DE2718265B2

DE2718265B2 - Verfahren zum wahlweisen Heizen und Kühlen eines Fluidstromes und Wärmepumpe zu dessen Durchführung

Info

Publication number: DE2718265B2
Application number: DE2718265A
Authority: DE
Inventors: Manfred 8023 Pullach Burger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-25
Filing date: 1977-04-25
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2718265C3; GB1588682A; US4227905A; JPS549043A; FR2389081A1; CH628416A5; DE2718265A1; FR2389081B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum wahlweisen Heizen und Kühlen eines Fluidstromes unter gleichzeitiger Kühlung oder Erwärmung eines anderen Fluidstromes mit Hilfe eines geschlossenen Kältemittelkreislaufs, durch den ein Kältemittel nacheinander verdampft, komprimiert, verflüssigt und entspannt wird und durch Wärmeaustausch mit den Fluidströmen einerseits die Verdampfungswärme aufnimmt, andererseits die Kondensationswärme abgibt, sowie eine Wärmepumpe zu dessen Durchführung.

Wärmepumpen sind in verschiedenen Ausführungsformen, insbesondere auch als kombinierte Heiz- und Kühlgeräte bekannt. Bei einigen Bauformen kombinierter Geräte erfolgt die Umschaltung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb durch Umschaltung des Kältemittelkreislaufs, bei anderen dagegen durch die Umschaltung von zwei getrennten Fluidströmen, die beispielsweise durch Außenluft und durch Innenluft innerhalb eines Gebäudes gebildet werden und wahlweise mit dem Verdampfer oder Kondensator des Kältemittelkreislaufs in Wärmeaustausch gebracht werden. Die Erfindung befaßt sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich mit der letzteren Bauform. Derartige Wärmepumpen sind beispielsweise durch die DE-OS 22 08 025 bekannt

In der älteren, nachveröffentlichten DE-AS 25 55 887 der Anmelder wird vorgeschlagen, bei Heizbetrieb den dem Verdampfer zugeführten Fluidstrom vor dem Verdampfer in einem Wärmetauscher mit dem Käkekreislauf zwischen Kondensator und Drossel in Wärmeaustausch zu bringen.

Bei Wärmepumpen, insbesondere bei überwiegend für Heizungszwecke verwendeten Wärmepumpen, ist aus Gründen der Energieersparnis eine hohe Leistungsziffer, d. h. ein hohes Verhältnis von Heizleistung zu aufgewendeter elektrischer Energie zum Antreiben des Kompressors und der Nebenaggregate wünschenswert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsziffer einer Wärmepumpe bei Heizbetrieb zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff darin, daß man bei Heizbetrieb das verflüssigte Kältemittel vor der Entspannung dui'ch die bei der Kompression anfallende Joulesche Wärme erwärmt

Durch diese Maßnahme ergibt sich eine Erhöhung der Temperatur des Kältemittels vor dem Drosselventil und im Verdampfer, so daß die spezifische Wärme zur Verdampfung des Kältemittels verringert wird. Aufgrund der Erhöhung der Verdarnpfungstemperatur wird auch der Verdampfungsdruck erhöht, so daß bei gleichbleibender spezifischer Kondensationswärme die spezifische Kompressionsarbeit verringert wird. Eine Verringerung der Kompressionsarbeit bedeutet jedoch eine Erhöhung der Leistungsziffer.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das verflüssigte Kältemittel vor seiner Erwärmung durch die Joulesche Wärme der Kompression durch Wärmeaustausch mit dem die Verdampfungswärme liefernden Fluidstrom gekühlt, wobei zugleich der Fluidstrom vor seiner Abgabe der Verdampfungswärme erwärmt wird.

Da die dabei dem Kältemittel entzogene Wärme durch die Kompressionswärme ohne weiteres ausgeglichen werden kann, ergibt sich insoweit kein Nachteil für den Prozeß. Auf der anderen Seite erhält der zugeführte Fluidstrom eine höhere Temperatur, so daß gewissermaßen eine höhere Außentemperatur simuliert und dadurch die Leistungsziffer verbessert wird.

