DE2440928A1 - Hochdruckinduktions-klimaanlage - Google Patents

Description

PATENTANWALT-DR. HERMANN O. TX. D! E H LDIPLCMP H YSIKER D-8000 MÖNCHEN 19 - FLDGGENSTRASSE 17 -TELEFON: 089/177061

KLG 1011 D

Firma KLG Klima- und Lüftungstechnische Anlagen GmbH 8 München 60, Landsberger Str. 495

Hochdruckinduktions-Klimaanlage

Zusatzanmeldung zu Patent ...... (Patentanmeldung P 24 11 558.0 )

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckinduktions-Klimaanlage, bei der die zur Injektion vorgesehene Primärluft mittels mindestens eines Kühlungs-Wärmetauschers und mindestens eines Beheizungs-Wärmetauschers auf eine vorgegebene Temperatur gebracht wird, wobei ein Verdampfer von wenigstens einer Kältemaschine für den Sommerbetrieb im Wärmeaustausch mit dem Kreislauf des den KUhlungs-Wärmetauscher durchströmenden Wärmeübertragungsmediums steht,

insbesondere nach Patent

(Patentanmeldung P 24 11 558.0)

Hochdruckinduktions-Klimaanlagen sind bekannt. Bei diesen Anlagen wird in den einzelnen Räumen Primärluf't mit einer bestimmten Temperatur über Düsen ausgeblasen, wodurch

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Raumluft induziert wird, die mittels Wärmetauschern nach den Raumerfordernissen gekühlt bzw. geheizt wird. Hierdurch gelingt es, die Temperatur in den einzelnen Räumen individuell zu steuern. Ein weiterer Vorteil dieser Anlagen besteht darin, daß im Gegensatz zu Zwei- oder Mehrkanal-Mischgeräten nicht jeweils die gesamte Raumluft, sondern nur die Menge der eingeführten Primärluft ausgetauscht wird. Die in der Abluft vorhandene und ungenutzt ins Freie strömende Enthalpie ist somit geringer als bei einem entsprechenden Zweikanalsystem, bei dem die Räume mit einem Warm- und Kaltluftkanal versorgt werden. Die Hochdruckinduktions-Klimaanlage ist daher wirtschaftlicher als die Zweikanal-Anlage.Dennoch ist die ins Freie ungenutzt abgegebene Energie auch bei diesen Anlagen beträchtlich. Neben hierdurch bedingten unvermeidlichen klimatologischen Einflüssen erweist sich dies auch im Hinblick auf die zunehmende Rohstoffverknappung als nachteilig.

In der Zeitschrift "Klimatechnik", 11. Jahrgang, Nr. 9 September 19^9* wurde deshalb in dem auf Seite 5 ff. erschienenen Artikel von Alfred Miller " Die wirtschaftliche Ausnützung von Großkälteanlagen mit kurzer Jahresbetriebzeit " vorgeschlagen, den Wärmeinhalt der Fortluft von Klimaanlagen, beispielsweise eines Hochhauses, durch Wärmerückgewinnung auszunutzen. Dies kann zum einen dadurch geschehen, daß ein konventioneller Wärmeaustauscher, wie beispielsweise ein Lamellenheizkörper, zwischen dem Frisch- und dem Abluftkanal angeordnet ist. Falls eine wirksame Wärmeübertragung stattfinden soll, sind sehr große Austauschflächen notwendig, was ein hohes Invenstitionskapital bedingt. Abgesehen davon hat ein derartiger Wärmetauscher auch einen erhebliche Platzbedarf.Zum anderen besteht die Möglichkeit, die Wärme der Abluft zur Er-

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wärmung der Außenluft im Winter zurückzugewinnen, besteht bei Verwendung von "Regenerativ-Wärmeaustauschern", die zwischen dem Zuluftkanal und dem Abluftkanal einer Klimaanlage eingebaut sind. Für die Anordnung dieser Wärmeaustauscher ist zum einen ein sehr hoher Raumbedarf notwendig. Zum andern ist die Installation nur dann möglich, wenn Zuluft- und Abluftkanal dicht beeinander liegen. Bei vielen Bauvorhaben sind aus räumlichen Gründen die Voraussetzungen nicht gegeben, um Regenerativ- Wärmeaustauscher einzusetzen, beispielsweise dann, wenn die Zuluft zentrale im zweiten Obergeschoß, die Abluftζentrale dagegen im 20. Obergeschoß liegt, da sich zu lange Luftwege ergeben und für diese auch kostbarer Raum verloren geht. Ein weiterer Nachteil der Regenerativ-Wärmeaustauscher beruht in ihren hohen Kosten.

In Industriegebieten sind vielfach in unmittelbarer Nähe von Fabrikationsanlagen Büro- und Wohngebäude angeordnet, die klimatisiert werden sollen. Die Fabrikationsanlagen enthalten in einer Reihe von Fällen Arbeits- und Fertigungsmaschinen, welche gekühlt werden müssen. Ein Beispiel für derartige Fertigungsmaschinen sind Schweißgeräte, die eine Wasserkühlung enthalten. Das Kühlwasser wird hierbei aus dem öffentlichen Leitungsnetz entnommen, oder auch aus eigenen Brunnen, Zisternen oder Sammelbehältern, in welchen Regenwasser gesammelt wird. Nachdem dieses Kühlwasser durch die zu kühlenden Geräte gelaufen ist, wird es im Regelfalle in die kommunale Entwässerung oder in einen nahegelegenen Bach geleitet. Dies führt zu einer unnötigen Aufheizung der kommunalen Entwässerung, in der die dem Kühlwasser innewohnende Wärmeenergie nicht ausgenutzt wird. Wenn das Kühlwasser in einen Bach geleitet

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wird, entsteht darüberhinaus eine thermische Belastung. Diese stört das biologische Gleichgewicht und macht für viele Fischarten den Aufenthalt unmöglich« Darüberhinaus kommt es bevorzugt zur Nebel- und Taubildung in der Umgebung der so aufgeheizten Bäche.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckinduktions-Klimaanlage der eingangs beschriebenen Art in Richtung auf eine noch wirtschaftliche-.re Ausgestaltung zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Kreislauf des mit dem Verdampfer der Kältemaschine in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums wenigstens ein weiterer Wärmetauscher einschaltbar ist, der zur Wärmeabfuhr von mindestens einer bei ihrem Betrieb zu kühlender Vorrichtung dient,und daß der Beheizungs^Wärmetauscher in einem weiteren Kreislauf eines Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist, das mit dem Kondensator der Kältemaschine in Wärmeaustausch steht, so daß die Kältemaschine der zu kühlenden Vorrichtung Wärme entziehen und der Primärluft wieder zuführen kann, indem sie als Wärmepumpe arbeitet.

Die zu kühlende Vorrichtung ist vorzugsweise eine Fertigungsmaschine .

Hiermit wird eine wirtschaftlichere Klimaanlage geschaffen, bei der die in dem zur Kühlung der Fertigungsmaschine verwendeten Wärmeübertragungsmedium enthaltene Wärme ausgenutzt wird. Des weiteren gelingt es mit dieser Anordnung, das Kühlmedium für die Fertigungsmaschine im geschlossenen Kreislauf zu fahren, was im Hinblick auf die zunehmende Wasserverknappung wesentlich ist. Gleichzeitig wird die Wär-

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mebelastung des Abwassers oder der umliegenden Bäche ausgeschaltet. Wenn eine Klimatisierung des neben der Fabrikationsanlage befindlichen Gebäudes vorgesehen ist, ergeben sich zudem keine bemerkenswert erhöhten Anlagekosten, da lediglich die zu Kühlungszwecken sowieso verwendete Kühlmaschine als Wärmepumpe ausgenutzt wird.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn wenigstens ein weiterer Wärmetauscher in dem Abluftstrom angeordnet ist, der in den Kreislauf des mit dem Verdampfer der Kältemaschine in Wärmeaustausch stehende Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist. Durch diese Ausbildung wird auch die in der Abluft des Gebäudes enthaltene Wärme ausgenutzt und es gelingt, eine Klimaanlage zu schaffen, die einen geringeren Platzbedarf aufweist, als im Falle der Verwendung von Regenerativ-Wärmeaustauschern. Große Entfernungen zwischen der Zuluftzentrale und der Abluftzentrale können fast vernachlässigt werden. Ein weiterer Vorteil beruht in den geringen Anlagekosten und in dem optimalen Nutzeffekt. Schließlich sind auch die Aufwendungen für die Wartung und Instandhaltung auf ein Minimum beschränkt. .

