DE2910316A1

DE2910316A1 - Mehrfachkompressorwaermepumpe mit zugeordneter abtaueinrichtung

Info

Publication number: DE2910316A1
Application number: DE19792910316
Authority: DE
Inventors: Rudy C Bussjager; James J Deltoro
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1978-03-24
Filing date: 1979-03-16
Publication date: 1979-10-04
Also published as: IT7921024A0; IT1112412B; IL56806A0; GB2017286A; FR2420732A1; NO146409B; FI790918A; DE2910316C2; NO146409C; AU526852B2; CA1093329A; JPS54131158A; SE437567B; GB2017286B; AR221236A1; FI68313B; JPS594628B2; NO790979L; AU4537379A; SE7902448L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wännepumpensteuerung, insbesondere auf &±n Steuersystem zum koordinierten Regeln des Abtauvorgangs eines Dualkompressorwärmepumpensysteins.

Die Verwendung einer Dualkompressorwärmepumpe ist vorteilhaft bei der unabhängigen Einstufung der Kompressoren zur Steuerung der für die notwendigen Kühl- und Heizvorgänge benötigten Eiagangsenergie. Der Ausdruck Wärmepumpe bezieht sich bei seiner Verwendung in dieser Beschreibung auf eine reversierbare Kälteanlage, die in der Lage ist, einem zu klimatisierenden Bereich bei Bedarf entweder eine Erwärmung oder eine Kühlung zu liefern· Bei den meisten kleineren Wärmepumpenanlagen wird ein einziger Kompressor verwendet· Die Steuerung dieser mit einem Kompressor arbeitenden Systeme ist relativ einfach und bietet nur wenige Schwierigkeiten. Jedoch werden in zahlreichen größeren Wärmepumpenanlagen zwei Kompressoren verwendet, von denen jeder so angeordnet ist, daß er den Kälteträger durch einen zugeordneten geschlossenen Kreislauf pumpt·

Bei Wärmepumpenanlagen,· die mit zwei Kompressoren arbeiten, ist es allgemein üblich, den Betrieb der Kompressoren einzustufen, wenn sich die Wärmepumpe im Kühlbetrieb befindet, wodurch die Kompressoren nacheinander in Betrieb gebracht werden, sowie die Kühllast der Anlage zunimmt· jedoch werden, wenn die Anlage eine Erwärmung an den zu klimatisierenden Bereichen heranführt, beide Kompressoren normalerweise betätigt, und swar ohne Rücksicht auf den Wärmebedarf der Anlage· Der

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Betrieb beider Kompressoren im Heizbetrieb wird hauptsächlich durchgeführt, um eine unbeabsichtigte Last im Arbeitstakt der Kompressoren zu verhindern, wenn sich die Anlage einem Abtautakt unterzieht. Wie in der Technik hinreichend bekannt, wird beim Anlassen eines der Kompressoren bei abgeschaltetem Außenventilator, wie es beim Abtauen allgemein üblich ist, die Anlage gezwungen, unter ungünstigen Bedingungen zu arbeiten, was die Anlage beschädigen könnte·

Der ununterbrochene Betrieb beider Kompressoren zur Verhinderung der in Verbindung mit dem Abtauen auftretenden Schwierigkeiten gibt jedoch Anlaß zu anderen Schwierigkeiten, die, obwohl sie nicht so schwerwiegend sind, auch zu einer unnötigen Energievers cliwendung und schließlich zum Versagen der Anlage führen können. In der US-Anmeldung Serial No. 739 398 unter dem Titel "Zweistufenkompressorheizung",die dem Anmelder dieser vorliegenden Anmeldung überschrieben wurde und auf denselben Erfinder zurückgeht, ist eine Wärmepumpensteueranlage zum Abstufen des Betriebes einer Dualkompressoranlage im Heizbetrieb offenbart. Darin wird ein elektrischer Stromkreis mit einem Abtausystem gezeigt, in welchem ein Kompressor oder zwei Kompressoren betätigt werden können, um die Heizlast der Messung durch einen Thermostaten zu befriedigen. In dieser Anrawldung ist offenbart, daß, wenn ein Abtauen erforderlich ist, beide Außonwarmaaustauscher gleichzeitig abgetaut werden. Die Notwendigkeit eines Abtauens wird bestimmt durch Bildung eines Mlttelvex'ts der Kälteträgertomperatursn in jeder Anlage. Wenn nur oin Kompressor in Betrieb ist, dann wird der andere Kom-

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pressor so erregt, daß beide in einem Kühlbetrieb arbeiten, wenn ein Abtauen erforderlich ist.

Die vorliegende Anlage ist befaßt mit dem abgestuften Betrieb einer Dualkompressor anlage in dem Heizbetrieb, sowie mit dein unabhängigen Abtauen der getrennten Außenwärmeaustauscher. Der vorgesehene elektrische Steuerkreis erregt den zweiten Kompressor, vonn sich der erste Kompressor in einem Abtautakt befindet, so daß dem zu klimatisierenden Bereich ungeachtet dessen Wärme zugeführt wird, daß der zweite Kompressor im Kühlbetrieb betrieben wird, um den Außenwärmeaustauscher abzutauen. Ferner sind in jeder Abtauanlage einzelne Relaiskontakte vorgesehen, so daß beim Betrieb eines der Kompressoren im Abtautakt der andere Kompressor nicht seinen Abtautakt beginnen kann· Demzufolge führt im Heizbetrieb ein Kompressor den zu klimatisierenden Einschluß oder Bereich immer Wärme zu, ungeachtet der Betriebsweise des anderen Kompressorr.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Wärmepumpensteuerung für eine. Mehrfachkompressorwärmepumpenanlage zu liefern.