Die Wärmepumpe zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Kältekreislauf, der einen Verdampfer, einen Kompressor, einen Kondensator und ein Drosselventil einschließt, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor einen Kühlmantel mit einem Einlaß und einem Auslaß aufweist und daß Einlaß und Auslaß mit Zweigleitungen verbunden sind, die von dem stromaufwärts des Drosselventils liegenden Leitungsabschnitt des Kältemittelkreislaufs nacheinander abzweigen, und daß ein Umschaltventil im Bereich dieser Abzweigung vorgesehen ist, das bei Heizbetrieb ein Einschatten des Kühlmantels des Kompressors in den Kältemittelkreislauf gestattet.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungslorm ist

im Kältemittelkreislauf stromaufwärts der Zweigleitungen ein Wärmetauscher vorgesehen, über dessen zweiten Strömungspfad der die Verdampfungswärme liefernde Fluidstrom dem Verdampfer zuführbar ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild einer herkömmlichen Wärmepumpe;

Fig.2 und 3 sind zwei Schaltbilder erfindungsgemäßer Wärmepumpen;

F i g. 4 bis 6 veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren im i-p-Diagramm.

In Fig. 1 ist ein Kältemittelkreislauf gezeigt, der einen Verdampfer 10, einen Kompressor 12, einen Kondensator 14 und ein Drosselventil 16 einschließt, die durch Leitungen 18, 20, 22 zu einem geschlossenen Kreis verbunden sind. Das Drosselventil 16 ist im wesentlichen unmittelbar vor dem Verdampfer 10 angebracht

Die Leitungen 18 und 22, die den Verdampfer 10 und den Kondensator 14 verlassen, sind in einem Wärmetauscher 24 zusammengeführt, der als solcher bekannt ist und einen sugenannten inneren Wärmeaustausch des Kältemittelkreislaufs durchführt.

Es soll davon ausgegangen werden, daß der Kältemittelkreislauf innerhalb eines zu klimatisierenden Gebäudes angeordnet ist. Bei dem dargestellten Heizbetrieb steht der Verdampfer 10 über Leitungen 26, 28 mit einem Wärmetauscher 30 in Verbindung, der außerhalb des Gebäudes einen Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft durchführt und deren Wärme an eine Übertragungsflüssigkeit, beispielsweise eine Sole überträgt die in den Leitungen 26,28, dem Wärmetauscher 30 und dem Verdampfer 10 zirkuliert.

Die in den Leitungen der F i g. 1 dargestellten Pfeile geben die Umlaufrichtung des Kältemittels bzw. der Sole wieder.

Die in Fig.2 gezeigten Bauteile stimmen im wesentlichen mit denjenigen der F i g. 1 überein, so daß sie mit gleichen Bezugsziffern versehen sind und nicht erneut erläutert werden müssen. Der Unterschied dieser erfindunfejgemäßen Ausiührungsform gegenüber derjenigen der F i g. 1 besteht ausschließlich darin, daß die den Kondensator 14 verlassende und in das Drosselventil 16 eintretende Leitung 22 vor dem Drosselventil 16 mit zwei Zweigleitungen 32, 34 verbunden ist, die an ihren anderen Enden mit Einlaß 38 und Auslaß 40 eines nicht naher dargestellten Kühlmantels 36 des Kompressors 12 verbunden sind. Kompressoren mit derartigen Kühlmänteln sind als solche bekannt und sollen daher nicht näher erläutert werden. In dem zwischen den Leitungen 32,34 liegenden Abschnitt der Leitung 22 ist ein Schließventil 42 vorgesehen. Wenn das Schließventil 42 geschlossen wird, wird das Kältemittel durch die Leitung 32, den Kühlmantel 36 und die Leitung 34 hindurchgedrückt, so daß ein Wärmeaustausch mit dem Kompressor 12 stattfindet und dessen Joulesche Wärme aufgenommen werden kann. Auf die Wirkungsweise dieser Anordnung soll später genauer eingegangen werden.