Mit der erfindungsgemäßen Anlage kann der ohne sie notwendige Wärmebedarf zur Aufheizung der Frischluft um die Leistung der Wärmepumpe im Anschlußwert einer Fernheizung oder in der Kesselleistung reduziert werde. Dieses führt zu einer Verminderung der Festkosten, sowie im Falle eines Anschlusses an die Fernheizung der Grundgebühren. " - ·

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Wärmepumpen sind hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Wirkungsweise seit vielen Jahrzehnten bekannt. In dem eingangs genannten Artikel wird zwar auf die Möglichkeit der Verwendung einer Wärmepumpe für die Wärmerückgewinnung eingegangen. Im Zusammenhang mit dem Betrieb mehrerer Eisbahnen wird es als vorstellbar erachtet, bei tiefen Außentemperaturen, wenn nicht alle Kompressoren der Eisbahnen .in Betrieb sind, den Wärmeinhalt der Portluft über eine Wärmepumpenschaltung für die Erwärmung der Außenluft zurückzugewinnen, wobei in diesem Falle an den Einbau eines zusätzlichen Verdampfers im Portluftkanal gedacht ist, welcher die Portluft abkühlt. Im Hinblick auf den permanenten Kraftverbrauch wird jedoch einer derartigen Anordnung im Vergleich zu Regenerativ-Wärmeaustauschern nur eine begrenzte Verwendbarkeit eingeräumt .

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die in dem Abluftkanal und in den Fertigungsgeräten angebrachten Wärmetauscher parallel zueinander in den Kühlkreislauf einschaltbar.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die eingangs erwähnte Hochdruckinduktions-Klimaanlage dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreislauf des mit dem Verdampfer der Kältemaschine in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums wenigstens ein weiterer Wärmetauscher einbringbar ist, der in dem Abluftstrom angeordnet ist und/oder zur Wärmeabfuhr von mindestens einer bei ihrem Betrieb zu kühlenden Vorrichtung dient, und daß mindestens ein sekundärseitiger Wärmetauscher in einen weiteren Kreislauf eines Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist, das mit dem Kondensator

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der Kältemaschine in Wärme aus ta<usch steht, so daß diese der Ablauft und/oder der -zumindest- einen zu kühlenden Vorrichtung Wärme entziehen und der Sekundärluft wieder zuführen kann, indem sie als Wärmepumpe arbeitet. Diese Ausführungsform hat den Vorzug, daß bei ihr auch im Übergangsbetrieb und bei Außentemperaturen, die einige Grade über dem Sollwert der Priraärluft liegen, die ungenutzt ins Freie strömende Wärme beispielsweise zur Erwärmung von nördseitig gelegenen Räumen des Gebäudes oder für eine kleine Aufheizung des Gebäudes bei Nacht verwendet werden kann. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, wenn der Beheizungs-Wärmetauscher für die Primärluft in den weiteren Kreislauf des Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist, das mit dem Kondensator der Kältemaschine in Wärmeaustausch steht.

Es ist besonders günstig, wenn der sekundärseitige Wärmetauscher und der primärseitige Beheizungs-Wärmetauscher parallel zueinander in den weiteren Kreislauf einschaltbar sind.

Zweckmäßigerweise ist die zu dem sekundärseitigen Wärmetauscher führende Schleife des Heizkreislaufes von Leitungen kurzschließbar, welche von und zu einem Pernheiζumformer führen. Hierdurch kann auf einfache Weise der zusätzliche Wärmebedarf gedeckt werden, wenn die von der Wärmepumpe angelieferte Wärmemenge für eine ausreichende Beheizung nicht mehr genügt. Vorzugsweise ist des weiteren eine Kurzschlußstrecke vorgesehen, welche die zu und von dem sekundärseitigen Wärmetauscher führenden Leitungen miteinander verbindet, sowie ein Dreiwegventil, das an einer der beiden Einmündungen dieser Kurzschlußstrecke in die Leitungen angebracht ist, wodurch sich die

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dem sekundärseitigen Wärmetauscher zuzuführende Wärmemenge regeln läßt. Die Kurzschlußstrecke ist hierzu näher an dem sekundärseitigen Wärmetauscher angeordnet, als die Einmündung der zu dem Fernheizumformer führenden Leitungen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der in dem Abluftkanal oder der in dem Fertigungsgerät angebrachte Wärmetauscher so angeschlossen, daß mit ihm der Kreislauf des mit dem Verdampfer der Kältemaschine in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums zwischen dem Verdampfer der Kältemaschine und dem Kühlungs-Wärmetauscher zur Bildung eines Kühlkreislaufes kurzgeschlossen werden kann.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn gleichzeitig der Beheizungs-Wärmetauscher für die Erwärmung der Primärluft und/ oder der sekundärseltige Wärmetauscher so angeschlossen sind,daß damit der weitere mit dem Kondesator der Kältemaschine in Wärmeaustausch stehende Kreislauf zwischen dem Kondensator und einem Rückkühlwerk zur Bildung von Heizkreisläufen kurzgeschlossen werden kann.

Diese vorstehenden Maßnahmen ermöglichen ein äußerst einfaches Umschalten der Kältemaschine auf den Wärmepumpenbetrieb. Auch bereits bestehende Klimaanlagen lassen sich hiermit leicht umrüsten.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in dem Heizungskreislauf zwischen dem Kondensator der Kälte-

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maschine und dem Beheizungs-Wärmetauscher zumindest ein Nachheizumformer angebracht, der unabhängig von dem Kondensator und / oder zusätzlich zu diesem das Wärmeübertragungsmedium aufheizt. Ein derartig vorgeschalteter Nachheizumformer ist auch zweckmäßig, um die abgeschaltete Anlage rasch auf den Sollwert zu bringen.

Als besonders praktisch hat es sich erwiesen, wenn die von dem Wärmetauscher heruntergekühlte Abluft weiteren Räumen zugeführt wird, die nicht für einen Daueraufenthalt von Personen vorgesehen sind. Die heruntergekühlte Abluft wird hierbei bevorzugt einer Tiefgarage oder Kellerräumen zugeführt. Diese Räume werden hierdurch auf die erwünschte niedrige Temperatur geheizt, beispielsweise auf 4⁰C. Die üblicherweise notwendigen Außenluft-Nachströmschächte können deshalb entfallen, wobei eine Auskühlung dieser Räume verhindert wird.

Zur Steuerung der Klimaanlage sind gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ein Außenfühler, sowie im Zuluftkanal hinter dem Zuluft-Zentralgerät ein weiterer Fühler angebracht, die mit Reglern derart zusammenwirken, daß diese

a) bei einer Außentemperatur, die über dem Temperatur-Sollwert der Primärluft liegt, den Öffnungsgrad eines Ventils steuern, das in dem zum Kühlungs-Wärmetauscher führenden Teil des Kreislaufes angebracht ist, während sie ein Ventil, das den Heizkreislauf unterbricht, sowie ein weiteres Ventil in dem Kreislauf des Nachheizumformers geschlossen halten.