Insbesondere richtet sich die Erfindung auf die Schaffung einer solchen Steueranlage, bei der die Wärmepumpen im Heizbetrieb unabhängig abgestuft werden können.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer Mehrfachkompreeoorwärmepumpeneinheit, in welcher der

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Betrieb Jedes Kompressors so geregelt 1st, daß jeweils nur ein Kompressor sieht im Abtaubetrieb befinden kann«

Ferner schafft die Erfindung eine Verminderung im Energieverbrauch durch die mit Mehrfachkompressoren arbeitenden Wärmepumpeneinheiten«

Ein besonderer Vorzug der Erfindung besteht in der Schaffung einer Dualkompressorwärmepumpenanlage, bei der der zweite Kompressor betätigt wird, tun an den zu klimatisierenden Bereich ungeachtet der Lastbedingungen eine Erwärmung heranzuführen, wenn sich der erste Kompressor im Abtaubetrieb befindet«

Ferner erstrebt die Erfindung den Betrieb beider Kompressoren einer Dualwärmepumpenanlage aufgrund eines anfänglichen Wärmebedarfs, wenn die Tempexainir der äußeren Umgebung unter einem vorgegebenen Wert liegt«

Insbesondere schafft die Erfindung eine zuverlässige, wirtschaftliche und haltbare Steueranlage zum Regeln einer Mehrfachkompressοrwärmepumpenanlage·

Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen hervor.

Die oben genannten Merkmale werden gemäß der vorliegenden

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Erfindung erfüllt durch die Bereitstellung einer Wärmepumpenanlage mit ersten und zweiten Kompressoren, einem ersten Innenwärmeaustauscher und einem zweiten. Incenwärmeaustauscher, der benutzt wird, um einem klimatisierten Bereich eine Erwärmung oder Kühlung zuzuführen. Es sind erste und zweite Außenwärmeaustauscher wirksam mit dem entsprechenden Kompressor und Innenwärmeaustauscher verbunden, um einen geschlossenen. Strömungsmittelkältekreis zu bilden* Es sind außerdem erste und zweite Abtaueinrichtungen zum Entfernen des angesammelten Eises von den Außenwärmeaustauschern vorgesehen, sowie Thermostateinrichtungen zur Betätigung der Kompressoren bei den geeigneten Temperaturwerten und ein erster Steuerkreis, welcher bei Erregung die erste Abtaueinrichtung betätigt, um einen Abtautalct für den ersten Außenwärmeaustauscher einzuleiten, der wirksam mit dem ersten Kompressor verbunden ist und den Thermostat überholt, um ein Anlassen des zweiten Kompressors ungeachtet der Temperatur innerhalb'des klimatisierten Bereichs zu erwirken; sowie ein zweiter Abtausteuerkreis, der bei Erregung die zweite Abtaueinrichtung betätigt, um einen Abtautakt für den zweiten Außenwärmeaustauscher einzuleiten, der wirksam mit dem zweiten Kompressor verbunden ist. Es kommt ein erster Abtaurelaissatz mit normalerweise geschlossenen Kontakten zurAnwendung, die mit dem ersten Abtausteuerkreis verbunden sind, um eine Einleitung des Abtautaktes zu verhindern, wenn der zweite Abtausteuerkreis sich in einem Abtautakt befindet, sowie ein zweiter Abtaurelais satz jiit Kontakten in einer normalerweise geschlossenen Stellung, die mit dem zweiten Abtau3teuerkreis verbunden sind, um eine Einleitung

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eines Abtautaktes zn verhindern,wenn der erste Abtaukreis sich in einem Abtautakt befindet. Es sind außerdem Relaiskontakte vorgesehen, um die Uinkehrventile zu entregen, sowie geeignete Außenwärmeaustauscherventilatoren, wenn die Einheit im Abtaubetrieb betrieben wird. Es ist ferner ein Außenthermostat vorgesehen, der mit einem Heizrelais verbunden ist, so daß bei einem Umgebungstemperaturwert unter einem vorgegebenen Punkt alle Kompressoren gleichzeitig bei dem geeigneten Innentemperaturwert betrieben werden. Zusätzliche Wärme wird anschließend aufgenommen bei einem weiteren Wechsel in dem Ijineivfcemperaturwert ·

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wärmepumpeneinheit" unter Anwendung von zwei Kompressoren, zwei Innenwärmeaustauschern und zwei Außenwärmeaustauschern,

Fig. 2 ein elektrisches Schema zur Darstellung der Stromkreiseinrichtungon zum Regeln des Betriebes der in der in Fig. 1 gezeigten Wärmepumpenanlage verwendeten Kompressoren.