F i g. 3 zeigt eine weiter verbesserte Ausführungsform der Erfindung, bei der wiederum wesentliche Bauteile mit Fig. I und einige Bauteile mit Fig.2 übereinstimmen und entsprechend gekennzeichnet sind und nicht erneut erläutert werden sollen.

Der Unterschied der Ausführungsform gemäß F i g. 3 gegenüber derjenigen der F i g. 2 besteht ausschließlich darin, daß die Leitung 22 des Kältemittelkreislaufs nach dem Verlassen des Kondensators 14 durch einen Wärmetauscher 44 hindurchgeführt wird, der ei.ien Wärmeaustausch mit dem Fluidstrom in der Leitung 26 herbeiführt, durch die beispielsweise Sole von dem --> Außen-Wärmetauscher 30 zu dem Verdampfer 10 strömt Auf diese Weise wird die Temperatur des Kältemittels gesenkt und diejenige der Sole erhöht. Auf die thermodynamische Seite dieser Maßnahme soll später eingegangen werden. Der Kühlmantel 36 des

ίο Kompressors 12 ist auch in diesem Falle vorgesehen. Wenn das Schließventil 42 geschlossen ist strömt das Kältemittel von dem Wärmetauscher 44 duich den Kühlmantel 36 des Kompressors hindurch und wird dort erwärmt bevor es durch das Drosselventil 16 hindurch- ; geht und in den Verdampfer 10 eingespritzt wird.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß Fig.2 und 3 wird das Schließventil 42 nur bei Heizbetrieb geschlossen und bei Kühlbetrieb offengehalten, so daß bei Kühlbetrieb das Kältemittel

2» unmittelbar durch das Schließventil 42 in das Drosselventil 1*) gelangt Bei geöffnetem Schließventil 42 läuft das Kältemittel unmittelbar du'.n das Schließventil hindurch, da dies den weg des geringeren Widerstands darstellt

ji Im folgenden soll die thermodynamische Bilanz de:r drei Wärmepumpen gemäß Fig. 1 bis 3 anhand eines Verrichsbeispiels wiedergegeben werden. Die Temperaturen an den einzelnen Punkten des Kältemittelkreislaufs sind in den Figuren eingekreist angegeben. Die

jo Temperaturen sind jeweils gemessen in ⁰C.

Bei der herkömmlichen WärmepLmpe gemäß F i g. 1 wird das Kältemittel im Verdampfer 10 bei einer Verdampfungstemperatur von -1O⁰C verdampft und verläßt den Verdampfer nach einer gewissen Überhit-

ji zung mit —2°C. In dem Wärmetauscher 24 wird es auf + 15⁰C erwärmt und mit dieser Temperatur komprimiert. Am Austritt des Kompressors 12 weist es eine Temperatur von +90° C auf. Mit dieser Temperatur tritt es in den Kondensator 14 ein, wird dort kondensiert und verläßt den Kondensator mit +40⁰C. im Wärmetauscher 24 wird es auf +23⁰C gekühlt und durch das Drosselventil 16 in den Verdampfer 10 eingespritzt.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform der F i g. 2 wird das Kältemittel nach dem Verlassen des Wärmetauschers 24 von einer Temperatur von +23⁰C durch die Abwärme des Kompressors 12 auf +35⁰C erwärmt und dann eingespritzt. Dadurch erhöht sich die Verdampfungstemperatur auf -6° C. Die übrigen Temperaturwerte bleiben unverändert.

in In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß ein Kompressor eine Abwärme in der Größenordnung von 40 bis 60% je nach Größe aufweist, die für die erforderliche Erwärmung des Kältemittels ohne weiteres ausreicht Der für die Versuche verwendete

V) Kompressor hatte eine Leistung von 2,2 kW bei einer Abwärme von 1,4 kW oder 1204 kcal.