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b) bei einer Außentemperatur, die unter dem Temperatur-Sollwert der Primärluft liegt, über ein im Heizkreislauf gelegenes Regelventil die Menge des durch den Beheizungs-Wärmetauscher hindurchgeschickten Wärmeübertragungsmediums steuern, während sie das Ventil,das den Heizkreislauf unterbricht, offen halten, wobei sie im Falle eines über die Kapazität der Wärmepumpe hinausgehenden Wärmebedarfs bei voll geöffnetem, im Heizkreislauf gelegenen Regelventil das in dem Kreislauf des Nachheizumformers gelegene Ventil entsprechend steuern; wobei der eine dieser Regler

c) bei einer Außentemperatur, die in einem Bereich zwischen dem Temperatur-Sollwert der Primärluft und einem bestimmten, einige Grade darunter liegenden Wert liegt, zur Einstellung des Temperatur-Sollwertes der Primärluft die Öffnung des Ventils in den Kreislauf des Nachheizumformers dem Wärmebedarf entsprechend steuert, während er das Ventil, das den Heizkreislauf unterbricht, geschlossen und das im Heizkreislauf gelegene Regelventil geöffnet hält und ein weiteres Ventil so schaltet, daß eine den Kondensator aus dem Heizkreislauf ausschließende Kurzschlußstrekke geöffnet wird.

Eine weitere Besonderheit des Regelsyste'ms ist darin zu sehen, daß der Außenfühler und ein in der zu dem sekundärseitigen Wärmetauscher führenden Leitung angebrachter Fühler derart mit einem Regler zusammenwirken, daß dieser das Dreiwegeventil in der von dem sekundärseitigen Wärme-

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tauscher kommenden Leitung, sowie ein in der von dem Fernheizumformer kommenden Leitung angebrachtes Ventil zur Einstellung der von dem sekundärseitigen Wärmetauscher abgegebenen Wärmemenge steuert.

Die Umschaltung der Kältemaschine von und auf einen Betrieb als Wärmepumpe wird bevorzugt in Abhängigkeit von der Außentemperatur von einem Außenfühler über einen Regler bewirkt, der die zugehörigen Ventile betätigt.

Die Regelung der Kältemaschine bei dem Betrieb als Wärmepumpe erfolgt zweckmäßigerweise über einen Verdämpfungsdruck-Regelkreis, wobei mit ansteigendem Verdampfungsdruck über einen Regler ein Ventil im Kühlkreislauf derart betätigt wird, daß eine Kurzschlußstrecke über dem Verdampfer zunehmend geschlossen und der Kühlkreislauf zu dem Wärmetauscher freigegeben wird. Hierbei empfiehlt es sich,im Kühlkreislauf eine Pumpe vorzusehen, an der eine weitere Kurzschlußstrecke anliegt,die beim Schließen dieses Ventils im Kühlkreislauf ein Überströmventil öffnet.

Insbesondere bei größeren Anlagen hat es sich zwecks optimaler Steuerung der Klimatisierung als günstig erwiesen, neben der mindestens einen,als Wärmepumpe verwendeten Kältemaschine noch mindestens eine weitere Kältemaschine vorzusehen, deren Verdampfer in den Kreislauf für den Kühlungs-Wärmetauscher und/ oder für den Wärmetauscher in der Fertigungsmaschine einschaltbar ist. Zweckmäßigerweise sind die als Wärmepumpe verwendeten Kältemaschinen Kolbenmaschinen mittlerer Leistung, während eine weitere Kältemaschine eine Turbomaschine hoher Leistung für den Sommerbetrieb und eine weitere Kältemaschine eine Kolbenmaschine niedriger Leistung für den Winterbetrieb ist. Die Anlage ist aus praktischen Gründen so ausgelegt, daß das Wärmeübertragungsmedium in den einzelnen Kreisen Wasser ist.

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Die beiliegende Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochduckinduktions-Klimaanlage. In Figur la sind hierbei diejenigen Kreisläufe hervorgehoben dargestellt, die im Winterbetrieb verwendet werden, wenn die Kältemaschine als Wärmepumpe arbeitet. Figur Ib zeigt hervorgehoben diejenigen Kreisläufe, die im Zuge des Sommerbetriebes verwendet sind.

Figur 2 zeigt die verschiednen Regelkreise von der in Figur 1 dargestellten Anlage. Figur 2a zeigt die Regelung der Verdampfungstemperatur der Wärmepumpe, Figur 2b eine Lastregelung für die Wärmepumpe, Figur 2c die Regelung des Heizungskreises und Figur 2d die Regelung für die Umschaltung der Kältemaschine auf einen Betrieb als Wärmepumpe und umgekehrt.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsforra der erfindungsgemäßen Hochdruckinduktions-Klimaanlage, bei der eine Wärmeversorgung der Sekundärseite über die Wärmepumpe erfolgt.

Figur 4 zeigt den Regelkreis für die Wärmeversorgung der Sekundärseite für die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform.

In der Stammanmeldung ist der Fall dargestellt, daß die in der Abluft enhaltene Wärme wiedergewonnen und zur Aufheizung der Primärluft verwendet wird. In einer Reihe von Fällen sind Büro- und Verwaltungsgebäude oder auch Wohnhäuser in unmittelbarer Nähe von Fabrikationsanlagen vorhanden, in denen Maschinen betrieben werden, die beispielshalber mittels Kühlwasser gekühlt werden müssen. In diesen Fällen kann auch die im Kühlwasser enthaltene Wärme zur Aufheizung

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der Primärluft herangezogen werden und zwar zusätzlich zu der in der Abluft enthaltenen Wärme, oder gegebenenfalls auch an Stelle derselben. Der zuletzt genannte Fall ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Von den zu kühlenden Maschinen sind lediglich die jweiligen Wärmeaustauscher 1 dargestellt, die parallel zueinander von einem'Wärmeübertragungsmedium durchströmt werden.

Eine Zuleitung 42 und eine Ableitung 43 verbinden die Wärmeaustauscher 1 mit dem Kreislauf des Wärmeübertragungsmediums, das im Wärmeaustausch mit dem Verdampfer 3 einer Kältemaschine 2 steht. Das Wärmeübertragunsmedium strömt von dem Verdampfer 3 über eine Leitung 4l, aus der die Zuleitung 42 abzweigt, in die Wärmetauscher 1 und zu einem nicht dargestellten Kaltwasserverteiler. Aus dem Kaltwasserverteiler führt eine Leitung 37 zu einem Kühlungs-Wärmeaustauscher 6, der in einem Zuluft-Zentralgerät angebracht ist und dazu dient, die Außenluft B im Falle des Sommerbetriebs auf den Temperatur-Sollwert der den Räumen zugeführten Primärluft E abzukühlen. Von dem Kühlungs-Wärmetauscher 6 strömt das dort erwärmte Medium in einer Leitung 38 zu dem Kaltwasserverteiler zurück. Von dort fließt es über eine Leitung 39 - in welche über die Ableitung 43 und das Dreiwegeventil 64 das in dem Wärmetauscher 1 erwärmte Medium mündet - wieder zu dem Verdampfer 3 zurück.

Dieser letzte Teil des Kreislaufes ist in zwei parallel zueinander verlaufende Wege unterteilt. Der eine dieser Wege, der gegebenenfalls auch weggelassen werden kann und von den Leitungen 44 und 45 sowie der dazwischen befindlichen Pumpe gebildet ist, wird von dem Wärmeübertragungsmedium dann durchströmt, wenn die Wärmetauscher 1 nicht in den Kreislauf eingefügt sind. Der zweite parallel dazu verlaufende Weg wird von der Rohrleitung 4ö gebildet, in welcher eine Pumpe 74, ein Dreiwegeventil 21, sowie eine weitere Pumpe 75 an

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angeordnet sind. In dem Dreiwegeventil 21 mündet eine Kurzschlußstrecke 23, die parallel zu dem Verdampfer 3 verläuft und diesen überbrückt. Die Leitung 40 ist des weiteren von einer Kurzschlußstrecke 24 überbrückt, die parallel zu der Pumpe 74 an dieser anliegt. In der Kurzschlußstrecke 24 ist ein Überströmventil 25 angebracht, das mit einem Druckregler versehen ist.