Es folgt iranmehr eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsfoi-m. Die im folgenden beschriebene Ausführungsform ist insbesondere geeignet zur Verwendung bei einer Dualkompressorwärmeputnpenanlage. Es liegt im Bereich des Erfindungsgedankena, die folgende Beschreibung auf alle Ai-ten von Mehrfachkompressorwärinepumpen anzuwenden,die mit unabhängigen Abtautakten für getrennte

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ihnen zugeordnete Außenwärmeaustauscher arbeiten. Die Größe, die Lastanforderungen und der Endzweck einzelner Wärmepumpenanlagen beeinträchtigen nicht den Bereich der im folgenden beschriebenen Erfindung·

Bei Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ersichtlich, daß in Fig. 1 der Kompressor 1° über ein ümsteuerventil 21 mit dem Innenwärmeaustauscher 17 und dem Außenwärmeaustauscher 13 verbunden ist. Es ist auch ersichtlich, daß der Kompressor 20 über das Umsteuerventil 23 mit dem Innenwärmeaustauscher 16 und dem Außenwärmeaustauscher \k verbunden ist« In dem Kreislauf, der den Innen- und Außenwärmeaustauscher -für jeden Kompressor verbindet, sind Expansionsventile 28 und 29 dargestellt.

Im Kühlbetrieb sorgen die TJmsteuerventile für einen Strom des heißen gasförmigen Xä?. te trägers zu dem Außenwärmeaustauscher, in welchem der gasförmige Kälteträger zu einer Flüssigkeit kondensiert wird. Von dem Außenwärmeaustauscher aus wird der Strom der kondensierten Flüssigkeit durch ein Expansionsventil gedrosselt und einer Druckminderung unterworfen. Der Kälteträger geht dann in dem Innenwärmeaustauscher in den dampfförmigen Zustand über, indem er Wärme von der über den Wärmeaustauscher hinwegströmenden Luft aufnimmt. Der nunmehr gasförmige Kälteträger wix-d dann zu dem Kompressor zurückgeführt, um den Takt zu vollenden.

Im Heizbetrieb wird der komprimierte gasförmige Kälteträger

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zuerst dem Innenwärmeaustauscher zrigeführt, wo er von einem Gas zu einer Flüssigkeit kondensiert wird und dabei die Kon." densationavarme an den zu klimatisierenden ,Bereich, abgibt. Von dem Innenwärmeaustauscher strömt der flüssige Kälteträger dann durch das Expansionsventil zu dem Außenwärmeaustauscher» wo er verdampft wird und dabei Wärme von der Außenluft aufnimmt, bevor er als ein Gas zu dem Kompressor zurückgeführt wird. Jeder Wärmepumpenkreis innerhalb der Anlage arbeitet in derselben Veise.

Es wird nunmehr auf Fig.-2 Bezug genommen, in der ersichtlich ist, daß die Leitungsspannung über L₁ und L„ dem dargestellten elektrischen Stromkreis zugeführt wird« Die Kompressormotoren (allgemein dreiphasig bei Anschluß an drei Drähte, es wird jedoch nur eine Verbindung gezeigt, um die Zeichnung lesbar zu halten) sind mit 1CM und 2CM bezeichnet und an die Leitungsspannung durch Heiaiskontakte 1CR-1 und 2CR-1 angeschlossen. Die Relaiskontakte 1CR-1 sind an den Kompressormotor 1CM angeschlossen, an die normalerweise geschlossenen ersten Abtaurelaiskontakte 1DFR-1, an die normalerweise offenen ersten Abtaurelaiskontakte 1DFR-2 und an die normalerweise geschlossenen zweiten Abtaurelaiskontakte 2DFR-1. Die Relaiskontakte 1DFR-1 sind an den Ventilatormotor 1HFM des ersten Außenwäraie aus tausche rs und an RVR-2, die normalerweise offenen Umsteuerventilrelaiskontakte, angeschlossen. Die normalerweise offenen Umsteuerventilrelaiskontakte sind an 1RV, das erste Umsteuerventil, angeschlossen. Die Kontakte 1DFR-2 sind an die

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normalerweise offenen Abtauzeitkontakte 1DT-1 und die normalerweise geschlossenen Abtauzeitkontakte 1DT-2 angeschlossen. Die normalerweise geschlossenen Kontakte 2DFR-1 sind mit den Kontakten 1DT-1 und der ersten Abtauzeiteinrichtung 1DT verbunden. Die normalerweise geschlossenen Relaiskontakte 1DT-2 sind mit IDFT, dem ersten Abtauthenaostat,verbunden, welcher mit dem ersten Abtaurelais 1DFR verbunden ist.

