DE2610463A1

DE2610463A1 - Verfahren zum uebertragen von waerme oder kaelte und waermepumpe zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DE2610463A1
Application number: DE19762610463
Authority: DE
Inventors: Manfred R Burger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-15
Filing date: 1976-03-12
Publication date: 1977-07-21
Also published as: DE2610463B2

Description

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U aoöu Mütichun 22 D-4ÜOO Bielefeld

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Manfred R. Burger Wolfratshauser Str. 8023 Pullach

Ernst Gagel, Karwendelstr. 8000 München 70

Rudolf Kalmovicz Stadtweg 25 8059 Altenerding

Alfred Prechtl Lindenweg 6 8082 Grafrath

Verfahren zum Übertragen von Wärme oder Kälte und Wärmepumpe zu dessen Durchführung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Wärme oder Kälte zwischen zwei getrennten Fluidströmen mit Hilfe einer Wärmepumpe, die einen Kältekreislauf mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Kondensator und einer Drosselung umfaßt,

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dessen Verdampfer und Kondensator mit den getrennten Fluid-'■■■t:röiii(>n in Wärmeaustausch tiPbracht werden können, sowie eine Wärmepumpe zur Durchfürhunq dieses Verfahrens.

Wärmepumpen sind in verschiedenen Ausführungsformen für Heiz- und Kühlbetrieb bekannt. Im Interesse einer wirtschaftlichen Arbeitsweise einer Wärmepumpe ist es bei der Konstruktion und Auslegung von Wärmepumpen ein wesentlicher Gesichtspunkt, einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, der sich aus dem Verhältnis von abgegebener Wärme- oder Kälteleistung zu aufgewandter Energie, insbesondere elektrischer Energie ergibt. In diesem Sinne schlagen die parallelen Anmeldungen P 25 42 728.5 und P 25 55 887.6 der Anmelder eine Reihe von Verbesserungen vor.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wärmepumpen, wie sie in den genannten parallelen Anmeldungen beschrieben werden und darüberhinaus allgemein bei Wärmepumpen den Wirkungsgrad oder die Leistungsziffer weiter zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man bei Heizbetrieb den mit dem Verdampfer in Wärmeaustausch stehenden Fluidstrom nach Verlassen des Verdampfers mit dem Kältekreislauf zwischen Kondensator und Drossel in Wärmeaustausch bringt.

Weitere Merkmale der Erfindung und die erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden eine Reihe von Vorteilen erzielt, die in der parallelen Anmeldung P 25 55 887.6 ausführlich erläutert werden. Sie sollen daher hier nur in verkürzter Form wiedergegeben werden.

1. Durch die sich zwangsläufig ergebende Abkühlung des Kältemittels vor der Drossel und damit vor dem Verdampfer wird die Enthalpiedifferenz zwischen dem flüssigen Kältemittel

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vor dem Verdampfer und dem gasförmigen Kältemittel hinter dem Verdampfer beträchtlich, und zwar in der Größenordnung von 40 % und darüber erhöht, so daß die der Enthalpiedifferenz entsprechende, von dem Kältemittel in dem Kondensator aus dem Fluidstrom aufgenommene Wärmemenge entsprechend anwächst.

2. Durch die Senkung der Temperatur vor dem Verdampfer wird zugleich die Temperatur hinter dem Verdampfer erniedrigt. Damit sinkt das spezifische Volumen ν des von dem Kompressor zu komprimierenden Kältemittels. Mit der Verringerung des spezifischen Volumens ν des Kältemittels nimmt zugleich die von dem Kompressor zu leistende Kompressionsarbeit ab.

Zu diesen Vorteilen, die sich gemäß der Patentanmeldung P 25 55 887.6 auch dann ergeben, wenn der von außen zugeführte Fluidstrom vor dem Eintritt in den Kondensator mit dem Kältekreislauf zwischen Kondensator und Drossel in Wärmeaustausch gebracht wird, tritt hier unmittelbar ein weiterer Vorteil. Dieser Vorteil liegt darin, daß durch Erwärmung des zur Außenseite des Gebäudes zurückgeführten Fluidstroms ein auf der Außenseite des Gebäudes vorgesehener Wärmetauscher verkleinert werden kann, wenn nicht unmittelbar die Außenluft als Fluidstrom verwendet wird, sondern ein Zwischenträger, beispielsweise eine Sole vorgesehen ist.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.

Der Kältekreislauf umfaßt einen Verdampfer 41, einen Kompressor 42, einen Kondensator 43 und eine Drossel 44. Diese Elemente sind durch Leitungen 47 in der erwähnten Reihenfolge zu einem geschlossenen Kreis miteinander verbunden. Ein Kältemittel durchströmt den Kältekreislauf ebenfalls in der Reihen-

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folge der vorstehenden Aufzählung.