Ein weiteres Wärmeübertragungsmedium steht mit dem Kondensator 4 der Kältemaschine 2 im Wärmeaustausch. Der Kreislauf dieses Mediums führt im Normalbetrieb der Kältemaschine 2 über eine Leitung 53, ein Durchgangsvenitl 20 und eine Leitung zu einem Rückkühlwerk ¹J und von dort über eine Leitung 51* eine Pumpe 72 und eine Leitung 52 zu dem Kondensator zurück.

Bei dem Betrieb der Kältemaschine 2 als Wärmepumpe wird die von dem Kondensator 4 abgegebene .. Wärmemenge nicht mehr dem Rückkühlwerk 7 zugeführt, sondern einem Beheizungs-Wärmetauscher 5* der ebenfalls in dem Zuluft-Zentralgerät angebracht ist. Von dem Beheizungs-Wärmetauscher 5 wird die Außenluft B auf den für die Primärluft E notwendigen Sollwert erwärmt. Das von dem Kondensator 4 aufgeheizte WäEmeübertragungsmedium strömt hierbei von der Leitung 53 in eine Leitung 54, in der ein Durchgangsventil 14 angebracht ist. Die Leitung 54 führt zu einem Nachheizumformer 8, der zusätzlich oder getrennt von dem Kondensator 4 die Aufheizung des Wärmeübertragungsmediums für den Beheizungs-Wärmetauscher 5 vornimmt. Von dem Nachheizumformer 8 führt eine Leitung 55* in der eine Pumpe 76 angebracht ist, zu dem Beheizungs-Wärmetauscher $. Von diesem führt eine Leitung 56, in der ein Regelventil 15 angebracht ist, zurück in die Leitung 52, die in den Kondensator 4 der Kältemaschine 2 einmündet. In der Leitung 56 sind des weiteren ein Fühler 26, sowie eine Pumpe 71 angebracht.

Der aus den Leitungen 52 mit 56 gebildete Kreislauf kann an drei Stellen kurzgeschlossen werden, zum einen zwischen der

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Leitung 54 und der Leitung 56 mittels einer Leitung 58, die über ein Dreiwegeventil 17 angeschlossen ist. In der Leitung 58 ist eine Pumpe 59 angebracht. Die weitere Kurzschlußstrecke ist parallel zu dem Beheizungs-Wärmetauscher 5 durch eine Leitung l8 gebildet, die in das von einem Dreiwegeventil gebildete Regelventil 15 einmündet. Eine dritte Kurzschlußstrekke 62, in der ein Rückschlagventil angebracht ist, bildet mit der Pumpe 76 und dem Beheizungs-Wärmetauscher 5 einen geschlossenen Kreis. Dieser verhindert, daß die Pumpe 76 gegen das geschlossene Regelventil 15 drückt. ·

Der Nachheizumformer 8 steht über eine Zuleitung 60 und eine Ableitung 6l mit einem Fernheizumformer in Verbindung· Die dem Nachheizumformer 8 zugeführte Wärme wird von einem Durchgangsventil 16 gesteuert, das in der Rücklaufleitung 6l angebracht

Mit der. Leitung 56 des Heizkreislaufes ist ein Hochdruck-Expansionsgefäß 57 verbunden. Es ist darauf geachtet, daß die geodätischen Höhenverhältnisse des Hochdruck-Expansionsgefäßes 57 und des Rückkühlwerkes J aufeinander abgestimmt sind. Es könnte auch das Rückkühlwerk als Expansionsgefäß verwendet werden, allerdings müßte in diesem Falle eine trockene Anlage vorgesehen sein, die durch Zwischenschaltung eines Kühlwasser-Sammelgefäßes viel Platz beanspruchen würde. In dem von den Leitungen 39 bis 43 gebildeten Kühlkreislauf ist im Bereich der Leitung 43 ein Niederdruck-Expansionsgefäß 47 angebracht.

Das Zuluft-Zentralgerät erhält neben dem Beheizungs-Wärmetauscher 5 und dem Kühlungs-Wärmetauscher 6 ein Filter 31* ein Gebläse 32, sowie eine Dampfzuführung 33* welche Ferndampf D, der Primärluft zuführt, so daß die gewünschte Luftfeuchtigkeit in dieser erhalten wird. Des weiteren erhält das Zuluft-Zentralgerät einen Fühler 10, der den Temperatur-Sollwert der Primärluft überwacht. Das Filter 3I ist ein Rollbandfilter mit automatischer Differenzdrucksteuerung.

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Die gesamte Verrohrung des Kühlkreislaufes und des Heizkreislaufes besteht aus nahtlosen Siederohren, wobei zur Aufrechterhaltung der gewünschten Fließrichtung jeweils nicht dargestellte Rückschlagventile angebracht sind. Auch weitere Kleinarmaturen, wie Thermometer, Manometer, Differenzdruckmanometer, Hygrometer, Endtemperaturventile und Sicherheitsventile, sowie Hähne zum Füllen und Entleeren der einzelnen Kreise sind in den Figuren nicht im einzelnen dargestellt.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der oben beschriebenen Anlage näher beschrieben werden. Figur la zeigt die Anlage bei einem Betrieb, in dem die Kältemaschine 2 als Wärmepumpe arbeitet. Über die Wärmetauscher 1 werden die zugehörigen Maschinen gekühlt. Das von dem Verdampfer 3 durch die Leitungen 41 und zu den Wärmetauschern 1 strömende Wärmeübertragungsmedium wird hierdurch erwärmt. Es strömt dann durch die Leitungen 43, 39 und 4O zu dem Verdampfer 3 zurück, von wo die Wärme zu dem Kondensator 4 abgeführt wird. Die Regelung der Kältemaschine 2, die bei diesem Betrieb nicht mehr in Funktion von der Kaltwasser-Vorlaufstemperatur erfolgen kann, wird von einem Verdampfungsdruck-Regelkreis gebildet, der in Figur 2a dargestellt ist. Der von einem Fühler 3^ festgestellte Verdampfungsdruck wird einem Regler 22 gemeldet, der über einen Stellmotor das Dreiwegeventil 21 betätigt. Ein Druckanstieg in dem Verdampfereintritt, der durch ein Schließen des Ventils 21 hervorgerufen ist, öffnet das Überströmventil 25, so daß die Pumpe 74, die mit der Pumpe 75 das Wärmeübertragungsmedium im Kühlkreislauf umpumpt, nicht überlastet wird. Die Pumpe 73 ist bei diesem Betrieb abschaltbar.

Wenn die Kältemaschine mehrstufig ausgebildet ist, kann sie entsprechend dem jeweils notwendigen Wärmebedarf in dem Heizkreislauf in einer oder in mehreren dieser Stufen betrieben werden. Die Ein- und Ausschaltung dieser Stufen erfolgt, wie in Figur 2b dargestellt ist, in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur des aus den Leitungen 52 mit 56 gebildeten Heizkreislaufes, die mittels des Fühlers 26 festgestellt wird.

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Von dem Fühler 26 wird über einen Regler 27 ein Schaltwerk betätigt, das die einzelnen Stufen der Kältemaschine ein- bzw. ausschaltet.

Bei dem in Figur la gezeigten Betrieb der Kältemaschine als Wärmepumpe ist der die Leitungen 52 mit 56 umfassende Heizkreislauf durch das Ventil 20 von dem zu dem Rückkühlwerk 7 führenden Kreislauf getrennt. Das von dem Kondensator 4 der Kältemaschine erwärmte Wärmeübertragungsmedium, das ebenso wie das Wärmeübertragunsmedium des Kühlkreises aus Wasser besteht, strömt durch das geöffnete Ventil 14 zu dem Nachheizumformer 8. Hier wird es bei entsprechendem Wärmebedarf durch öffnen des Ventil 16 weiter aufgeheizt. Anschließend strömt es über die Pumpe 76 zu dem Beheizungs-Wärmetauscher 5, in dem es von der Außenluft B abgekühlt wird, die zu dem Zuluft-Zentralgerät strömt. Das abgekühlte Wasser gelangt schließlich über den von den Leitungen 56 und 52 gebildeten Rücklauf zwecks erneuter Aufheizung zu dem Kondensator 4 der Kältemaschine 2. Das Dreiwegeventil 17 verschließt hierbei die Kurzstrecke 58. Bei diesem Betrieb ist die Pumpe 59 abgeschaltet, während die Pumpen 71 und 76 eingeschaltet sind.

