DE2131936A1

DE2131936A1 - Klimaanlage fuer Gebaeude

Info

Publication number: DE2131936A1
Application number: DE19712131936
Authority: DE
Inventors: Nilsson Mats Erik; Nilsson Anders Johan; Nordstroem Lars Vilhelm
Original assignee: Rinipa AB
Current assignee: Rinipa AB
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-06-26
Publication date: 1972-01-05
Also published as: US3732703A; FR2099991A5; CH534333A

Description

PaüenUnnwülto 010100c

Dipl-Inß. W. Boyer £> *3 13 00 Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

6 Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.

In Sachen:

RINIPA AB

Kärnvedsgatan 16

S-4-1 680 Göteborg/Schweden

Klimaanlage für Gebäude

Die Erfindung bezieht sich auf Klimaanlagen für Gebäude. Bei der Verwendung von Luft als Wärmeträger, die mittels einer Wärmepumpe erwärmt wird, ist es möglich, die gewünschte Wärme- und Ventilationswirkung auf einfache und wirtschaftliche Weise zu erzielen. Es wird eine sehr schnelle Temperatureinstellung erhalten, und die Verwendung einer Wärmepumpe bedeutet, daß ein hoßes Maß an Luftumwälzung ohne Verwendung von unvernünftig große Wärmeaustausch^*lachen aufrecht erhalten wird, daß andernfalls erforderlich wäre, um einen hohen Nutzeffekt zu erzielen. Bei Verwendung einer Wärmepumpe zur Erwärmung der Luft ist es mit einfachen Mitteln und vergleichsweise geringen Kosten möglich, die Anlage auch auf Luftkühlung umzustellen, um während der Sommerszeit eine genügend niedrige Innentemperatur in dem Gebäude zu schaffen.

Die Erfindung betrifft nun solche Klimaanlagen der eingegangsgenannten Art, bei denen eine erste Leitung Luft indis Gebäude einleitet und eine zweite Leitung wenigstens den Hauptteil der in das Gebäude eingeleiteten Luft daraus wieder abführt, und ist gekennzeichnet durch eine mit einem Verdampfungsmedium arbeitende Wärmepumpe, welche besteht aus einem Verdichter, wenigstens einem ersten, als Kondensator in Verbindung mit der ersten Leitung arbeitenden Wärmetauscher, mindestens zwei als

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Verdampfer in Verbindung mit der zweiten Leitung arbeitenden Wärmetauscher sowie Mitteln zur alternierenden In- und Außerbetriebsetzung der als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher im Takt mit den Abtauerfordernissen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig .1 eine erste Ausführungsform einer Klimaanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 eine weitere Ausbildungsform,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch eine Wärmepumpe und den hierzu gehörigen Wärmetauschern,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den letzteren und Fig. 5 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 4·.

In Fig. 1 ist eine Klimaanlage für ein Gebäude schematisch dargestellt. In das Innere des Gebäudes wird über eine erste Leitung 12 Luft hineingeleitet, und der größte Teil dieser Luft wird aus dem Gebäude über eine zweite Leitung 16 wieder abgeführt. Letztere Leitung ist in zwei Zweigleitungen 1Ga und 16b geteilt.

Die dem Gebäude zugeführte Luft wird in einem Wärmetauscher 21 innerhalb der Leitung 12 erwärmt, und diese Wärme wird der ausströmenden Luft durch Wärmetauscher 2oa und 2ob, die in die Zweigleitungen 16a bzw. 16b eingefügt sind, größtenteils wieder entzogen. Die drei Wärmetauscher 21, 2oa und 2ob bilden einen Teil, einer Wärmepumpe, die nach bekannten Prinzipien funktioniert und in diesem Falle mit einer leicht verdampfbaren Flüssigkeit wie Freon oder einem ähnlichen in Verbindung mit Kühlapparaten bekannten Medium arbeitet. Diese Wärmepumpe