Die Relaiskontakte 2CR-1 und die ersten Abtaurelaiskontakte 1DFR-3 sind beide mit den normalerweise geschlossenen zweiten Abtaurelaiskontakten 2DFR-2 des zweiten Kompressormotors 2CM, den normalerweise offenen zweiten Abtaurelaiskontakten 2DFR-3 und den normalerweise geschlossenen ersten Abtaurelaiskontakten 1DFR-Jf verbunden. Die Kontakte 2DFR-2 sind mit dem Ventilatormotor 2HFM des zweiten Außenwärmeaustauschers verbunden, sowie mit den Kontakten des normalerweise offenen Umsteuerventilrelais RVR-3. Die Kontakte RVR-3 sind mit dem zweiten Umsteuerventil 2RV verbunden« Die zweiten Abtaurelaiskontakte 2DFR-3 sind mit den normalerweise offenen Eontakten 2DT-1 der zweiten Abtauzeiteinrichtung und den normalerweise geschlossenen Kontakten 2DT-2 der zweiten Äbtauzeiteinrichtung verbunden» Die Kontakte 1DFR-4 sind mit den normalerweise offenen Kontakten 2DT-1 und der zweiten Abtaueinrichtung 2DT verbunden. Die normalerweise geschlossenen Kontakte 2DT-2 sind mit dan zweiten Abtauthermostat 2DFT verbunden, welcher mit dem zweiten Abtaurelais 2DFR verbunden ist.

Ein Transformator T-1 führt einen Steuerstrom zu dem Steuer-

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abschnitt des Stromkreises von dem Leitungsabsehnitt des Stromkreises aus. Jn dem Steuerabschnitt des Stromkreises befindet sich, ein Thermostat mit einer Reihe von vier Schaltern SW-1 bis SW-Ψ. Der Thermostatschalter SW-I ist mit den normalerweise offenen Kontakten RVR-1 des Umsteuerventilrelais, den normalerweise offenen Relaiskontakten HR-1 des Heizrelais und dem ersten Kompressorrelais TCR verbunden. Der normalerweise offene Thermostatschalter SW-2 ist mit den normalerweise offenen Relaiskontakten HR-1, den normalerweise geschlossenen Heizrelaiskontakten HR-3 und dem zweiten Kompressorrelais 2CR verbunden« Der normalerweise offene Thermostatschalter SW-4 ist mit den normalerweise geschlossenen Heizrelaiskontakten HR-3 und den normalerweise offenen Heizrelaiskontakten HR-2 verbunden, die mit der zusätzlichen Wärmequelle SH, allgemein elektrischen Widerstandsheizeinrichtungen, verbunden sind. Der normalerweise offene Thermostatschalter SW-3 ist mit dem Umsteuerventilrelais RB und dem einstellbaren Außenthermostat ADT verbunden, welcher mit dem Heizrelais HR verbunden ist. Die Kontakte RVR-1 sind mit dem Transformator T-1, dem normalerweise offenen Thermostatschalter SW-1, dem ersten Kompressorrelais 1CR und den normalerweise offenen Keizrelaiskoxitakten HR-1 verbunden·

Während des Betriebes wird der erste Thermostatschalter SW-1 bei Feststellung eines Kühlbedarfs geschlossen und das erste Korapre3Sorrelais ICR erregt und so der erste Kompressormotor in Betrieb gesetzt, wenn ein zusätzlicher Kühlbedarf festgestellt wird, dann wird der Schaltor S¥-2 geschlossen und das

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Relais 2CR erregt und so der zweite Kompressormotor in Betrieb gesetzt« ¥ährend des Kühlbetriebs ist ein Abtauen nicht erforderlich, und demzufolge wird der verbleibende Teil des Kreislaufs nicht benutzt·

Im Heizbetrieb wird der Schalter SW-3 bei Peststellung eines Heizbedarfs geschlossen, wodurch das Umsteuerventilrelais erregt wird und die entsprechenden Uinsteuerventilrelaiskontakte schließt· Die Kontakte RVR-I schließen sich und erregen das erste Kompressorrelais, welches demzufolge den ersten Kompressormotor erregt. RVR-2 wird ebenso durch das Umsteuerventilrelais erregt, so daß das erste Umsteuerventil erregt wird und die erste Kompressoranlage im Heizbetrieb arbeitet· Während des Betriebes wird die erste Abtauzeiteinrichtung durch die normalerweise geschlossenen Kontakte 2DFR-1 erregt. Bei Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer schließt die erste Äbtauzeiteinrrichtung die Kontakte 1DT-1 und gestattet es den Kontakten 1DT-2 während einer gewählten Abtauzeit, wie beispielsweise zehn Minuten, geschlossen zu bleiben. Wenn der este Abtauthermostat 1DFT die Notwendigkeit eines Abtauens feststellt, indem er die Kälteträgertemperatur wahrnimmt oder sich irgendeines anderen Mittels zur Feststellung einer Eisansammlung auf der Außenschlange bedient, dann schließt der erste Abtauthermostat, und es ist demzufolge während der Zeit, während der sowohl IDT-1 und 1DT-2 geschlossen sind, das erste Abtaurolais erregt. Wenn einmal das erste Abtaurelais erregt ist, öffnen sich die Kontakte 1DFR-1 und unterbrechen den Betrieb des Ventilatormotors des ersten Außenwärmeaustauschers und