Bei niedrigen Temperaturen wird die zur Erreichung des Temperatur-Sollwerts der Primärluft notwendige Wärmezufuhr von einem Regler 11 gesteuert. Der Regler ist, wie aus Figur 2c ersichtliche mit dem im Primärluftstrom angeordneten Fühler 10 und mit einem Außenfühler 12 verbunden. Solange die von der Wärmepumpe zurückgewonnene Energie ausreicht, um die Primärluft auf ihren Sollwert zu bringen, wird lediglich die öffnung des Dreiwegeventils 15 mittels eines geeigneten Stellmotors gesteuert, so daß eine größere oder eine geringere Heizwassermenge durch den Beheizungs-Wärmetauscher 5 oder durch die Leitung l8 strömt. Falls die von der Wärmepumpe zurückgewonnene und durch die Arbeitsleistung an dem Kondensator 4 erhöhte Energie nicht mehr ausreicht, erfolgt bei völlig geöffnetem Ventil 15 über eine geeignete Steuerung des Durch-

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gangsventils l6 die notwendige Aufheizung durch den Nachheizumformer 8.

Im folgenden ist ein Beispiel für die Temperaturen wiedergegeben, die man bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 im Winterbetrieb erhalten kann.

Im Kühlkreislauf ergeben sich folgende Temperaturen: Vorlauf 5°C, Rücklauf 11°C. Im Vorlauf des Heizkreises wird mittels der Wärmepumpe eine maximale Temperatur von ca. 45°C erreicht. Höhere Temperaturen im Vorlauf des Heizkreises lassen sich durch den Nachheizumformer 8 erzielen, der den Vorlauf auf eine Temperatur von ca. 6o°C bringt. Im Rücklauf herrscht eine Temperatur von ca. 38⁰C. Der Temperatur-Sollwert für die Primärluft beträgt ca. 15°C. Das dem Nachheizumformer 8 von einem Fernheizumformer zuströmende Wasser hat eine Temperatur von ca. 90⁰C. Es wird in dem Nachheizumformer auf 70°C abgekühlt.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage in der Übergangszeit ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Wenn Außentemperaturen herrschen, die etwas unterhalb des Sollwertes der Primärluft liegen, kann beispielsweise nachts eine Erwärmung der Primärluft notwendig sein. Diese Erwärmung wird allein von dem Nachheizumformer vorgenommen, da zu diesem Zeitpunkt die Maschinen außer Betrieb sind und keine Wärme abgeben. Der Heizkreislauf ist in diesem Falle durch die Kurzschlußstrecke 58 kurzgeschlossen, wozu das Ventil 17 umgeschaltet ist. Die Pumpe 59 ist in Betrieb genommen, die Pumpe 71 ist ausgeschaltet. Die Steuerung der Wärmeabgabe durch den Beheizungs-Wärmetauscher 5 wird in diesem Falle von dem Ventil 16 durchgeführt,das von dem Regler 11 in Abhängigkeit von der Temperatur der Primärluft und der Außen-

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temperatur über die Fühler 10 und 12 gesteuert wird. Die Kältemaschine 2 läuft hierbei im Normalbetrieb. Das an dem Verdampfer 3 vorbeiströmende Kühlwasser wird bei dem Nachtbetrieb lediglich über die Leitung 4l dem Kaltwasserverteiler, während des Betriebes der Fertigungsmaschinen auch den Wärmetauschern 1 zugeführt. Der aus dem Zulauf 42 und dem Rücklauf 4·3 gebildete Kreislauf zu den Wärmetauschern wird durch das Ventil 46 abgesperrt. Die Menge des von dem Kaltwasserverteiler zu dem Kühlungs-Wärmetauscher 6 gelangenden Wassers wird mittels eines Dreiwegeventils 13 und einer Leitung 19, die parallel zu dem Kühlungs-Wärmetauscher 6 ver^ läuft, in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Temperatur der Primärluft über den Regler 11 gesteuert. Das in dem Kühlungs-Wärmetauscher 6 erwärmte Wasser strömt über die Leitung 38 zu dem Kaltwasserverteiler, von dort durch das die Leitung 43 absperrende Dreiwegeventil 46 und beim Nachtbetrieb durch die Leitungen 39* 44 und 45 zurück zu dem Verdampfer 3 der Kältemaschine. Die Pumpleistung wird hierbei von der Pumpe 73 erbracht, während die Pumpen 7^ und 75 ausgeschaltet sind. Die an dem Kondensator 4 der Kältemaschine abgegebene Wärme wird über die Leitungen 53 und 50 dem Rückkühlwerk 7 zugeführt, wozu das Ventil 20 geöffnet und das Ventil 14 geschlossen ist. Das abgekühlte Wasser wird von dem Rückkühlwerk 7 über die Leitung 51* die Pumpe 72 und die Leitung 52 zu dem Kondensator 4 zurückgepumpt. Der vorstehend beschriebene Betriebszustand wird beispielsweise bei Außentemperaturen durchgeführt, die zwischen 13 und 15°C liegen. Beim Tagbetrieb, d.h. wenn die Fertigungsmaschinen in Betrieb sind, ist das Ventil 46 derart geschaltet, daß neben dem vom Kaltwasserverteiler kommenden Wasser auch das von dem Wärmetauscher 1 erwärmte Wasser in die Leitung 39 strömt. Die Wärme wird hierbei ebenfalls an das Rückkühlwerk 7 abgegeben. Sie kann jedoch auch über die Wärmepumpe wie im Winterbetrieb zur Heizung der Primärluft dienen.

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Figur Ib zeigt schließlich die Anlage im Sommerbetrieb, d.h. bei Außentemperaturen, die über dem Sollwert der Primärluft E liegen. Auch der Beheizungs-Wämretauscher 5 bleibt hierbei außer Betrieb, d. h. gegenüber dem Nachtbetrieb in der Übergangszeit sind die Pumpen 59 und 76 zusätzlich abgeschaltet, und das Ventil l6 ist geschlossen. Der Kühlungs-Wärmetauscher 6 und gegebenenfalls die Wärmetauscher 1 werden von der Kältemaschine 2 mit Kühlwasser versorgt. Die Menge des den Kühlungs-Wärmetauscher durchfließenden Kühlwassers wird hierbei von dem Regler 11 über das Ventil 13 gesteuert. Die Zu- und Abschaltung des zu den Wärmetauschern 1 führenden Zweiges des Kühlkreislaufes kann dadurch erfolgen, daß durch Betätigung eines Ein-Aus-Schalters für die Maschinen oder für deren Stromkreise das Dreiwegeventil 46 geschaltet wird.

Im folgenden soll die von der Außentemperatur abhängige Umschaltung der Anlage zwischen den einzelnen Betriebszuständen näher erläutert werden. Es sei angenommen, daß die Anlage den in Figur Ib dargestellten Betrieb durchführt, bei dem die Außentemperatur höher ist, als der Temperatur-Sollwert der Primärluft E, der beispielshalber 15 C beträgt. Falls die Außentemperatur unter diesen Wert abfällt, wird dies von dem Fühler 12 dem Regler 11 gemeldet. Der Regler 11 gibt den aus den Leitungen 54, 55* 56, und 59 gebildeten Heizungskreislauf frei, indem er die Ventile 15 und 17 schaltet. Des weiteren steuert er, beispielsweise über einen Stellmotor, die öffnung des Durchgangsventils 16 in dem notwendigen Maße und schaltet die Pumpen 59 und 76 ein.

