DE2133060C3

DE2133060C3 - Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung mit einer Wärmepumpe

Info

Publication number: DE2133060C3
Application number: DE2133060A
Authority: DE
Inventors: Denise Villemoisson Desbrosses
Original assignee: Alsthom Atlantique SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1970-07-07
Filing date: 1971-07-02
Publication date: 1981-12-24
Also published as: NL155939B; BE769626A; GB1360072A; DE2133060B2; NL155939C; US3867979A; FR2109052A5; ES196640U; ES196640Y; NL7109347A; DE2133060A1; JPS4929325B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung mi! einer Wärmepumpe, die einen Kompressor, einen Kondensator, einen Verdampfer und die diese Teile verbindenden Rohrleitungen, durch welche ein Kühlmedium im geschlossenen Kreislauf strömt, sowie eine Entspannungseinrichtung zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer umfaßt, mit einer Eintrittsleitung für die Außenluft, in der sich der Kondensator befindet, einer Austrittsleitung für die Innenluft, in der sich der Verdampfer befindet, einem Gebläse für die Zuführung der Außenluft und einem Gebläse für die Absaugung der Innenluft.

Fine solche Vorrichtung ist aus der australischen Patentschrift I 03 682 bekannt. Derartige Vorrichtungen dienen in erster Linie dazu, die in der Raumabluft eines Wohngebäudes enthaltene Wärme zur Vorwärmung der dem Gebäude zugeführten Frischluft zu verwenden.

Sinkt während des Betriebs einer solchen Vorrichtung die Temperatur der dem Gebäude zugeführten Frischluft stark ab, so wird das Kühlmedium, das durch den in der Eintrittsleitung für die Frischluft angeordneten Kondensator strömt, ebenfalls sehr stark abgekühlt, so daß sich insgesamt die Arbeitstemperaturen im gesamten Wärmepumpenkreislauf erniedrigen. Dies kann soweit führen, daß der Verdampfer, der sich in der Austrittsleitung für die Inneniuft befindet, bis unter den Gefrierpunkt abgekühlt wird, so daß er im Laufe der Zeit vereist. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Wärmepumpe infolge des reduzierten Wärmeaustauschvermögens am Verdampfer stark herabgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Vereisung des Verdampfers vermieden wird.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß Einrichtungen zur Erhöhung der Kondensationstemperatur des Kühlmediums in dem Kondensator durch Verminderung der Kühlwirkung des um den Kondensator strömenden Außenluftstroms vorgesehen sind.

Zur Vermeidung der Vereisung des Verdampfers wird demnach erfindungsgemäß vorgesehen, die Temperatur im Kondensator durch die genannten Maßnahmen zu erhöhen.

Zwar ist es bereits aus der US-PS 31 35 317 bekannt, sowohl am Kondensator als auch am Verdampfer einer Wärmepumpenheizung Heizstrahler anzuordnen, um den bei Winterbetrieb vereisten Verdampfer periodisch abtauen zu können. Diese bekannte Vorrichtung unterscheidet sich jedoch von der Erfindung gattungsmäßig bereits dadurch, daß der Verdampfer nicht in einer Austrittsleitung für die Rauminnenluft angeordnet ist und sie daher auch nicht für die Wärmerückgewinnung vorgesehen ist. Voraussetzung dafür, daß der Verdampfer bei der bekannten Vorrichtung aus der Außenluft Wärme aufnehmen kann, ist, daß seine Temperatur stets tiefer als die Temperatur der Außenluft ist. Liegt die Außenluft entsprechend tief, so muß auch zwangsläufig die Temperatur der Verdampferoberfläche entsprechend tief liegen. Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt führt dies zwangsläufig zu einer Vereisung des Verdampfers, die nur — wie bereits erwähnt — durch periodisches Abtauen beseitigt werden kann.

Die Maßnahme der Erfindung zeichnet sich dagegen dadurch aus, daß eine Vereisung des Verdampfers von vornherein vermieden wird.