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umfar.st außerdem einen auf geeignete Weise angetriebenen Verdichter 19ί der mit Regeleinrichtungen bekannter Art einschließlich zweier Drosselventile 22a und b versehen ist. Der Kompressor saugt Flüssigkeitsdampf von den Wärmetauschern 2oa oder 2ob an, wodurch die das Gebäude verlassende Luft gekühlt wird, verdichtet den Flüssigkeitsdampf und liefert ihn zu dem Wäremtauscher 21, wo er kondensiert und dadurch die in das Gebäude einströmende Luft erwärmt. Zur Wärmepumpe gehört ferner ein Hauptspeichergefäß 8 für das wärmeleitende Arbeitsmedium.

Ein wesentliches Probelm bei den Wärmetauschern in der Auslaßleitung 16 besteht darin, daß sie nach einer bestimmten Betriebszeit mit Eisschichten bedeckt sind und deshalb ein Abtauen erfordern. Einer dieser Wärmetauscher ist im Betrieb, während der andere entfrostet und für den neuen Einsatz vorbereitet wird. Jede Zweigleitung 16a, 16b ist zu diesem Zwecke mit einer Ventilklappe 7a bzw. 7b versehen, und in der Leitung zwischen dem Hauptspeichergefäß .8 und diesen Wärmespeichern befindet sich je ein Absperrventil 6a bzw. 6b.

Wie die Zeichnung zeigt, ist die Ventilklappe 7a offen, was bedeutet, daß sich der Wärmetauscher 2oa in Betrieb befindet, während der Wärmetauscher 2ob abgetaut wird. Entsprechend ist das Absperrventil 6a geöffnet, und das Absperrventil 6b ist geschlossen.

Die Entfrostung erfolgt mit Dampf, der von der Hochdruckseite des Verdichters 19 über eine Leitung 5 abgezapft und dem zu entfrostenden Wärmetauscher zugeleitet wird. Ventile 4a und 4b steuern den Strom dieses Abtaudampfes zu dem jeweiligen Wärmetauscher 2oa bzw. 2ob.

Der Abtaudampf kondensiert im Wärmetauscher und wird über ein Rückschlagventil 3a bzw. 3b zu einem Hilfsspeichergefäß 2a bzw. 2b geleitet. Dieses ist über Absperrventile 1ooa bzw. 1oob sowie

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weitere Rückschlagventile 1ooa bzw. 1oob an die Einlaßseiten der Wärmetauscher 2oa, 2ob angeschlossen. In der Rückströmleitung eines jeden Wärmetauschers 2oa, 2ob befindet sich ein Absperrventil 1o2a bzw. 1o2b, das über eine Zweigleitung mit einem Drosselventil 1o3a bzw. 1o3b und einem Hilfs-Absperrventil 1o4a bzw. 1o4b überbrückt ist.

Beim Abtauen des Wärmetauscher 2ob ist das Steuerventil 4a offen, so daß hochgespannter Dampf durch diesen Wärmetauscher strömen und dabei das Eis schmelzen kann. Das hierbei anfallende Wasser kann über einen Abfluß 1o5b abgezogen werden. Während das Eis schmilzt, wird der Dampf in dem "Wärmetauscher kondensiert, und das Arbeitsmedium wird in dem Hilfspeichergefäß 2b kondensiert. Die Ventile 1oob, 1o2b und 1o3b sind während dieses Betriebsvorganges geschlossen.

Um den Wärmetauscher 2ob wieder in Betrieb zu setzen, d.h. Druck und Temperatur darin auf das gleiche Niveau wie im Wärmetauscher 2o, der nun abgetaut werden muß, zu bringen, wird das Ventil 4b geschlossen und die Ventile 1oob und 1o3b werden geöffnet. Nunmehr kann Arbeitsmedium aus dem Hilfspeichergefäß zum Einlaß des Wärmetauschers gelangen. Während das Arbeitsmedium durch den Wärmetauscher strömt, wird es verdampft, da die Wärmetausch-Oberfläche kurz nach dem Schmelzen des Eises Raumtemperatur erreichen. Diese Maßnahme ist getroffen, um das flüssige Arbeitsmedium daran zu hindern, von dem Hilfsspeichergefäß zum Verdichter zu fließen, was offensichtlich die Gefahr einer Beschädigung desselben mit sich bringen würde.