Falls die Außentemperatur weiter absinkt und einen vorgewählten Wert, im vorliegenden Falle I]J⁰C, unterschreitet, erfolgt eine Umschaltung in den Betriebszustand der Figur la. Dies geschieht über einen Regelmechanismus, wie er in Figur 2d"

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dargestellt ist. Von dem Außenfühler 12 empfängt ein Regler 48 das entsprechende Umschaltsignal. Der Regler 48 schaltet anschließend das Ventil YJ um, und bewirkt zu.Beginn zumindest ein teilweises Schließen des Ventiles 20 und ein öffnen des Ventils 14. Bei weiter absinkender Außentemperatur wird das Ventil 20 völlig geschlossen. Dieses Umschalten kann, wie in Figur 2 dargestellt, durch geeignete Schalter und Stellmotoren erfolgen.. Es ist jedoch auch möglich, die Notwendigkeit einer Umschaltung lediglich durch ein akustisches oder optisches Signal zum Ausruck zu bringen, wonach die entsprechenden Ventile von einer Bedienungsperson manuell betätigt werden. Des weiteren werden die Pumpen 59 unf 73 ausgeschaltet. Dafür werden die Pumpen 71* und 75 eingeschaltet. Gleichzeitig sendet der Regler 48 ein Signal zu dem Regler 22, der die Verdampfungstemperaturregelung einschaltet. Das Ventil 46 wird in Abhängigkeit von dem Betrieb der Pertigungsmaschinen betätigt.

Es ist auch möglich anstelle der Regler 11 und 48 einen einzigen Regler zu verwenden, der die Punktionen der beiden ' Regler zusammenfaßt.

Man kann ferner gemäß einer weiteren AusfUhrungsform der Erfindung anstelle der Kältemaschine 2 mehrere parallel zueinander geschaltete Kältemaschinen verwenden, die als Wärmepumpe dienen können. Des weiteren können in dem Heizkreislauf. mehrere Zuluft-Zentralgeräte mit je einem dazugehörigen Nachheizumformer angebracht sein. Es ist auch möglich, einen oder mehrere der parallel zueinander angeordneten Vi arme tauscher in den Maschinen durch solche zu ersetzen, die in dem Kanal der Abluft angebracht sind, wobei in diesem Falle die Betätigung des Ventiles 46 entsprechend Figur 2d von der Außentemperatur über den Fühler 12 und den Regler 48 bewirkt wird, und nicht mehr in Abhängigkeit von dem Betrieb der Fertigungsmaschinen. .

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Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die von der Kältemaschine 2 im Betrieb als Wärmepumpe zurückgewonnene Wärmemenge nicht nur zur Erwärmung der Primärluft B herangezogen wird, sondern auch für eine sekundärseitige Erwärmung. Diese Variante ist anhand eines Beispiels dargestellt, bei der die Wärme aus der Abluft A über einen Wärmetauscher 1' gewonnen wird, wie dies im einzelnen in der Stammanmeldung beschrieben ist. Der Wärmetauscher l' kann jedoch auch entsprechend dem in Figur 1 beschriebenen Beispiel von einen oder mehreren parallel zueinander geschalteten Wärmetauschern, welch in Arbeitsmaschinen eine Kühlung bewirken, ersetzt oder ergänzt werden.

Die in Figur 3 dargestellte Hochdruckinduktions-Klimaanlage enthält den Wärmetauscher I¹,in dem Kanal der von dem Gebäude kommenden Abluft A angeordnet. Die Abluft A wird mittels eines Ventilators 80 durch den Wärmetauscher gedrückt. Der Ventilator ist dabei derart vor dem Wärmetauscher 1 angebracht, daß sein Warenäquivalent ausgenutzt werden kann. Die heruntergekühlte Abluft wird über eine Schleuse 9, die aus drei in Reihe geschalteten Feuerschutzklappen besteht, als Zuluft C einer Tiefgarage des Gebäudes zugeführt, die hiermit geheizt wird.Die sonst üblichen Außenluft-Nächströmschächte können entfallen, wobei die Auskühlung der Garage verhindert wird.

Die Hochdruckinduktions-Klimaanlage der Figur 3 entspricht weitgehend bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Wirkungsweise der in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsform. Gleiche oder gleich wirkende Bauteile sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen belegt. Im folgenden wird daher lediglich auf die zusätzlichen Bauelemente und ihre Wirkungsweise eingegangen, mit welchen die Erwärmung der Sekundärluft vorgenommen wird.

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Aus der Leitung 53, die aus dem Kondensator 4 der Kühlmaschine 2 austritt, zweigt stromauf von dem Ventil 14 eine Leitung 91 ab, welche zu einem sekundärseitigen Wärmetauscher 93 führt, der beispielshalber für eine größere Anzahl derartiger Wärmetauscher dargestellt ist. Jeder der sekundärseitigen Wärmetauscher 93 befindet sich in einem Induktionsgerät bekannter Art. Die Induktionsgeräte sind in den einzelnen Räumen des Gebäudes angebracht. In ihnen wird mittels der injizierten Primärluft ein Sekundärluftstrom induziert, der den Temperaturerfordernissen in dem jeweiligen Räume entsprechend von dem sekundärseitigen Wärmetauscher 93 weiter aufgeheizt oder von einem weiteren nicht dargestellten sekundärseitigen, von einem Kühlmedium durchflossenen Wärmetauscher abgekühlt wird. Der von dem Kühlmedium durchflossene Wärmetauscher kann von dem Kaltwasserverteiler aus versorgt werden.

Von dem sekundärseitigen Wärmetauscher 93 führt eine Leitung 92 in die Leitung 56 des Heizkreislaufes, in die sie stromab von dem Dreiwegeventil 17 mündet. Zwischen der Zuleitung 91. und der Ableitung 92 für den sekundärseitigen Wärmetauscher 93 und parallel zu diesem sind zwei Leitungen 96 und 98 angebracht. Die von dem sekundärseitigen Wärmetauscher 93 entfernter gelegene Leitung 98 mündet über ein Dreiwegeventil 99 in die Ableitung 92. Das Dreiwegeventil 99 erlaubt in Abhängigkeit von seiner jeweiligen Stellung die Menge des den sekundärseitigen Wärmetauscher 99 durchströmenden Wärmeübertragungsmediums zu regulieren, indem sie den für die notwendige Erwärmung der Sekundärluft nicht benötigten Anteil durch die Leitung 98 direkt in die Leitung 92 zurückfließen läßt. Die näher an dem sekundärseitigen Wärmetauscher 93 gelegene Leitung.96 enthält ein Rückschlagventil 97, welches so eingebaut ist, daß^eine Pumpe 94, die in der Leitung 91 stromab von der Einmündung der Leitung 96 gelegen ist, dann nicht gegen einen hohen Widerstand anläuft, wenn das Ventil 99 die Hindurchleitung des erhitzten

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Wärme.Ubertragungsmediums durch den sekundärseitigen Wärmetauscher 93 nahezu vollständig oder vollständig unterbindet. In der Leitung 91 ist des weiteren in der Nähe des sekundärseitigen Wärmetauschers 93 ein Fühler 95 angebracht.

In die Leitung 91 mündet stromab von einem Rückschlagventil 103 eine Leitung 101, die beispielsweise von einem nicht dargestellten Fernheizumformer herkommt. Von der Einmündung der Leitung 101 in die Leitung 91 ist ein Ventil 100 angebracht, welches die Beimischung des heißen, von dem Fernheizumformer kommenden Wassers zu regeln gestattet. In der Leitung 101 ist des weiteren stromauf von dem Ventil 100 ein weiteres Rückschlagventil 104 angebracht, welches verhindert, daß das von dem Kondensator 4 kommende Wärmeübertragungsmedium durch das Ventil 100 in Richtung auf den Fernheizumformer gepreßt wird, Eine weitere Leitung 102 zweigt aus der Leitung 92 ab und führt zu dem nicht dargestellten Fernheizumformer. Stromab von dieser Einmündung ist in der Leitung 92 des weiteren ein Ventil 105 angebracht.

