DE3030426A1

DE3030426A1 - Verdampfer-kondensator-kombination fuer luft/wasser und luft/luft waermepumpenanlagen zur verbesserung der leistungszahl und ausweitung des temperaturmaessigen einsatzbereiches

Info

Publication number: DE3030426A1
Application number: DE19803030426
Authority: DE
Inventors: Ulrich 2083 Halstenbek Schleusner; Alfred 2851 Rechtenfleth Steinforth; Joannis Dipl.-Ing. 2058 Lauenburg Sykaminidis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-12
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1982-03-11

Description

Verdampfer-Kondensator-Kombination für Luft/Wasser und Luft/Luft Wärmepumpenanlagen zur Verbesserung der Leistungszahl und Ausweitung des temperaturmäßigen Einsatzbereiches.

ο Gegenwärtiger Stand der Technik

Wärmepumpen sind der Art nach aus der Deutschen Patentschrift 6 75 840 bekannt.

Die gegenwärtig für Heizungen gebräuchlichen Wärmepumpen-Anlagen sind bauartbedingt mit gewissen Merkmalen behaftet, die einerseits die ansich mögliche Leistungszahl begrenzen und andererseits unter wirtschaftlichen Gesichtspunktenden Einsatzbereich von sogenannten Luft/Wasser - bezw.Luft/Luft Wärmepumpen auf den Bereich von Zulufttemperaturen um 0° C einschränkenο

Die bauartbedingten Nachteile sind darauf zurückzuführen, daß der Wärmeverlust von Gebäuden bei abnehmender Außentemperatur zunimmt, dies fordert eine Anhebung der Kondensationstemperatur. Gleichzeitig sinkt die Verdampfungstemperatür des Kälte= mittels ο Die Leistungszahl der V/ärmepumpe muß sich zwangslämfig verschlechtern.

Im Kondensator der Wärmepumpe wird bedingt duch die Temperatur des rücklaufenden Heizmediums lediglich ein Teil der im Kältemittel enthaltenen V/ärmeenergie abgenommen; es verflüssigt«, Die Enthalpiedifferenz t„/t wird nicht oöfer Jedenfalls unzu-

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reichend genutzt. Allenfalls wird das verflüssigte und noch warme Kältemittelkondensat dazu herangezogen, die Temperatur des Sauggases anzuheben. Dieses Verfahren kann zwar die totala Vergasung des Kältemittels begünstigen und eine minimale Unterkühlung des warmen, flüssigen Kältemittel-Kondensates bewirken eine Verbesserung der Leistungszahl kann damit aber kaum erreicht werden.

Erfindungsmäßige Aufgaben„

Infolge der geringfügigen Unterkühlung des Kältemittels kann mit derartigen Maßnahmen dem Drosseldampfproblem nicht wirksam begegnet werden. Der Drosseldampfanteil ist jedoch das eigentliche Problem. Es nimmt bei zunehmender Differenz zwischen Verdampfungs- und Kondenäationstemperatur zu und trägt auf verschiedene V/eise zur Verschlechterung der LeistungszahL. bei und birgt weitere Nachteile für Wärmepumpenanlagen.

Die erfingungsmäßigen Aufgaben bestehen demzufolge in :

- einer sinnvolleren maximalen Unterkühlung des flüssigen, v/armen Kältemittelkondensates;

- der Nutzung der im flüssigen, warmen Kältemittelkondensat enthaltenen Enthalpie

- der Ausdehnung des Einsatzbereiches von Luft/Wasser und Luft/Luft Wärmepumpen auch in den Bereich der Temperaturen μ unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser ohne die ansonsten erforderliche Hffiißgasabtauung oder Abtauung des Verdampfers über elektrisches Widerstandsheizung.

Erfindungsmäßige Lösungen

Zur ,Erreichung der erfingungsmäßigen Aufgaben sind folgende Lösungen möglich:

Die notwendige Unterkühlung wird dadurch erreicht, daß das viarme, flüssige Kältemittel zunächst in ein oder mehrere Rohrreihen des Verdampfers geleitet wird und hier durch die vom Verdanpferventilator angesaugte Luft abgekühlt wird bevor es durch das Expansionsventil in den Verdampfer eingespritzt wird.

Diese Maßnahme bewirkt nicht nur die notwendige Unterkühlung des Kältemittels, sie hebt zugleich die Verdampfungstempera tür ^; infolge Vorerwärmung der durch den Ventilator angesaugten Luft an.

2„ Die im flüssigen, warmen Kältemittel enthaltene Enthalpie wird in. einem eigenen Kältekreislauf entzogen. DieKondensation der so gewonnenen Energie in Form des überhitzten Dampfes erfolgt infein oder mehreren Rohrreihen des Verdampfers und bewirkt eine Anhebung der Temperatur der Zuluft und damit auch der Verdampfungstemperatur für die Wärmepumpe,

Als Ergänzung oder Ersatz der unter 1. und 2. genannten Maßnahmen kann auch vorgesehen werden, daß ein Teil des überhitzten Dampfes direkt in ein oder mehrere Reihen des Luftverdampfers geleitet w£rd#ö, die - wie auch bei den unter 1. und 2. genannten Maßnahmen- bauartmäßig vor dem Expansionsventil angeordnet sein sollten»

Die Maßnahme nach 3. kann mit den Vorr:i chtun_t<;en nach 1.
und/oder 2. verbunden werden und z.B. durch eine sachdienliche Steuerung eines entsprechnenaen Ventiles "vor deip Warmepuriipenkondensator so ausgestaltet v/erden, daß entweder

a) eine bestimmte erwünschte Verdampfungstemperatur nicht unterschritten wipd oder

b) die aus dem Verdampfer austretende Luft ein Temperaturniveau behält, daß eine Bereifung des Verdampfers ausschließt O

Die Patentansprüche ergeben sich aus den_J5öJlfcea?ir"'i - 4 einschließlich der BuchstabeiL-ä^—'r^J^zii Ziffer 4- der eufingungs— mäßigen

Claims

Patentansprüche

Mo/ Einleitung des warmen, flüssigen Kältemittels in ein oder mehrere Rohrreihen eines einem Luftverdampfer vorgeschalteten Kühlers. Das durch die vom Luftstrom des des VerdamOfers zusätzlich unterkühlte Kältemittel wird erst danach in den Verdampfer eingespritzt und kann expandieren

2c Entzug der im warmen, flüssigen Kältemittel enthaltenen Enthalpie in einem eigenen Kältekreislauf„ Die Kondensation des Sattdampfes erfolgt in ein oder mehreren Rohrreihen des Luftverdampfers und führt zu einer Anhebung der Temperatur der Zuluft.

Zuführung eines Teiles des Sattdampfes in ein oder mehrere Seihen des LuftVerdampfers zum Zwecke der Kondensation.

4ο Die Maßnahme nach 3° kann mit den Vorrichtungen nach 1 „ und/ oder 2o verbunden werden und z_e B₀ durch eine sachdienliche Steuerung e&nes Ventiles vor dem Wärmepumpenkondensator so ausgestaltet werden, daß entweder

a) eine bestimmte erwünschte Verdampfungstemperatur nicht unterschritten wird

oder

b) die aus dem Verdampfer austretende Luft ein Temeraturniveau behält, daß eine Bereifung des Verdampfers ausgeschlossen ist«,