Wenn das Speichergefäß nahezu gefüllt ist, ist der Wärmetauscher betriebsbereit, und sowohl das Absperrventil 1o2b wie auch die Ventilklappe 7b in der Auslaßleitung können geöffnet werden. Gleichzeitig wird die Ventilklappe 7 a geschlossen, und sobald das Hilfsspeichergefäß vollständig leer ist, wird das Absperrventil 6b geöffnet, um den Zustrom von Arbeitsmedium direkt aus dem Hauptspeichergefäß 8 zu ermöglichen.

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Gleichzeitig ist das zum Wärmetauscher 2oa gehörende Absperrventil 6a natürlich geschlossen und das Ventil 4-a geöffnet worden, so daß das Abtauen des Wärmetauschers 2oa, wie oben in Verbindung mit dem Wärmetauscher 2ob beschrieben , weiter gehen kann.

Die Betätigung der einzelnen Ventile kann automatisch mit bekannten Mitteln erfolgen, und der Zeitpunkt zur Einleitung der Umschaltung kann durch Mittel bestimmt werden, die auf den ansteigenden Druck des Wärmetauschers 2oa bzw. 2ob ansprechen, der durch die wachsende Eisschicht auf den Wärmetauschflächen hervorgerufen wird.

Die vorgeschriebene Anlage wird zur Erwärmung der in das Gebäude eintretenden Luft benutzt. Während der Sommerzeit kann es erwünscht sein, stattdessen die Luft zu kühlen. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums umgekehrt wird. Die verdampfung wird dann in dem Wärmetauscher 21 erfolgen und die Kondensation in einem der Wärmetauscher 2oa bzw. 2ob. Die Einspeisung vom Verdichter 19 zum Wärmetauscher 21, der unter diesen Be? triebsbedingungen als Verdampfer arbeitet, wird durch ein Ventil Io6 unterbrochen. Der Verdichter 19 liefert somit das Arbeitsmedium über die Leitung 5 zu einen oder beiden Wärmetauschern 2oa, 2ob, die als Kondensatoren wirken und Wärme zu der ausströmenden Luft in den Leitungen 16a und 16b abgeben. Über die Rückschlagventile 3a bzw. 3t> wird das Arbeitsmedium von den Wärmetauschern 2oa und 2ob den Hilfsspeichergefäßen 2a bzw. 2b zugeleitet, und da die Ventile 1ooa bzw. 1oob geschlossen sind, wird das Arbeitsmedium über die Leitungen 1o7a bzw. 1o7b dem als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher 21 zugeführt, der die zuströmende Luft in der Leitung 12 kühlt. In diesem Betriebszustand sind die Ventile 1o8a und 1o8b offen, ebenso ein Ventil 1o9 in einer Umgehungsleitung-^?11o, welche den als Verdampfer arbeitenden Wärmtauscher 21 mit der Saugseite des Verdichters 19 verbindet. .

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Wenn die eintretende Luft nicht unter O⁰G gekühlt wird, tritt keine Eisbildung am Verdampfer auf, und ein Abtauen ist folglich nicht erforderlich. Unter dieser Arbeitsbedingung sind die Ventile 6a, 6b, 1o2a, 1o2b, 1o4a, 1o4b,1ooa und 1oob natürlich geschlossen.

Ein Gebäude kann Räumlichkeiten zweierlei Art aufweisen. Ein gewöhnliches Etagenhaus enthält in erster LinieWohnungen, in denen es erwünscht ist, die Temperatur in einem jedem Raum individuell einzuregeln, und weiterhin Räumlichkeiten wie Treppenhäuser, Keller und andere Gemeinschaftsräume, in denen ■ eine bestimmte Temperatur aufrecht zu erhalten ist. In allen diesen Räumen ist ein ständiger Luftaustausch erwünscht.