Bei der Aus^rührungsform der F i g. 3 wird das Kältemiitel nach dem Verlassen des Wärmetauschers i!4 von +23⁰C in dem Wärmetauscher 44 auf ±0°C

ho abgekühlt und. anschließend im Kompressor 12! wieö<:r auf +23⁰C erwurmt. Aufgrund der im Wärmelauscher 44 an die Sole in der Leitung 26 übertragenen zusätzlichen Wärme erhöht sich die Verdampfungstemperatur im Verdampfer 10 auf —5'. Die übrigen

h^r) Temperaturwerte stimmen wiederum mit den vorangegangenen Ausführungsformen überein.

Wie bereits ei wähnt wurde, erhöht sich durch Übertragung der Kompressionswärme an den Kälte-

kreislauf die Verdampfungstemperatur und damit zugleich der Verdampfungsdruck. Dies bedeutet bei gleichbleibendem Kondensationsdruck eine Verringerung der Kompressionsarbeit. Auf der anderen Seite verringert sich durch Anhebung der Verdampfungstemperatur die spezifische Verdampfungswärme im Verdampfer, so daß der Kältemitteldurchsatz bei gleichbleibender Wärmezufuhr erhöht werden kann. Eine Erhöhung des Kältemitteldurchsatzes bedeutet bei im übrigen gleichbleibenden Bedingungen eine erhöhte Wärmeabgabe im Kondensator. Es hat sich in umfangsreichen Versuchen gc/eigt. daü bei dem crfindungsgemäßen Verfahren der Kältcmitleldurchsatz und damit die abgegebene Nutzwärme erheblich gesteigert werden können, ohne daß die Kompressionsarbeit in gleichem Maße zunimmt, so daß sich die l.eisuingsziffer verbessert.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ergibt sich

l_ I MV, /, U)IlWIH-IIL L.l IH/I KIIIf U^l I V.I UUtlipiUI Ig.l tCIII|'<. I U tür durch die höhere Temperatur des zugeführten Fluids.

Im folgenden sollen die Wärmepumpen der F-" i g. I bis 3 anhand von Beispielen verglichen werden und insbesondere sollen die jeweiligen Durchsätze ermittelt werden. Für jedes Beispiel soll davon ausgegangen werden, daß von dem Wärmetauscher 30 4000 kcal/h bei ±0°C Soletemperatur zugeführt werden. Der Durchsatz ergibt sich als Quotient dieser zugefiihrtcn Wärmemenge und der spezifischen Wärme, die pro Mengeneinheit des Kältemittels zum Verdampfen benötigt wird:

Durchsalz =

/ugeführtc Wärme
I-nthalpiedifTcrcnz bei Verdampfuni:

Diese Rechnung soll im folgenden für die Fälle der F i g. I bis 3 durchgeführt werden. Die Enthalpiewerte gelten für das bekannte Kältemittel FRIGEN 12.

Fall 1

Enthalpie vor der Einspritzung ( + 23' C. flüssig): 105.20 kcal/kg

Enthalpie des verdampften Kältemittels (-10⁷C.

gasförmig): 135.37 kcal/kg

Enthalpiedifferenz bei Verdampfung: 30.17 kcal/kg

Durchsatz des Kältemittels:

4000 kcal h
30.1 7 kcal k»

Durchsatz: 132.58 Wg/h

Fall 2

Enthalpie vor der Einspritzung (nach Erwärmung durch den Kompressor) ( + 35° C, flüssig): 108,02 kcal/kg
Enthalpie des verdampften Kältemittels (-6°C gasförmig): 135.80 kcal/kg

Enthalpiedifferenz bei Verdampfung: 27,78 kcal/kg
Durchsatz des Kältemittels:

4000 kcal h

27.78 kcal ke

Durchsatz: 143,99 kg/h

Fall 3

Enthalpie des verdampften Kältemittels (- 5"C, gasför mig): 135,90 kcal/kg

Enthalpiedifferenz bei Verdampfung: 30,70 kcal/kg

Durchsatz des Kältemittels:
Für die Berechnung des Durchsatzes ist in diesen" Falle zu berücksichtigen, daß dem Verdampfer nicht nui 4000 kcal/h Wärme zugeführt wird, sondern daß sicr durch die Erwärmung der Sole in dem Wärmetauschei

44 eine zusätzliche Wärmezufuhr ergibt. Da in diesen in Wärmetauscher 44 das Kältemittel von +23° auf ±0°C abgekühlt wird, nimmt die Sole in der Leitung 2i folgende Wärmemenge auf:

Enthalpie dos Kältemittels ( + 23"C, flüssig): 1O5,2(

kcal/kg
r. Enthalpie des Kältemittels (±0T". flüssig): l00,0( kcal/kg

F.nthalpiediffcrenz im Wärmetauscher 44: 5,20 kcal/kg
Diese Enthalpiedifferenz, multipliziert mit den

Enthalpie vor der Einspritzung (nach Kühlung im Wärmetauscher 44 und Erwärmung im Kompressor 12) (+ 23° C, Hüssig): 105,20 kcal/kg

diejenige Wärmemenge, die im Verdampfer zusätzlich zur Verdampfung zur Verfügung steht. Es gilt dahci folgende Beziehung für den Durchsatz λ:

4(KK) kcal h » (5.20 kcal kg · \ kj; h)
30.70 kcal kg

Durchsatz .v = 1 56.86 kg/h

Demnach ergibt sich im Fall I ein Durchsatz vor 132,58 kg/h, im erfindungsgemäßen Falle 2 eir Durchsatz von 143,99 kg/h und im erfindungsgemäßer Falle 3 ein Durchsatz von 156,86 kg/h, so daß die Fälle ί und 3 und insbesondere fall 3 eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technil· darstellen. Da das Kältemittel unter im übrigen gleicher Bedingungen im Kondensator verflüssigt wird und dabc Wärme abgibt, bedeutet ein höherer Kältemitteldurch satz eine erhöhte Abgabe von Nutzwärme.

F i g. 4 bis 6 entsprechen in dieser Reihenfolge F i g. 1 bis 3 und veranschaulichen die Erfindung anhand eine; i-p-Diagramms. Die vier durchgezogenen Linien in derr Diagramm entsprechen jeweils den Vorgängen, die irr Verdampfer 10, im Kompressor 12, im Kondensator U und im Drosselventil 16 ablaufen, deren Bezugszifferr angegeben sind. Oben links in dem Diagramm ist untei der Bezugsziffer 24 die Unterkühlung dargestellt, die sich in dem Wärmetauscher 24 ergibt ( + 40°C aul + 23'C). und unten rechts ist eine Überhitzung vor -10" C auf +15⁰C dargestellt, die zum Teil irr Verdampfer 10 selbst, zum Teil in dem Wärmetauschei 24 eintritt.

Die zum Verdampfen eines kg Kältemittels inVerdampfer 10 benötigte Wärmemenge läßt sich an dei Basislinie des in F i g. 5 gezeigten Vierecks zwischer dem linken unteren Eckpunkt und der rechter Verdampfungslinie ablesen. Die Enthalpie-Skala is unten in Fig.4 wiedergegeben. Es ergibt sich eine Enthalpiedifferenz von ca. 104,7 auf 136 kcal/kg, da; heißt von 313 kcal/kg.