In Figur 3 1st die Anlage während des Winterbetriebes dargestellt. Die von dem Wärmetauscher 1' wiedergewonnene Wärme wird über die als Wärmepumpe wirkende Kühlmaschine 2, d. h. über ihren Kondensator 4 dem Heizkreislauf zugeführt. Das erhitzte Wärmeübertragungsmedium strömt in der vorstehend bereits beschriebenen Weise zum einen zu dem Beheizungs-Wärmetauscher 5 zwecks Erwärmung der Primärluft. Zum anderen strömt es über die Leitung 91 und die Pumpe 94 zu den sekundärseitigen Wärmetauschern 93. Nachdem es sich dort entsprechend abgekühlt hat, gerät es über die Leitung 92 in. die Leitung 56 und von dort wieder zurück zu dem Kondensator 4. Die Menge der an dem sekundärseitigen Wärmetauscher 93 an die Sekundärluft abgegebene Wärme wird von dem Ventil 99 geregelt, das von einem Regler 105 über einen Stellmotor in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen eines Außenfühlers 12 und des Fühlers 95 gesteuert wird.

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Diese Regelung ist in Figur 4 im einzelnen dargestellt. Wenn die von der Wärmepumpe zu Verfügung gestellte Wärmemenge für eine ausreichende Erwärmung der Sekundärluft nicht mehr genügt, d. h. wenn das Ventil 99 in seiner Endlage angekommen ist. betätigt es einen Endlagenschalter 106, der über einen Stellmotor das Ventil 100 öffnet. Hierdurch kann von dem Fernheizumformer erhitztes Wasser in die Leitung 91 und von dort zu den sekundärseitigen Wärmetauscher 95 gelangen. Es ist auch möglich, anstelle einer Regelung mittels des Endlagesbhalters 106 gemäß Figur 4, das Ventil 100 über seinen Stellmotor entsprechend dem jeweiligen Wärmebedarf zu öffnen, indem der Regler 105 dem Stellmotor des Ventiles 100 in Abhängigkeit von den Signalen des Außenfühlers 12 und des Fühlers 95 ein entsprechendes Signal zuführt.

Da die Funktionsweise der weiteren Bauelemente und Kreisläufe im Winterbetrieb vorstehend anhand von Figur 1 und anhand der Stammanmeldung näher erläutert sind, wird hierauf nicht abermals eingegangen. Für die Umschaltung auf Sommerbetrieb oder auf einen Betrieb in der Übergangszeit wird ebenfalls auf die bisherigen Ausführungen verwiesen. Hierbei ergeben sich lediglich durch die Hinzufügung der zu dem sekundärseitigen Wärmetauscher 93 führenden Schleife des Heizkreislaufes folgende Besonderheiten.

Wenn die Außentemperaturen auf Werte angestiegen sind, die etwas unterhalb des Sollwertes für die Primärluft liegen, wird das Ventil 14 in dem Heizkreislauf geschlossen und das Dreiwegeventil 17 wird derart umgeschaltet, daß die KurzSchlußleitung 58 freigegeben ist. Solange die Außentemperatur noch nicht den Sollwert für die Primärluft erreicht hat, erfolgt in dem aus den Leitungen 54, 55, 56 und 58 gebildeten Kreislauf eine Erhitzung im notwendigen Maße über den Nachheizumformer 8,

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welchem die Wärme von dem Fernheizumformer zugeführt wird. Bei über dem Sollwert liegenden Temperaturen wird auch diese zusätzliche Aufheizung abgeschaltet. Das von dem Kondensator 4 kommende Wärmeübertragunsmedium gelangt in diesen Fällen solange das Ventil 20 noch völlig geschlossen ist, ausschließlich über die Leitung 91 zu dem sekundärseitigen Wärmetauscher 93 und von diesem über die Leitungen 93* 56 und 52 zurück zu dem Kondensator 4. Ein Großteil der beispielsweise bei Nacht oder in nordseitig gelegenen Räumen notwendigen Wärmemenge für die Aufheizung der Sekundärluft wird somit auch im Übergangsbetrieb von der Wärmepumpe geliefert. Dieser Betrieb kann bis zu maximalen Außentemperaturen von 20⁰C aufrecht erhalten werden, insbesondere wenn auch die Wärme von Fertigungsmaschinen zur Verfügung steht. Dabei wird'das Ventil 20 allmählich geöffnet, so daß die überschüssige Wärmemenge über das Kühlwerk 7 abgeführt wird. Bei sommerlichen Temperaturen, wenn eine weitere Aufheizung der Sekundärluft nicht notwendig ist, wird schließlich das Ventil 105 geschlossen, so daß die gesamte an den Kondensator 4 abgegebene Wärmemenge über das Rückkühlwerk 7 abgegeben wird. Falls bei einem derartigen Betrieb in Folge eines plötzlichen Witterungssturzes kurzfristig eine sekundärseitige Erwärmung notwendig ist, kann dies mittels des Fernheizumformers erfolgen, ohne daß hierbei das Ventil 97 geöffnet zu werden bracuht. Es ist jedoch auch das Ventil 105 direkt über den Außenfühler 12 zu steuern.

Anlagen

24 Patentansprüche

5 Blatt Zeichnung

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   \l.) Hochdruckinduktions-Klimaanlage, bei der die zur Injektion vorgesehene Primärluft mittels mindestens eines Kühlungs-Wärmetauscher und mindestens eines Beheizungs-Wärmetauschers auf eine vorgegebene Temperatur gebracht wird, wobei ein Verdampfer von wenigstens einer Kältemaschine für den Sommerbetrieb in Wärmeaustausch mit dem Kreislauf des den Kühlungs-Wärmetauscher durchströmenden Wärmeübertragungsmediums steht, insbesondere nach Patent *.. (Patentanmeldung P 2 411 558.0-12) dadurch gekennzei chnet , daß in den Kreislauf (57-41) des mit dem Verdampfer (3>) der Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums wenigstens ein weiterer Wärmetauscher (l) einschaltbar ist, der zur Wärmeabfuhr von mindestens einer bei ihrem Betrieb zu kühlenden Vorrichtung dient,und daß der Beheizungs-Wärmetauscher (5) in einen weiteren Kreislauf (50-53) eines Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist, das mit dem Kondensator (4) der Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch steht, so daß die Kältemaschine (2) der zu kühlenden Vorrichtung Wärme entziehen und der Primärluft (B) wieder zuführen kann, indem sie als Wärmepumpe arbeitet.

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   2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlende Vorrichtung eine Fertigungsmaschine ist.

   Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer Wärmetauscher(I¹) in dem Abluftstrom (A) angeordnet ist, der in den Kreislauf (37-41) des mit dem Verdampfer (3) der Kältemaschine (2) im Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist.

   4. Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (1 und I¹) parallel zueinander in den Kreislauf (37-41) einschaltbar sind.

   5. Hochdruckinduktions-Klimaanlage, bei der die zur Injektion vorgesehene Primärluft mittels mindestens eines Kühlungs-Wärmetauschers und mindestens eines Beheizungs-Wärmetauschers auf eine vorgesehene Temperatur gebracht wird, wobei ein Verdampfer von wenigstens einer Kälte-

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   maschine für den Sommerbetrieb den Wärmeaustausch mit dem Kreislauf des den Kühlungs-Wärmetauscher durchströmenden Wärmeübertragungsmediums steht, insbesondere nach Patent ... (Patentanmeldung 2k 11 558.8-12) dadurch gekennzeichne t, daß in den Kreislauf (37-¹H) des mit dem Verdampfer (3) der Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums wenigstens ein weiterer Wärmetauscher (1 und/oder 1·) einschaltbar ist, der in dem Abluftstrom angeordnet ist und/oder zur Wärmeabfuhr von mindestens einer bei ihrem Betrieb zu kühlenden Vorrichtung dient, und daß mindestens ein sekundärseitiger Wärmetauscher (93) in einen weiteren Kreislauf (50-53) eines Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist, das mit dem Kondensator (4) der Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch steht, so daß die Kältemaschine (2) der Abluft (A) und/oder der zumindest einen zu kühlenden Vorrichtung Wärme entziehen und der Sekundärluft wieder zuführen kann, indem sie als Wärmepumpe arbeitet.