In Fig. 2 ist ein Gebäude sehr schematisch durch eine rechteckige Umrahmung dargestellt und in drei Abteilungen unterteilt, von denen die beiden äußeren die mit 1o bezeichnet sind, Wohnungen darstellen und jeweils eine Anzahl Räume umfassen sollen, von denen ein jeder mit einer Mischkammer der unten beschriebenen Art versehen ist, während eine dazwischen liegende Abteilung 11 beispielsweise eine Anzahl von Räumlichkeiten wie Keller, Treppenhaus und andere Gemeinschaftsräume umfassen kann, in denen die Anforderungen an die Regelung der Temperatur nicht so hoch sind.

Die Anlage weist eine Lufteinlaßleitung 12 mit einem Gebläse 13 auf, das die Luft aus der Atmosphäre in das System hineinsaugt. Die einströmende Luft teilt sich innerhalb zweier Zweigleitungen 14 und 15. Die Zweigleitung 14 steht mit den Abteilungen 1o und ebenso mit der Abteilung 11 in Verbindung, während die Zweigleitung 15 nur mit den Abteilungen 1o verbunden ist. Die Luft wird aus dem Gebäude über eine Auslaßleitung 16 mit einem Ventilator I7 darin wieder herausgeleitet. Abzweigungen 16a von der Auslaßleitung reichten in alle Abteilungen innerhalb des Gebäudes, und die Gesamtmenge der dem Gebäude zugeführten Luft wird durch diese Leitung wieder abgeführt.

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In der Auslaßleitung 16 ist ein Gegenstrom-Wärmetauscher 18 angeordnet, und die Einlaß-Zweigleitung 15 führt über diesen Wärmetauscher. Diese Zweigleitung führt vernehmlich nichterwärmte Luft zu den Abteilungen zwecks Vermischung mit der erwärmten Luft in den Wohnungen in der unten beschriebenen Weise. Um ein Kondensieren von Feuchtigkeit in den Leitungen zu verhindern, wird dieser Luftanteil im Wärmetauscher 18 leicht erwärmt. Diese Erwärmung kann bereits in der noch ungeteilten Lufteinlaßleitung 12 erfolgen, wodurch der Betrag an köndenoierbarer Feuchtigkeit in dem Wärmetauscher passend vermindert wird. Die Haupterwärmung der Luft erfolgt in einer Wärmepumpe 9» die bekanntermaßen wiederum aus einem Verdichter 19» einem ersten, in der Auslaßleitung 16 stromabwärts gegenüber dem Gegenstrom-Wärmetauscher 18 angeordneten Wärmetauscher 2o und einem zweiten Wärmetauscher 21 in der Einlaßleitung 14 besteht.. In einer Querverbindung zwischen den beiden Wärmetauschern befindet sich ein Drosselventil 22 zur Steuerung der Strömung des Arbeitsmediums, Die Wärmepumpe arbeitet wiederum mit einer Verdampfungsflüssigkeit derart, wie sie in Kühlapparaten verwendet wird, beispielsweise Freon. Dieses Arbeitsmedium wird im Wärmetauscher 2o verdampft, im Verdichter 19 verdichtet und im Wärmetauscher 21 kondensiert, wodurch es die durch die Zweigleitung 14 strömende Luft erwärmt. Eine Abzweigung 14a von dieser Leitung trifft mit einer Abzweigung 15a von der anderen Lufteinlaßleitung 15 in einer Mischkammer 23 innerhalb eines jeden Raums der Abteilungen 1o zusammen, in denen es erwünscht ist, die Temperatur zu regeln. Die Menge an Luft, die durch die Einlaßleitungen strömt, ist konstant, und die Temperatur kann den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend eingeregelt werden.