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entregen das erste Umsteuerventil, so daß die Anlage im Kühlbetrieb betrieben wird und der Außenspule Wärme zuführt. Die Kontakte 1DFR-2 des ersten Abtaurelais 2 schließen sich, so daß ein Strompfad gebildet wird, um das erste Abtaurelais fortlaufend zu erregen, bis der Abtauthermostat einen eisfreien Zustand feststellt und öffnet. Zu diesem Zeitpunkt wird das erste Abtaurelais entregt und die Kontakte des ersten Abtaurelais 2 öffnen sich und beenden dadurch den Abtaubetrieb bis zu einem solchen Zeitpunkt, wo die Abtauzeiteinrichtung eine weitere Folge einleitet, um festzustellen, ob der Abtauthermostat geschlossen ist. Die normalerweise geschlossenen Relaiskontakte 2DFR-1 sind in der Form vorgesehen, daß die erste Abtauzeiteinrichtung nicht in Betrieb gesetzt werden kann, wenn das zweite Abtaurelais, das Abtaurelais in dem zweiten Kompressorkreis, erregt ist und anzeigt, daß sich der zweite Kreis in dem Abtautakt befindet. Das Abtauen wird auch bei Ablauf der Verzögerungszeit beendet, so daß die Abtauzeiteinrichtung die Kontakte 1DFT-2 öffnet und das erste Abtaurelais entregt·

Der Betrieb des zweiten Kompressorkreises ist ähnlich dem des ersten. Bei Feststellung eines zusätzlichen Wärmebedarfs schließt SW-4 und erregt über die geschlossenen Kontakte HR-3 das zweite Kompressorrelais· Demzv.folgo werden die Kontakte 2GR-1 geschlossen, was den zweiten Kompressormotor erregt. Der zweite Kompressormotor kann auch über die Kontakte 1DFR-3 erregt werden. Wenn der erste Kompressor im Abtaubetrieb betrieben wird, dann arbeitet das erste Abtaurelais in der

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Form, daß es die Kontakte 1DFR-3 schließt, und demzufolge wird der zwaite Kompressormotor in Betrieb gesetzt_t so daß der Znnenschlange von dam zweiten Kompressor ungeachtet des Betriebes des ersten Kompressormotor im Kühlbetrieb für Abtauzwecke Wärme zugeführt wird. Wenn entweder die Kontakte 2CR-1 oder die Kontakte 1DFR-3 erregt sind, dann wird der Ventilatormotor 2HFM des Außenvärmeaustauschers über die normalerweise geschlossenen Kontakte 2DFR-2 erregt· Das zweite Umsteuerventil wird durch die normalerweise geschlossenen Kontakte 2DFR-2 und die geschlossenen Relaiskontakte RVR-3 des Umsteuerventilrelais erregt. Die zweite Abtauzeiteinrichtung wird erregt durch die normalerweise geschlossenen Kontakte des ersten Abtaurelais h, so daß bei Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer die Kontakte 2DT-1 für eine gegebene Zeitdauer geschlossen werden, während die Kontakte 2DT-2 in der geschlossenen Stellung verbleiben. Die Kontakte 2DT-1 verbleiben für etwa zehn Sekunden sjevehlossen,'nachdem die zweite Abtaueinrichtung geschaltet wurde, und während dieser Zeit wird, wenn der zweite Abtauthermostat geschlossen ist, das zweite Abtaurelais erregt« Wenn das zweite Abtaurelais erregt ist, dann öffnen sich die Kontakte 2DFR-2 und entregen dadurch das zweite Umsteuerventil und den Ventilatormotor des zweiten Außenwärmeaustauschers. Die Kontakte 2DFR-3 werden geschlossen und bilden damit einen geschlossenen Kreis über die Kontakte 2DT-2 und über den zweiten Abtauthermostat, um das zweite AbtaurelaiP 2DFR fortlaufend zu erregen. Wenn der zweite Abtauthermostat feststellt, daß keine Notwendigkeit zu Al>tauen mehr besteht, dann öffnet er und unterbricht dadurch den Betrieb

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des zweiten Abtaurelais. Die Kontakte 2DT-2 öffnen nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, wie beispielsweise zehn Minuten, um in jedem Fall das Abtauen zu beenden« Die Kontakte 1DFR-4 sind so angeordnet, daß beim Betrieb des ersten Kompressors in einem Abtaugang die Kontakte 1DF.R-4 offen sind und demzufolge der zweiten Äbtauzeitsinrichtung kein Strom zugeführt wird, so daß sie keinen Abtautakt einleiten kann. Diese Kontakte dienen demsalben Zweck wie die Kontakte 2DFR-1 in dem ersten Kompressorkreis.

Es ist ein einstellbarer Außenthermostat AOT vorgesehen, so daß der Betrieb der Anlage verändert werden kann, wenn die äußere Umgebungstemperatur unter einem vorgegebenen Wert liegt« Wenn der Außenthermostat geschlossen ist, dann wird das Heizrelais HR beim Schließen des Schalters SW-3 erregt. Demzufolge sind die Kontakte HR-1 und HR-2 geschlossen und die Kontakte HR-3 geöffnet. Die nunm^h;:' geschlossenen Kontakte HR-1 erregen 2CR gleichzeitig mit ICR, so daß bei einem anfänglichen Heizbedarf beide Kompressoren gleichzeitig betrieben werden, um dem zu klimatisierenden Bereich Wärme zuzuführen. Bei einem weiteren Absinken der Innentemperatur wird SW-4 geschlossen, und die zusätzlichen Heizeinrichtungen, allgemein elektrische Widerstandsheizvorrichtvngen, werden erregt. Die Kontakte HR-3 sind offen, und demzufolge ist der Betrieb der zusätzlichen Wärme unabhängig von den Arbeitsgängen des Kompressors. Die Nutzwirkung des Heizrelaia besteht darin, die Wärmepumpenanlage aufgrund der äußeren Umgebungstemperatur von einem gestuften Kompressorbetrieb auf einen gestuften Betrieb zwischen

