von dem ersten Modus zu dem zweiten Modus verändert.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 1, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen der ersten Wärmetauschereinheit eine erste Wärmetauscherschlange umfassen, wobei eine Strömungsrichtung des Arbeitsfluids durch die erste Wärmetauscherschlange in dem ersten Modus und dem zweiten Modus gleich ist.
Wärmeübertragungskreislauf nach Anspruch 1, wobei die mehreren Wärmetauscherschlangen der ersten Wärmetauschereinheit eine erste Wärmetauscherschlange umfassen, wobei das Arbeitsfluid und das Prozessfluid in der ersten Wärmetauscherschlange in dem ersten Modus zueinander im Gegenstrom stehen.