Ein Nachteil einer Wärmepume 9 der oben beschriebenen Art ist, daß sie gelegentlich ein Abtauen der wärmetauschenden Oberflächen erfordert. Vorzugsweise sollte jedoch die Möglichkeit bestehen, kontinuierlich abzutauen, teils zu dem Zweck,, einen möglichst großen Teil des Wärmeeinhalts aus der austreten-

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den Luft ohne Vorminderung des Wärmedurchsatzes im Vordampfer abzuführen, und toil3 um Schwankungen in dor Temperatur dor einströmenden Luft zu verhindern, wenn der Wärmeünuscher für das Abtauen abgesperrt ist. Eine ständig arbeitende Wärmepumpe kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch erhalten werden,daß die Wärmetauscher 2o und 21 Teile einer drehenden Wärmespeichereinheit bilden, in welcher Ventile zur Steuerung der Zufuhr und Ableitung des wärmeübertragenden Mediums elektrisch, mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch von der rotierenden Einheit betätigt werden.·

Eine bevorzugte Ausführungsform eines drehenden Wärmetauschers 9 ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Die einströmende Luft aus der Zweigleitung 14- passiert die Wärmetauschereinheit von unten nach oben in einem inneren rotierenden Verteilergehäuse 25 j während die abströmende Luft aus der Leitung 16 die Einheit von oben nach unten in einer Eingkammer innerhalb eines äußeren Gehäuses 26 durchströmt. Der Wärmetausch erfolgt in einer zylindrischen Trommel 27, die in eine Anzahl sektorförmiger Wärmetauscherpakete unterteilt ist. Fig. 4- zeigt 12 solcher Sektoren. Ein jeder dieser Sektoren kann eine Anzahl mit äußeren Flanschen versehener Rohrschlangen enthalten. Ein jedes Paket kann sowohl als Kondensator wie als Verdampfer arbeiten. Die Rohrschlsfgen sind nur schematisch angedeutet, und sie werden bei verschiedenen Gelegenheiten mit Arbeitsmedium von der Hochdruckseite des Verdichters versorgt oder liefern Arbeitsmedium zu dessen Niederdruckseite.

Die Wärmeaustauschflächen stehen somit still, währen!das innere Gehäuse für die einströmende Luft dreht und hierdurch sowohl die einströmende wie auch die ausströmende Luft über die Wärmetauschpakete verteilt. Das innere Gehäuse 25 .ist, wie am besten aus Fig. 5 zu erkennen ist, mit zwei radial gerichteten haubenförmigen Armen versehen, deren nach unten offene Stirnseiten jeweils die gleiche Größe besitzen wie zwei Sektoren. Die einströmende und die ausströmene Luft wird auf diese V/eise E 3287/24,6.1971 ' 10988 2/1265

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gleichmäßig über den Frontbereich der Wärmetauscheinheit verteilt. Um das rotierende System auszubalancieren, haben zwei diametral gegenüberliegende Warmetauscherpakete stets die gleiche Funktion. Die Kopf- und die Fußabschnitte des äußeren und inneren Gehäuses sind wechselseitig gleich, und die Kopf- und Bodenabschnitte des inneren Gehäuses rotieren synchron miteinander.

Das innere Gehäuse 25 ist mit Deckplatten 28 versehen, die sich über die Sektoren hinweg erstrecken, um von einer Funktion in die andere umzuschalten. Die Ventile zur Umschaltung von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite werden von dem drehenden Teil über mechanische, elektrische, hydraulische oder pneumatische Mittel gesteuert. Drosselleitungen 45- 48 zwischen den Kondensatoren und den Verdampfern sind in der Nabe der Wärmetauschertrommel schematisch angedeutet. Jeder Kondensator versorgt stets denselben Verdampfer mit Arbeitsmedium. Eine mögliche Drosselung tritt in beiden Richtungen auf, wodurch die Anzahl der Verbindungen vermindert werden kann. Die Zahl dor Wärmetauscherpakete soll genügend groß sein, um nachteilige Einflüsse in Verbindung mit der Umschaltung der Ventile auszuschließen.