Der Verdampfer 41 und der Kondensator 4 3 sind dargestellt als Wärmetauscher 50, 51 mit einem Innenrohr, daß das Kältemit tel aufnimmt und einem dieses konzentrisch umgebenden Außenrohr, das jeweils von dem zugeordneten Fluidstrom durchströmt wird. Der Verdampfer 41 steht bei Heizbetrieb mit einem Wärmepotential außerhalb des zu beheizenden Raumes, beispielsweise der Außenluft, über eine Einlaßleitung 75 und Auslaßleitung 76 in Wärmeaustausch. In der Auslaßleitung 76 befindet sich eine Pumpe 79. Der Kondensator 43 steht seinerseits über einer Einlaßleitung 77 und einer Auslaßleitung 78 entweder unmittelbar oder mit Hilfe eines Zwischenträgers in Wärmeaustausch. In der Auslaßleitung 78 befindet sich eine Pumpe 80 _f die das zum Heizen verwendete Fluid umwälzt.

Obwohl die Einlaßleitung 75 unmittelbar in den Verdampfer-Wärmetauscher 50 einmünden kann, ist sie in der dargestellten Ausführungsform über einen Wärmetauscher geführt, der in der dargestellten Form als Gegenstromkühler bezeichnet werden kann und mit der Bezugsziffer 207 bezeichnet ist. Ein derartiger Gegenstromkühler 207 wird in der parallelen Anmeldung P 25 55 887.6 der Anmelder vorgeschlagen. Seine Vorteile werden in der genannten Anmeldung ausführlich erläutert und oben z.T.wiederholtvsoweit sie auch für den im folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmetauscher gelten.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu dem Wärmetauscher oder Gegenstromkühler 207 ein weiterer Gegenstromkühler 207' vorgesehen, der sich zwischen dem Kondensator 43 und der Drossel 44 und, sofern der Gegenstromkühler 207 verwendet wird, zwischen diesem und der Drossel 44 im Kältekreislauf befindet. Die den Wärmetauscher 50 verlassende Auslaßleitung 76 tritt nicht unmittelbar zur Außenseite des Gebäudes aus, sondern wird durch den Wärmetauscher oder Gegenstromkühler 207' im Gegenstrom zu dem Kältekreislauf hindurchgeführt. Dadurch ergeben sich die oben erwähnten Vor-

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teile.

Die Wärmetauscher 207 und 207' werden nur deshalb als "Gegenstromkühler" bezeichnet, weil sich durch Gegenstromkühlung der intensivste Wärmeaustausch ergibt. Selbstverständlich können auch andere Wärmetauscherformer verwendet werden, wenn sich dies als zweckmäßig erweist oder eine ausreichende Wirkung ermöglicht. Insbesondere bei Verwendung von Luft als Fluidstrom kann es unter Umständen konstruktiv nicht zu vertretende Schwierigkeiten bereiten, eine Gegenstromkühlung im engeren Sinne konstruktiv zu verwirklichen. Anstelle eines Gegenstromkuhlers kann daher je nach den Voraussetzungen des Einzelfalles ein anderer geeigneter Wärmetauscher herangezogen werden.

Im übrigen ist es ohne weiteres möglich, die Gegenstromkühler 207 und 207' so in die Leitungen 75 und 76 zu integrieren, daß sie mit Hilfe von geeigneten Umschaltventilen wahlweise zugeschaltet oder überbrückt werden können.

- Patentansprüche -

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur übertragung von Wärme oder Kälte zwischen zwei getrennten Fluidströmen mit Hilfe einer Wärmepumpe, die einen Kältekreislauf mit einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Kondensator und einer Drossel umfaßt, dessen Verdampfer und Kondensator mit den getrennten Fluidströmen in Wärmeaustausch gebracht werden können, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Heizbetrieb den mit dem Verdampfer in Wärmeaustausch stehenden Fluidstrom nach Verlassen des Verdampfers mit dem Kältekreislauf zwischen Kondensator und Drossel in Wärmeaustausch bringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man den Wärmeaustausch im Gegenstrombetrieb durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem man bei Heizbetrieb den dem Verdampfer zugeführten Fluidstrom vor dem Verdampfer mit dem Kältekreislauf zwischen Kondensator und Drossel in Wärmeaustausch bringt, dadurch gekennzeichnet , daß man den den Kondensator verlassenden Fluidstrom mit dem Kältekreislauf stromabwärts des in den Kondensator eintretenden Fluidstroms in Wärmeaustausch bringt.
4. Wärmepumpe zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der den Verdampfer (41) verlassende Fluidstrom (7 6) einen Gegenstromkühler (207') durchläuft, der in einer Leitung (47) des Kältekreislaufe's zwischen dem Kondensator

(43) und der Drossel (44) angeordnet ist.
5. Wärmepumpe nach Anspruch 3, bei der dem Verdampfer (41) zugeführte Fluidstrom einen Gegenstromkühler (207) durchläuft, der in der Leitung (47) des Kältekreislaufes zwischen Kondensator (43) und Drossel (44) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Gegenstromkühler (207¹) zwischen dem Gegenstromkühler(207) und der Drossel (44) vorgesehen ist.

7 0 9 8 2 9/0608 ^{0RIG1NALINSPECTED}

' nach Anspruch 4 oder 5, dadurch cj e k e η η ζ ι,- L c h net, daß die Gegenstromkühler (207,207') mit der liin laß leitung (75) und der Auslaßleitung (76) des den Verdampfer (41) einschließenden Wäremetauschers derart
verbunden sind, daß sie wahlweise von dem Fluidstrom durchströmt oder umgangen werden können.

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