Gemäß Fig.5, die der erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform der F i g. 2 entspricht, ergibt sich gegenübei F i g. 4 insoweit eine Veränderung, als der linke untere »Eckpunkt« des Prozeßdiagramms nach rechts, da; heißt in Richtung eines höheren Enthalpiewerte: entsprechend der auf 35° C erhöhten Temperatui verschoben worden ist. Dadurch verringert sich die zurr Verdampfen eines kg Kältemittels erforderliche Enthalpie nach der unten in der Figur angegebenen Skala ca

auf 1365-109 kcal/kg, das heißt auf 27,2 kcal/kg. Zugleich ist die Basislinie des Prozeßdiagramms entsprechend der Erhöhung der Verdampfungstemperatur auf — 6°C angehoben, so daß sich auch der Druck vor dem Kompressor von ca. 2,3 ata gemäß F i g. 4 auf ca. 2,5 ata gemäß F i g. 5 erhöht. Damit verbessert sich das sogenannte p/p„-Verhältnis des Kompressors von ca. 9.8/23 = 4.26 auf 9,8/2,5 - 3,92. Die Kompressorarbeil wird daher verringert.

In F i g. 6 ist das Prozeßdiagramm insofern verändert, als auf der linken Seite des Vierecks sowohl die [Erwärmung durch den Kompressor als auch der Wärmetauscher 44 berücksichtigt sind. Da der Wärmetauscher 44 eine Unterkühlung von 23°C auf 0⁰C bewirkt, ist die obere Linie des Diagramms nach links verlängert. Diese zusätzliche Unterkühlung bedeutet zu diesem Zeitpunkt zwar keinen Vorteil, aber einen erheblichen Vorteil in bezug auf die zusätzliche Wärmezufuhr zum Verdampfer, wie zuvor erläutert wurde. Sie wird wiederum ausgeglichen durch die Erwärmung im Kompressor auf +23⁰C vor dem Drosselventil, die durch die nach rechts zurücklaufende Linie links oben im Diagramm angedeutet ist. Die zum Verdampfen eines kg Kältemittel benötigte Wärme läßt sich wiederum ablesen als Differenz von ca.

136,7 kcal/kg zu 105,02 kcal/kg = 31.5 kcal/kg.

Das p/po-Verhältnis hat sich weiter auf 9,8/2,7 = 3,62 verbessert.

Fin Vergleich von F i g. 5 und 6 zeigt, daß sich die zur Verdampfung benötigte Wärme pro kg Kältemittel bei der Ausführungsform der Fig. 3 von 27,2 auf 3!,5 kcal/kg, das heißt um 4,3 kcal/kg oder 15,8% erhöht hat. Da jedoch im Verdampfer anstelle von 4000 kcal/h bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 4816 kcal/h als Verdampfungswärme zur Verfügung stehen, die eine Steigerung von 20,4% bedeuten, kann der Durchsatz im Verdampfer insgesamt beträchtlich erhöht werden.

Bei dem für die Ausführungsform der F i g. 2 und 5 erniiüe'iien Durchsatz von 156,86 kg/h ergibt sich folgende Wärmemenge, die durch den Kompressor zu liefern ist. Eine Erwärmung von +23⁰C auf +35⁰C entspricht einer Enthalpiedifferenz des flüssigen Kältemittels von

108,02-105,2 = 2,82 kcal/kg.

Multipliziert man diesen Wert mit einem Durchsatz von 156,86 kg/h, so ergibt sich ein Wärmebedarf von 442,34 kcal/h.

Im Falle der Ausführungsform der F i g. 3 und 6 muß das Kältemittel von ±0°C auf +23°C erwärmt werden. Dies entspricht einer Enthalpiedifferenz von 5,20 kcal/kg. Bei einem Durchsatz von 143,99 kg/h besteht daher ein Wärmebedarf von 784,74 kcal/h, die ebenfalls ohne weiteres geliefert werden können.

Bei der Ausnutzung der Wärme des Kompressors ist zu beachten, daß der Kompressor nicht zu stark abgekühlt werden darf, da in diesem Falle thermische

ίο Spannungen zwischen den gekühlten, örtlich begrenzten Bereichen des Kompressors und den von der Kühlflüssigkeit weniger erreichten wärmeren Bereichen entstehen. Auf der anderen Seite darf die Temperatur der Kühlflüssigkeit nicht zu hoch sein, da dann kein

ι) nennenswerter Wärmeübergang zu erwarten ist.