Die in Fig. 3 gezeigte Wärmetauschereineheit besteht, wie oben erwähnt, aus zwölf Sektoren 31-42. ^^as rotierende Gehäuse ist mit vier Deckplatten 28 versehen. Die diametral gegenüberliegenden Sektoren 31.und 32 wie auch 37 und 38 arbeiten in der gezeigten Stellung als Verdampfer, während die Sektoren 34, 35 bzw. 4o, 41 als Kodensatoren arbeiten. Die Sektoren 33 j 36, 39 und 42 werden zur gleichen Zeit durch die rotierenden Deckplatten 48 abgedeckt.

Die Hochdruckseite des Verdichters ist über eine erste, die Einheit umschließende Ringleitung 43 an einen jeden der Sektoren angeschlossen, und in gleicher Weise ist die Niederdruckseite des Verdichters über eine zweite Ringleitung 44 mit einem jeden

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Sektor verbunden. Zwischen Jeder ^ingleitung und den verschiedenen Sektoren sind Zweigleitungen mit je einem Ventil vorgesehen,, das durch das rotierende Gehäuse 25 in. der oben aufgezeigten Weise gesteuert wird. Fig. 3 zeigt, wie im dargestellten Zustand die Sektoren 34, 35 und 4o, 41 über Ventile 34H, 35H, 4oH bzw. 41H mit der ^ingleitung 43 verbunden sind, während gleichzeitig die Sektoren 31, 32, 37 und 38 über Ventile 31L, 32L, 37L bzw. 38L mit der Ringleitung 44 in Verbindung stehen. Niederdruckventile 36L und 42L sind dabei geöffnet, um die zugehörigen Sektoren 36 und 42 zu entwässern.

Die an die Ringleitung 43 angeschlossene Rohrschlange 5o des Sektors 4o ist in ausgezogenen Linien dargestellt, ebenso eine an die Ringleitung 44 angeschlossene Rohrschlange 51 im Sektor 37- Diese beiden Rohrschlangen sind miteinander verbunden, und in ähnlicher Weise wird Hochdruckdampf vom Verdichter 19 zu den Sektoren 34·» 35, 4-o und 41 gefördert und dort kondensiert, woraufhin das Kondensat zu dem als Verdampfer arbeitenden zugehörigen Sektoren weitergeleitet wird. Jeder Sektor versorgt auf diese Weise stets den gleichen Sektor mit Arbeitsmedium. Die Verbindungsleitungen, die im gegenwärtigen Zustand in Betrieb sind, sind in ausgezogenen Linien dargestellt, während die außer-Betrieb befindlichen Leitungen gestrichelt angedeutet sind.

Kondensiertes Arbeitsmedium aus dem Sektor 34 wird somit über die Leitungen 45 innerhalb der Trommelnabe zum Sektor 31 geleitet, während kondensiertes Arbeitsmedium über die Leitung · 46 dem Sektor 37 zugeleitet wird. In gleicher Weise ist der Sektor 4o mit dem Sektor 37 über die Leitung 47 und der Sektor 41 mit dem Sektor 38 über eine weitere Leitung 48 verbunden. Mittels dieser zentralen Verbindungen ist es ferner möglich, eine Entwässerung durch öffnung zweier Ventile 36L und.42L zu erhalten, da ein jeder zugehöriger Sektor 36 bzw. 42 mit einem der weiterhin abgedeckten Sektoren 33 bzw. 39 verbunden ist.