Vorteilhafte Ausftihrungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand dreier mit Hilfe der Figuren schematisch dargestellter Ausführjngsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. I — eine Anlage, bei der die Erhöhung der Durchschnittstemperatur der Außenluft (Ventilationsluft) bei Berührung des Kondensators über elektrische Widerstände erfolgt;

Fig.2 — eine Anlage, bei der die Erhöhung der Durchschnittstemperatur der Außenluft bei Berührung des Kondensators durch Abzweigung eines Teiles der eintretenden Luft erfolgt, die mit dem Hauptteil unterhalb des Kondensators zusammengeführt wird und

Fig. 3 — eine Anlege, bei der die Erhöhung der Durchschnittstemperatur der Außenluft bei Berührung des Kondensators durch erneute Umwälzung eines Teils der unterhalb des Kondensators aufgeheizten Luft erfolgt.

Innerhalb der Darstellung der drei gezeigten Anlagen

wird der zu beheizende Raum oberhalb der Zeichnung und die AuOenatmosphäre unterhalb der Zeichnung angenommen. In der in Fig. 1 gezeigten Anlage verdichtet der Kompressor 1 das gasförmige Kühlmedium, das vorzugsweise durch einen Fluorkohlenwasserstoff mit niedrigem Siedepunkt unter atmosphärischem Druck, wie z. B. einem unter der Bezeichnung »Freon« vertriebenen, oder ebenfalls durch Ammoniak oder schwefelhaltigen Anhydrid gebildet sein kann, und fördert dieses Medium in die Zufuhrleitung 2 des Kondensators 3. In diesem Kondensator verflüssigt sich das Kühlmedium, heizt die Ventilationsluft auf und strömt über die Leitung 4 zum Druckminderventil 5. Das entspannte Kühlmedium strömt nunmehr durch die Leitung 6 in den Verdampfer 7, in dem dieses verdampft und die verbrauchte Luft, kühlt und trocknet, die anschließend aus dem Raum herausgedrückt wird. Das Kühlmedium strömt nunmehr über die Leitung 8 zum Ansaugteil des Kompressors 1.

Die verbrauchte Luft wird aus dem Raum über eine Leitung 9 unter Mitwirkung eines Gebläses 10 herausgeführt. Diese wird bei der Berührung des Verdampfers 7 abgekühlt und getrocknet, wobei das Kondenswasser über nicht dargestellte Vorriditungen abgeführt wird.

Die Ventilationsluft wird unter Mitwirkung eines Gebläses 12 über die Leitung 11 in den Raum geführL Gegebenenfalls bewirkt ein elektrischer Widerstand 13 eine erste Aufheizung der Luft, bevor diese mit dem Kondensator 3 in Berührung kommt Die den Kondensator berührende, aufgeheizte Luft wird gegebenenfalls durch Berührung des Widerstands 14 nochmals auf die gewünschte Einführungstemperatur aufgeheizt, die im allgemeinen zumindest 35° C beträgt. Ein weiterer Widerstand 15 ist ferner an der Aufheizung beteiligt, wenn die Außentemperatur sehr tief liegt Die Heizleistung des Widerstandes 14 ist beispielsweise in der Form ausgelegt, daß die gewünschte Einführungstemperatur gewährleistet wird, wenn die Außentemperatur —5°C beträgt. Die Heizleistung des Widerstands 15 ist so berechnet, daß zusammen mit dem Widerstand 14 die gewünschte Einführungstemperatur erreicht wird, wenn die Außentemperatur — 10°C beträgt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Anlage ist der Funktionszyklus der Wärmepumpe sowie die Abführungsleitung für die verbrauchte Luft mit denen der in Fig. I gezeigten und beschriebenen Anlage identisch, wonach auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann. Die Eintrittsleitung 11 für die Frischluft besitzt eine als Nebenkanal wirkende Abzweigung (Rohrleitung 16), die mit einer Einstellklappe 17 ausgerüstet ist Wie durch die Pfeile dargestellt ra, strömt ein Teil der eintretenden Luft über die Rohrleitung 16 und vermischt sich mit dem Hauptteil unterhalb des Kondensators 3 und zwar unter der Saugwirkung des Gebläses 12. Demzufolge erhöhen sich die Durchschnittstemperatur der Luft im Kondensator und die Kondensationstemperatur. Hieraus ist zu ersehen, daß bei einem schnellen Absinken der Außentemperatur eine schnelle Kompensierung durch die Anlage erfolgt, ohne daß hierzu zusätzliche Vorrichtungen erforderlich sind. In der in Fig. 3 gezeigten Anlage ist der Arbeitszyklus der Wärmepumpe und die Abführleitung der verbrauchten Luft mit denen der Anlagen in F i g. 1 und 2 vergleichbar. An die Eintrittsleitung 11 für die Frischluft ist eine Leitung 18 zur erneuten Umwälzung angeschlossen, die mit einer Einstellklappe 19 versehen ist. Wie durch die Pfeile angedeutet wird, ermöglicht die Leitung 18 eine Umwälzung oberhalb des Kondens-.ors 3 eines Teiles der bereits an diesem Kondensator aufgeheizten Luft. Da die Zufuhr der den Kondensator berührenden Luft über der in den Raum geförderten Luftmenge liegt, liegt die Eingangstemperatur über der, die sich ohne eine erneute Umwälzung ergeben hätte, wobei die Ausgangstemperatur praktisch unverändert bleibt. Durch diese Anordnung wird somit eine Erhöhung der Temperatur des kondensierten Kühlmediums und damit eine Erhöhung der Verdampfungsteinperatur dieses Kühlmediums bewirkt, wodurch die Gefahr einer Vereisung vermieden wird und hierzu nur ein Gebläse erforderlich ist dessen Leistung etwas über der liegt, die erforderlich wäre, wenn keine erneute Umwälzung stattfinden würde.