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den Kompressoren und den zusätzlichen HeizeinrAchtungen zu schalten·

Es ist ein elektrischer Steuerkreis offenbart worden, welcher im Heizbetrieb eine Abstufung der Kompressormotoren derart vorsieht, daß der erste Kompressor allein betätigt werden kann, wenn der Heizbedarf damit zu befriedigen ist, und daß der zweite Kompressor bei einem Anstieg des Bedarfs betrieben werden kann. Es ist ferner vorgesehen, daß der Steuerkreis des ersten Kompressormotors Einrichtungen enthält, um den zweiten Kompressormotor zu erregen, wenn der erste Kompressormotor in. einem Abtautakt betrieben wird, so daß dem zu klimatisierenden Bereich fortlaufend Wärme zugeführt wird. Es sind in jedem Kreis einzelne Relaiskontakte vorgesehen, so daß das erste Abtaurelais bei Erregung das zweite Abtaurelais außer Betrieb setzt und umgekehrt, so daß jeweils zu einer gegebenen Zeit nur ein Außenwärmeaustauscher abgetaut werden kanr.»

Die obige Erfindung ist mit Bezug auf die hier gegebene besondere Beschreibung offenbart worden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß Abweichungen und Abwandlungen innerhalb des Gedankens und Bereichs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können.

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Claims

PATENTANWÄLTE
»R.-lNG.IE.N2C"Er-^;iX'.NE{-1073) 2 9 1 Q 3 1 fi

iiin..-n\fi. H. HAUCK · BiPL₁-MiYS, W. SCHMITZ ■ DiPL₁-ING-E-GrIiAAtI¹S ϊ. W. WEHNERT · dii'l!phys. W. CAKSTEISiS · dr.-ing. W. DÖRING

nAMBURÖ - MÜNCHEN - DÜSSELDORF

•PATENTANWÄLTE · NEUER WALL 41 · 200O HAMIiURG 36" SCHMITZ'GRAALFS

NEUER WALL 41 · 2OOO HAMBURG 3» TELEFON + TELECOPIER tOlO) 3β 07 B5 TELEX O2 11 700 INPAT B

Carrier Corporation cable negedapatent Hamburg

Carrier Tower

■p _n T,_rt_ u o_nn HAUCK- CARSTENS

ST«U. UOX. .OUU MOZARTSTRASSE23-8000MÜNCHEN 2

TELEFON + TELECOPIEIl(OSe) SS 02 3β

Syracuse, New York 13221 cable negedapatent München

TJSA WEHNEHT-DÖRING

K.-WILH.-RING41-4OOO DÜSSELDORF 11

TELEFON (0211) 57 50 27'28 .

TELEX 08 584 SSO DYNA D

CABLE NEGEDAPATENT DÜSSELDORF

ZUSTELLUNGSANSCHHIFT/PLEASE REPLY TO: HAMBURG, 8» MärZ 1979

Mehrfacfakompressorwärmepumpe mit zugeordneter Abtasteinrichtung

1 J Mehrfacnkoa^pressorwärmepun^e mit zugeordneter Abtaueinrichtung unter Vertiendung eines Kälte trägers in einem ¥ärmepumpensystern mit ersten und zweiten Kompressoren, die wirksam mit ersten und zweiten Innenwärmeaustauschern verbunden sind, welche eine Erwärmung und Kühlung für einen klimatisierten Raum vorsehen, sowie ersten und zweiten Außenwärmeaustauschern, ersten tind zweiten Abtaueinrichtungen, die so angeordnet sind, daß sie das Eis von den Außenwärmo aus tauschern entfernen, und Thermostateinrichtungen zur Betätigung der Kompressoren bei den

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ZUfJELASSENK VKRTItKTEItBKIM EUROrSlSCIIKN PATENTAMT ' /λ

ADMITTIi» UKPlMiSKNTATIVKS BEl'ORBTIIE EUROPEAN l'ATKNT Oi'l'ICJä * * ·' / "*

n« JIAfSW AO. VAKnSkIi WtZ 200 7OO 0Ol ΚΠ. 05/::e-JD7 -DHBSONEn BANK ΛΟ, JIAMaima IULZ 200 !)00 001 NB. 033 UO !»ft· POSTSC-ItECK JKIB. 2812-20β

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angemessenem Teniporaturwerten, gekennzeinnet durch, einen ersten Abtausteuerkreis, der bei Erregung während des Betriebes des ersten Kompressors die erste Abtaueinrichtung betätigt, um einen Abtautakt für den ersten Außenwärmeaustauscher einzuleiten, dor wirksam mit dem ersten Kompressor verbunden ist, und der ein Anlassen des zweiten Kompressors unabhängig von der Temperatur innerhalb des klimatisierten Bereichs bewirkt, einen zweiten Abtausteuerkreis, welcher bei Erregung die zweite Abtaueinrichtung betätigt, um einen Abtautakt für den zweiten Außenwärmeaustauscher einzuleiten, der wirksam mit dem zweiten Kompressor verbunden ist, erste Kontakteinrichtungen (2DFR-1), die mit dem ersten Abtausteuerkreis verbunden sind, um das Einleiten eines Abtautaktes zu verhindern, wenn sich der zweite · Abtausteuerkreis in einem Abtautakt befindet, und zweite Kontakt einrichtungen (1DFR- h) „ die mit dem zweiten Abtausteuerkreis verbunden sind, um die Einleitung eines Abtautaktes zu verhindern, wenn sich der erste Abtaukreis in einem Abtautakt befindet«