Da das Arbeitsmedium zwischen den Wärmetauscherpaketen in beiden

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Richtungen transportiert werden muß, ist es vorteilhaft, letztere stillstehen zu lassen und mit einem rotierenden Luftverteiler zuarbeiten. Die Rohrschlange 52 im Sektor 5o, die an den Ringkanal 44 angeschlossen ist und mit einer nicht dargestellten entsprechenden Rohrschlange im Sektor 31 verbunden ist, ist gestrichelt eingezeichnet. In gleicher Weise ist auch eine Rohrschlange 53 im Sektor 37» die mit einer nicht dargestellten Rohrschlange im Sektor 3^- in Verbindung steht, mit gestrichelten Linien gezeichnet.

Beide Rohrschlangen in jedem Sektor können an ihren inneren bzw. äußeren Enden miteinander verbunden sein; es leuchtet jedoch ein, daß es in der Praxis notwendig sein kann, eine Vielzahl solcher Rohrschlangen vorzusehen, um die erforderliche Wärmeübertragungsfläche zu erhalten.

Die Anzahl der Sektoren bemisst sich nach der Größe der Anlage, und der Wärmetransport wird in der bei Wärmepumpen üblichen Weise gesteuert,

Die Leitungen 45- 48 mit dem zugehörigen (nicht dargestellten) Drosselventilen welche die Rohrschlangen in eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite unterteilen, können außerhalb der Wärmetauschereinheit angeordnet sein. Die mit H und L näher bezeichneten Ventile in den Ringleitungen 43 und 44 sind vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger angeordnet.

In gleicher Weise, wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert, ist es also auch hier möglich, die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums dergestalt umzukehren, daß die Anlage alternativ auch zur Kühlung der einströmenden Luft benutzt werden kann. Das hierzu erforderliche Rohrleitungssystem ist in der Zeichnung nicht gezeigt und kann von herkömmlicerh Art sein.

Pat ent anspräche

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Claims

- 12 Patentansprüche ^ I O1 3 J D

Klimaanlage für Gebäude, bei welcher eine erste Leitung Luft in das Gebäude einleitet und eine zweite Leitung wenigstens den Hauptteil der in das Gebäude eingeleiteten Luft daraus wieder abführt, gekennzeichnet durch eine mit einem Verdampfungsmedium arbeitende Wärmepumpe, bestehend aus einem Verdichter (19) ι wenigstens einem ersten, als Kondensator in Verbindung mit der ersten Leitung (12) arbeitenden Wärmetauscher (21), mindestens zwei weiteren als Verdampfer in Verbindung mit der zweiten Leitung (16) arbeitenden Wärmetauschern (20 bzw. 20a, 20b) sowie Mitteln zur alternierenden In- und Außerbetriebsetzung der als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher im Takt mit den Abtauerfordernissen.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die die Auslaßleitung bildende zweite Leitung (16) in zwei Zweige (16a, 16b) geteilt ist, die je einen als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher (20a, 20b) enthalten, wobei diese Zweigleitungen mit Mitteln (7a, 7b) zur Leitung des Luftstroms durch sie hindurch versehen sind und die Zuleitungen für das Arbeitsmedium zu diesen Wärmetauschern Ventile (6a, 6b) für den wahlweisen Zustrom von Arbeitsmedium enthalten.

3· Klimaanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine von der Hochdruckseite des Verdichters (19) ausgehende Zweigleitung (5) zur Förderung eines Abtaumittels zu den als Verdampfer arbeitenden Wärmetauschern (20a, 20b) und durch Ventile (4a, 4b) in dieser Zweigleitung (5) zur wahlweisen Steuerung des Zustroms von Abtaumittel zu den als Verdampfer arbeitenden Wärmetauschern.

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M-. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die als Verdampfer und die als Kondensatoren arbeitenden Wärmetauscher (20 bzw. 20a, 20b; 21) derart ausgebildet sind, daß sie sowohl ihre Stellung wie ihre Funktion vertauschen können.

5. Klimaanlage nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die als Verdampfer und die als Kondensatoren arbeitenden Wärmetauscher (20 bzw. 20a, 20b; 21). innerhalb einer zylindrischen rotierenden Einheit (27) zusammengefaßt sind, die nach dem Grundprinzip eines Drehspeicherwärmetauschers arbeitet.