Es wäre möglich, die eingeführte Luft nicht nur mit der erneut umgewälzten Luft unterhalb des Kondensators, sondern auch mit der aus der Raumatmosphäre entnommenen Luft zu vermischen. Hiermii könnte die Eingangstemperatur der Luft am Kondensator erhöht werden. Diese Erhöhung wäre jedoch nur sehr geringfügig, da das Temperaturgefälle zwischen der Außenluf: und der Luft der Raumatmosphäre nicht sehr groß ist. Demgegenüber würde der den Kondensator berührende Luftstrom zunehmen, so daß die Durchschnittstemperatur der den Kondensator berührenden Luft nicht unbedingt ansteigen muß. Demzufolge ist auf diese Möglichkeit im allgemeinen zu verzichten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung mit einer Wärmepumpe, die einen Kompressor, einen Kondensator, einen Verdampfer und die diese Teile verbindenden Rohrleitungen, durch welche ein Kühlmedium im geschlossenen Kreislauf strömt, sowie eine Entspannungseinrichtung zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer umfaßt, mit einer Eintrittsleitung für die Außenluft, in der sich der ι ο Kondensator befindet, einer Austrittsleitung für die Innenluft, in der sich der Verdampfer befindet, einem Gebläse für die Zuführung der Außenluft und einem Gebläse für die Absaugung der Innenluft, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Erhöhung der Kondensationstemperatur des Kühlmediums in dem Kondensator (3) durch Verminderung der Kühlwirkung des um den Kondensator (3) strömenden Außenluftstromes vorgesehen sind.

2. Vorricitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zumindest eine unabhängige Wärmequelle umfassen, die in der Eintrittsleitung (11) für die Außenluft in Strömungsrichtung vor dem Kondensator (3) liegt

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Wärmequelle ein elektrischer Widerstand (13) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen aus einer zu der jo Eintrittsleitung (11) für die Außenluft parallelen, mit dieser vor Jem Kondensator (3) und nach dem Kondensator (3) να- dem Gebläse (12) für die Zuführung der Außenlrft verbundenen Rohrleitung (16) und einer Einsteilklappe (5'^r) für den Luftdurchsatz der Abzv/eigluft in der parallelen Rohrleitung (16)bestehen(Fig. 2).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen aus einer zu der Eintrittsleitung (U) für die Außenluft parallelen, mit dieser vor dem Kondensator (3) und nach dem Kondensator (3) hinter dem Gebläse (12) für die Außenluft verbundenen Rohrleitung (18) und einer Einstellklappe (19) für den Luftdurchsatz der rückgeführten Luft in der parallelen Rohrleitung (18) bestehen(Fig. 3).