   6. Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beheizungs-Wärmetauscher (5) in den weiteren Kreislauf (50-53) des' Wärmeübertragungsmediums einschaltbar ist, das mit dem

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   Kondensator (²O der Kältemaschine (2) im Wärmeaustausch steht.

   7. Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet ,daß der sekundärseitige Wärmetauscher (93) und der primärseitif£ Beheizungs-Wärmetauscher (5) parallel zueinander in den weiteren Kreislauf (50-53) einschaltbar sind.

   8. Klimaanlage nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem sefcundärseitigen Wärmetauscher (93) führende Schleife (91,92). des Heizkreislaufes von Leitungen (101 und 102) kurzschließbar ist, welche von und zu einem Fernheizumformer führen.

   9. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 5mit8, gekennzeichnet durch eine Kurzschlußstrek^ke(98), welche die zu und von dem sekundärseitigen Wärmetauscher (93) führenden Leitungen (91, 92) miteinander verbindet und durch ein Dreiwegeventil (99), das an einer der beiden Einmündungen angebracht ist und

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   die dem selcundärseitigen Wärmetauscher (93) zugeführt e Wärmemenge steuert.

   10. Klimaanlage nach Anspruch 9, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Kurzschlußstrecke (98) näher an .dem selcundärseitigen Wärmetauscher (93) liegt, als die Einmündungen der zu dem Fernheizumformer führenden Leitungen (101, 102).

   11. Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ( 1 oder I¹) so angeschlossen ist, daß mit ihm der Kreislauf (37-41) des mit dem Verdampfer (3) der Kältemaschine (2) in Wärmeaustausch stehenden Wärmeübertragungsmediums zwischen dem Verdampfer (3) der Kältemaschine (2) und dem Kühlungs-Wärmetauscher (6) zur Bildung eines Kühlkreislaufes kurzgeschlossen werden kann.

   12. Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beheizungs-Wärmetauscher (5) und-oder der sekundärseitige Wärmetauseher (93) so angeschlossen

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   sind, daß damit der weitere mit dem Kondensator (4) der Kältemaschine in Wärmeaustausch stehende Kreislauf (50 -53) zwischen dem Kondensator (4) und einem Rückkühlwerk (7) zur Bildung von Heizkreisläufen (52-56; 52,53*91*92,56) kurzgeschlossen werden kann.

   Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Heizungskreislauf (52-56) zwischen dem Kondensator (4) der Kältemaschine (2) und dem Beheizungs-Wärmetauscher (5) zumindest ein Nachheizumformer (8) angebracht ist, der unabhängig von dem Kondensator (4) und / oder zusätzlich zu diesem das Wärmeübertragungsmedium aufheizt.

   14. Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Wärmetauscher (1^!) heruntergekühlte Abluft (A) weiteren Räumen zugeführt wird, die nicht für einen Daueraufenthalt für Personen vorgesehen sind.

   15. Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-4 und 6-14, dadurch gekennzeich-

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   net, daß ein Außenfühler (12), sowie im Zuluftkanal (B) hinter dem Zuluft-Zentralgerät ein weiterer Fühler (10) angebracht sind, die mit Reglern (11, 48) derart zusammenwirken, daß diese

   a) bei einer Außentemperatur,■die über dem Temperatur-Sollwert der Primärluft liegt, den Öffnungsgrad eines Ventiles (13) steuern, das in dem zum Kühlungs-Wärmetauscher (6) führenden Teil des Kreislaufen (37-41) angebracht ist, während sie ein Ventil (l4),das den Heizkreislauf (52-56) unterbricht, sowie ein Ventil (l6) in dem Kreislauf (60, 6l) des Nachheizumformers (8) geschlossen halten;

   b) bei einer Außentemperatur, die unter dem Temperatur-Sollwert der Primärluft liegt, über ein im Heizkreislauf (52-56) gelegenes Regelventil (15) die Menge des durch den Beheizungs-Wärmetauscher (5) hindurchgeschickten Wärmeübertragungsmediums steuern, während sie das Ventil (14) offen halten, wobei sie im Falle eines über die Kapazität der Wärmepumpe hinausgehenden Wärmebedarf bei voll geöffnetem Regelventil (15) das Ventil (16) entsprechend steuern.

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   - ⁵⁴ ■ 2U0928

   1β. Klimaanlage nach Anspruch 15, dadurch g e kennzei chnet ,daß das Regelventil (15) und/ oder das Ventil (13) ein Dreiwegeventil sind, die denjenigen Teil des Wärmeübertragungsmediums, der nicht durch den Wärmetauscher (5 oder 6) hindurchgeht, in einer KurzSchlußIeItung (18 oder 19) an diesem vorbeiführen.

   17. Klimaanlage nach Anspruch 15 oder l6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (11) c) bei einer Außentemperatur, die in einem Bereich zwischen dem Temperatur-Sollwert der Primärluft und einem bestimmten, einige Grade darunter liegenden Wert liegt, zur Einstellung des Temperatur-Sollwertes der Primärluft (E) die öffnung des Ventils (l6) dem Wärmebedarf entsprechend steuert, während er das Ventil (14) geschlossen und das Regelventil (15) geöffnet hält und ein weiteres Ventil (I7) so .schaltet, daß eine den Kondensator (4) aus dem Heizkreislauf (52-56) ausschließende Kurzschlußstrecke (58) geöffnet wird.

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   l8. Klimaanlage nach Anspruch 5-17* dadurch gekennz ei chnet , daß der Außenfühler (.12) und ein in der zu dem sekundärseitigen Wärmetauscher (93) führenden Leitung angebrachter Fühler (95) derart mit einem Regler (105) zusammenwirken, daß dieser das Dreiwegeventil (99) und ein in der von dem Fernheizumformer kommenden Leitung (101) angebrachtes Ventil (100) zur Einstellung der von dem* sekundärseitigen Wärmetauscher (93) abgegebenen Wärmemenge steuert.

   19. Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Kältemaschine (2) von und auf einen Betrieb als Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Außentemperatur von dem Außenfühler (12) über. den Regler (48) bewirkt wird, der die zugehörigen Ventile (14,17, 20, 46) betätigt.

   20. Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Kältemaschine (2) bei ihrem Betrieb als Wärmepumpe über einen Verdampfungsdruck-Regelkreis erfolgt, wobei mit ansteigendem Verdamp-

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   fungsdruck über einen Regler (22) ein Ventil (21) im Kühlkreislauf (39- ²K?) derart betätigt wird, daß eine Kurzschlußstrecke (23) über dem Verdampfer (3) zunehmend geschlossen und der Kühlkreislauf zu dem Wärmetauscher (1 oder 1') freigegeben wird.

   21. Klimaanlage nach Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet, daß im Kühlkreislauf (39- ²O) eine Pumpe (74) vorgesehen ist, an der eine weitere KurzSchlußstrecke (24) anliegt, die beim Schließen des Ventils (21) ein Überströmventil (25) öffnet.

   22. Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben der mindestens einen als Wärmepumpe verwendeten Kältemaschine noch mindestens eine weitere Kältemaschine vorgesehen ist, deren Verdampfer in den Kreislauf für den Kühlungs-Wärmetauscher (6) und/ oder für den Wärmetauscher (l) einschaltbar ist.

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   23. Klimaanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,' daß die als Wärmepumpe verwendbaren Kältemaschinen Kolbenmaschinen mittlerer Leistung sind, daß eine . weitere Kältemaschine eine Turbomaschine hoher Leistung für den Sommerbetrieb und eine .* weitere Kältemaschine eine Kolbenmaschine niedriger Leistung für den Winterbetrieb ist.

   24. Klimaanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungsmedium in den einzelnen Kreisen Wasser ist.

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