6. Klimaanlage nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmetauschereinheit besteht aus einem stationären äußeren zylindrischen Gehäuse (26) für eine der Luftleitungen, vorzugsweise die die Luft abführende Leitung (16), einem in Sektoren unterteilten inneren drehbaren Gehäuse (25) für die andere Luftleitung und einer dazwischenliegenden feststehenden zylindrischen Trommel (27), die in eine Anzahl sektorförmiger Wärmetauscherpakete (31 - 4-2) unterteilt ist, von denen ein jedes derart gestaltet ist, daß es alternativ als Kondensator oder als Verdampfer zu arbeiten vermag.

7· Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Hochdruckseite und die Niederdruckseite des zur Wärmepumpe gehörenden Verdichters (19) mit einem jeden Wärmespeicherpaket über je eine Ringleitung (4-3 bzw. 44) verbunden sind, welche mit einem Ventil (H, L) an jeder Packung versehen sind, wobei diese Ventile stufenweise zusammen mit dem drehenden Gehäuse (25) betätigbar sind.

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8. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärmetauschereinheit eine gerade Anzahl von Sektoren (31 - 42) vorgesehen ist, deren Anordnung derart getroffen ist, daß zv/ei diametral gegenüberliegende Sektoren stets in der gleichen Weise arbeiten, und daß das innere Gehäuse (45) so ausgebildet ist, daß eine Verbindung zwischen mindestens einem mit der Lufteinlaßleitung (12) verbundenen Sektor auf der einen Seite eine Mittellängsebenc durch die Trommel (27) und einer entsprechenden Anzahl von ähnlich angeordneten, mit der Auslaßleitung (10) verbundenen Sektoren aufrechterhalten ist, wobei die Anzahl dieser Sektoren •kleiner als die Gesamtzahl der Sektoren innerhalb der Trommel (27) ist und die verbleibenden Sektoren von den beiden Arten von Luftleitungen (10, 12) durch mit dem Gehäuse rotierenden Mittel (28) abgetrennt sind.

9· Klimaanlage nach Anspruch 1 zur Verwendung in Gebäuden mit zwei Arten von Räumlichkeiten mit unterschiedlichen Beheizungserfordernissen, dadurch gekennzeichnet , daß die Lufteinlaßleitung (12) in zwei Zweigleitungen (14, 15) geteilt ist, von denen eine erste (14) wiederum in zwei zu beiden Arten der Räumlichkeiten (10, 11) führenden Zweige aufgeteilt ist, während die zweite Zweigleitung (15) nur zu der einen Art von Räumlichkeiten (10) führt, wobei die Luftauslaßleitung (16) an beide Arten von Räumlichkeiten (10, 11) angeschlossen ist, ein erster als Kondensator arbeitender Wärmetauscher (21) in der ersten Einlaß-Zweigleitung (14) und ein zweiter, als Verdampfer arbeitender Wärmetauscher (20) in der Luftauslaßleitung (16) vorgesehen ist und eine Zweigleitung (15a) von der zweiten Einlaß-Zweigleitung (15) mit einer Abzweigung (44a) von der ersten Zweigleitung (14) über eine Mischkammer (23) in der zugehörigen Art von Räumlichkeit (10) vereinigt ist.

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10. Klimaanlage nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einlaßleitung (15) über einen -Gegenstrom-Wärmetauscher (18) innerhalb der Auslaßleitung (16) stromaufwärts gegenüber dem zur Wärmepumpe gehörenden zweiten Wärmetauscher (20) geführt ist.

11. Wärmetauscher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Änderung der Strömungsrichtung durch die Wärmetauscher (20 bzw. 20a, 20b; 21) dergestalt, daß der erste Wärmetauscher als Verdampfer und wenigstens ein zweiter Wärmetauscher (20 bzw. 20a, b) als Kondensator arbeitet.

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