Es ist bekannt, die Kompressorwärme zur Überhitzung der Saugseite des Kompressors zu verwenden, jedoch führt eine Überhitzung zu einer beträchtlichen Einschränkung der Lebensdauer des Kompressors.

" Aus diesem Giuiiuc ei'äciicini die Verwendung der Kompressorwärme im Sinne des Vorschlags der Erfindung als besonders zweckmäßig.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 6 dahingehend

2Ί variiert werden kann, daß der Wärmetauscher 24, der die Leitungen 18 und 22 aufnimmt, fortgelassen werden kann oder zumindest verkleinert werden kann.

Wenn der Wärmetauscher 24 fortgelassen wird, erreicht der Kältekreisiauf den Wärmetauscher 44 mit

jo einer Temperatur von +40° im angenommenen Beispiel. Für den Durchsatz χ ergibt sich also folgende abgewandelte Berechnung:

,. _ 4000 kcal h + 9.22 kcal kg ■ χ kg h

^λ ~ 30.70 kcal kg "

Durchsatz ν= 186.21 kg/h.

Da im Wärmetauscher 44 eine größere Wärmemenge an die Sole in der Leitung 26 abgegeben wird, erhöht sich das Wärmeangebot im Verdampfer 10, so daß da>> Kältemittel mit höherem Durchsatz verdampft werden kann. Inwieweit diese Maßnahme überhaupt oder in vollem Umfang zur Verbesserung des Durchsatzes herangezogen werden kann, hängt unter anderem davon ab, daß der Verdampfer 10 eine ausreichende Überhitzung des Kältemittels zur Erzielung eines stabilen Dampfes liefert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum wahlweisen Heizen oder Kühlen eines Fluidstromes unter gleichzeitiger Kühlung oder Erwärmung eines anderen Fluidstromes mit Hilfe eines geschlossenen Kältemittelkreislaufs, durch den ein Kältemittel nacheinander verdampft, komprimiert, verflüssigt und entspannt wird und durch Wärmeaustausch mit den Fluidströmen einerseits die Verdampfungswärme aufnimmt andererseits die Kondensationswärme abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Heizbetrieb das verflüssigte Kältemittel vor der Entspannung durch die bei der Kompression anfallende joulesche Wärme erwärmt

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das verflüssigte Kältemittel vor seiner Erwärmung durch die Joulesche Wärme der Kompression durch Wärmeaustausch mit dem die Verdampfungswärme liefernden Fluidstrom kühlt und dabei zugleich den Fluidstrom vor seiner Abgabe der Vcrdampfungswänric erwärmt.

3. Wärmepumpe zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdampfer, einen Kompressor, einen Kondensator und ein Drosselventil umfaßt dadurch gekennzeichnet daß der Kompressor (12) einen Kühlmantel (36) mit einem Einlaß (38) und einem Auslaß (40) aufweist und daß Einlaß und Auslaß mit _;o Zweigleitungen (32,34) verbunden sind, die von dem stromaufwärts des Drosselventils (16) liegenden Leitungf.ibschnitt (22) des Kältemittelkreislaufs nacheinander abzweigen, und daß ein Umschaltventil (42) im Bereich dieser Aozweigung vorgesehen ist, das bei Heizbetrieb ein Einschalten des Kühlmantels (36) des Kompressors (12) ..1 den Kältemittelkreislauf gestattet.

4. Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das Umschaltventil ein Schließventil (42) ist, das in dem Leitungsabschnitt (22) zwischen den Zweigleitungen (32,34) angeordnet ist.

5. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 3 und 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kältemittelkreislauf stromaufwärts der Zweigleitungen (32, 34) ein Wärmetauscher (44) vorgesehen ist, über dessen zweiten Strömungspfad der die Verdampfungswärme liefernde Fluidstrom (26) dem Verdampfer (10) zuführbar ist.