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abtausteuerkreis ein erstes Abtaurelais (iDFR) enthält, welches bei Erregung des ersten Abtausteuerkreises erregt wird, wobei die erste Kontakteinrichtung (iDRF-fy) in einem normalerweise geschlossenen Satz erster Abtaurelais-» kontakte besteht, die in Reihe mit einem zweiten Abtausteuerkrsis geschaltet sind, wobei die Xontakte bei Beginn des Abtauens in dem ersten Abtaukreis öffnen und dadurch

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die Einleitung des Äbtauens in dem zweiten Abtausteuerkreis verhindern,

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Satz normalerweise offener erster Abtaurelaiskontakte (IDFR-3) mit einem zweiten Kompressor derart verbunden sind, daß bei Einleitung des Äbtauens durch den ersten Abtausteuerkreis der zweite Kompressor erregt wird,

h, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abtausteuerkreis ein zweites Abtaurelais (2DFR) enthält, welches bei Erregung des zweiten Abtausteuerkreises erregt wird und daß die zweite Kontakteinrichtung (2DFR-1) ein Satz normalerweise geschlossener zweiter Äbtaurelaiskontakte in Reihenschaltung mit dem ersten Abtausteuerkreis ist, wobei diese Kontakte bei Einleitung des Äbtauens in einem zweiten Abtautaki öffnen und dadurch die Einleitung des Äbtauens in dem ersten Abtausteuerkreis verhindern,

5» Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch erste und zweite Umsteuerventile (21, 23)» tun den Kälteträgerfluß durch die Wärmeaustauscher hindurch zu wechseln, sowie einen ersten und zweiten Ventilator, die von getrennten Motoren (IIIFM, 2HFM) mit Energie versorgt werden, um Luft um die Außenwärmeaustauscher herum umzuwälzen, wobei bei Einleitung dos Äbtauens durch den ersten Abtausteuerkreis dor erste Ventilator entregt und das erste Umsteuerventil

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automatisch auf den Ktihlbetrieb geschaltet wird und bei Einleiten des Abtauens durch den zweiten Abtausteuerkreis der zweite Ventilator entregt und das zweite ümsteuerventil automatisch auf den Kühlbetrieb geschaltet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Außentemperaturmeßeinrichtungen (ACT), sowie Schalteinrichtungen mit Kontakten (HR-1), die durch ein von der Außentemperaturmeßeinrichtung erregtes Relais (HR) gesteuert werden, so daß unterhalb eines vorgegebenen Außentemperaturwertes die Kompressoren der Wärmepumpeanlage gleichzeitig betätigt werden·

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zusätzliche Heizeinrichtungen (BH), die mit der Schalteinrichtung derart verbunden sind, daß die zusätzlichen Heizeinrichtungen bei dem angemessenen Temperaturwert durch die Thermo s tat einrichtungen erregt werden, wenn die Außentemperatur unter einem vorgegebenen Wert liegt·

8* Wärmepumpensystem mit mehreren Kompressoren, ersten Mehrfachwärmeaustauschern, von denen wenigstens einer mit jedem Kompressor verbunden ist, um einem zu klimatisierenden' Bereich eine Erwärmung oder Kühlung zuzuführen, sowie zweiten Mehrfachwärmeaustauschern, gekennzeichnet durch einen ersten Kompressorsteuerkreis mit Kontakteinrichtungen (lCR-1) zur Erregung oines ersten Kompressors und einer Abtaueinrichtung einschließlich eines ersten Abtaurelais (TDFR) zur Betätigung

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eines Abiautaktes zum Abtauen, elaes erstes. ÄuQenwärmeaus« tau3cners_t einen zweiten Kompressorsteuerkreis mit Kontakteinrichtunger. (2CR-J) zur Erregung einea zweiten Kompressors und Abtaueinrichtungen einschließlich eines zweiten Abtaurelais (2DFR) zur Erregung eines Abtautaktes zum Abtauen eines zweiten Außenwärmeaustauschers, erste Kontakteinrichtungen (iDFR-3)f ^ie durcli das erste Abtaurelais zur Erregung ties zweiten Kompressors erregt werden^ wenn der Abtautakt für «den ersten Aaßezxwärmeat&stausche? erregt ν±τ&_ΰ zweite Eoniakteinriclitungen (iBFR-=%)₂ di@ durch das erst© Abtaurelai.3 sum Entregen a&a zweitem Atotaurelais erregt werden» ma einen Abtautakt für den aweiten Äußenwärmeaustauseher zu verlLinderzi, wenn ein Äbtautakt für den ersten Außeawämaaustauscher erregt ist₉ sowie dritte Eontakteiurichtmigen (2BPa»i), die iroa dem zweiten Abtaurelais erregt werden, um das erste Abtaurelais gta. esitregen_s und einen Abtatit^Xct ds a ersten Außenwärmeaustawsciiers zu vernindernj, wenn ein Abtautakt für den zweiten Außenwärmeatistauscher erregt -wird*

Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet_t daß die ersten und zweiten Kompressorsteuerkreise je eine Abtauzeit einrichtung (1DT, 2DT) und einen Abtauthermostat ("!OFT, 2DFT} enthalten, so daß ein Abtautakt bei zeitgesteuerten Intervallen eingeleitet wird» wenn der Thermostat geschlossen ist und eine Eisansammlung auf dem Außenwärmeaustauscher anzeigt·

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10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Ventilator zum Umwälzen von Luft durch die Außenwärme aus tauscher und einen Satn normalerweise geschlossener erster Abtaurelaiskontakte (IDFR-I), welche den ersten Ventilator entregen, wenn der erste Außenwärmeaustauscher sich in einem Abtautakt befindet, sowie einen Satz normalerweise geschlossener zweiter Abtaurelaiskontakte (2DFR-2) zum Entregen des zweiten Ventilators, trenn sich der zweite Außenwärmeaustauscher in einem Abtautakt befindet·

11· Vorrichtung nach Anspruch S, gekennzeichnet durch erste und zweite Umsteuerventile zum Umschalten der ¥ärmepumpen zwischen den Kühl- und Heizbetriebsweisen, die so eingestellt sind, daß sie automatisch in den Kühlbetrieb zurückkehren, sowie einen Satz normalerweise geschlossener erster Abtau~ relaiskontakte (IDFR-I) in Reihenschaltung Kit- dem ersten Umsteuerventil und einen Satz normalerweise geschlossener zweiter Abtaurelaiskontakte (2DFR-2) in Reihenschaltung mit dem zweiten Umsteuerventil (2RV), so daß bei Einleitung des Abtauens für einen der Außenwärmeaustauscher das entsprechende Umsteuerventil entregt wird, so daß der Außenspule Wärme zum Abtauen zugeführt wird·

12. Verfahren zum Betrieb einer Mehrfachkompressorwärmepuiapenanlage mit mehreren Kompressoren, mehreren Au/jenwärmeaustauschern und mehreren Innenwärmeaustauschern, die wirksam

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mit den Kompressoren verbunden sind, mehreren Abtaueinrichtungen für die entsprechenden Außenwänaeaustauscher, mehreren Ventilatoren, die den entsprechenden Wärmeaustauschern zugeordnet sind, sowie mehreren Umsteuerventilen zum Wechseln der Kälteträgerflußrichtung innerhalb der Wärmepumpe, die -wirksam mit jedem Kompressor verbunden sind, sowie Thermostateinrichtungen zum Einleiten des Kompressorbetriebeβ bei den angemessenen Temperaturwerten, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Auswählen einer angemessenen Betriebsweise und einer Anzahl Kompressoren, die als eine Funktion des gewünschten Anlagebetriebes zu betätigen sind, Erregen eines ersten Kompressors zur Wärmeübertragung zwischen einem ersten Innenwärmeaustauscher und einem ersten Außenwärmeaustauscher unter den angemessenen Belastungszuständen, Erregen eines zweiten Kompressors zur Wärmeübertragung von einem zweiten Außenwärmeaustauscher auf einen zweiten Innenwärmeaustauscher, wenn für den ersten Außenwärmeaustauscher eine erste Abtaueinrichtung (!DPR) erregt wird, Erregen sowohl des ersten und des zweiten Kompressors zur Übertragung von Wärme zwischen den ersten und zweiten Außenwärmeaustauschern und den ersten und zweiten Innenwär-me aus tauschern unter geeigneten Belastungszuständen, Entregen einer mit dem zweiten Kompressor verbundenen zweiten Abtaueinrichtung, wenn die mit dem ersten Kompressor verbundene erste Abtaueinrichtung (!ΒΡΕ) erregt ist, sowie Entregen der mit dem ersten Kompressor verbundenen ersten Abtaueinrichtung, wenn die mit dem zweiten Kompressor ver-

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bundene zweite Abtaueinrichtung (2DFR) erregt ist.

13· Verfahren nach Anspruch 12, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schrittet Entregen eines ersten Ventilators (1HFM), wenn der erste Außenwärmeaustauseher abgetaut wird, und Entregen eines zweiten Ventilators_;(2HFM), wenn der zweite Außenwärmeaustauseher abgetaut wird·

1^-« Verfahren nach Anspruch 12, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte! Umschalten eines ersten Umsteuerventils in den Eühlbetrleb, wenn der erste Außenwärmeaustauscher abgetaut wird, und Umschalten eines zweiten Umkehrventils in den Kühlbetrieb, wenn der zweite Außenvärmeaustauseher abgetaut wird·

15· Vorrichtung nach Anspruch 12, ferner gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Prüfen jedes Außenwärmeaustauschers getrennt und bei zeitlich abgestimmten Intervallen, um festzustellen, ob auf den Außenwärmeaustauschern eine Eisansammlung vorhanden ist, sowie Einleiten eines Abtauens, wenn in dem Prüfvorgang eine Eisansaimalung festgestellt wird.

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