DE3215291A1 - Heat pump arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
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Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates accordingly to a heat pump arrangement the preamble of claim 1.
Bei derartigen Wärmepumpenanordnungen sind zwei Kondensatoren vorgesehen, welche Wärme zu zwei verschiedenen Wärmenutzungsanordnungen abführen können.In such heat pump arrangements two condensers are provided, which heat to two different Can dissipate heat utilization arrangements.
In vielen Fällen soll die von der Wärmepumpe abgegebene Nutzwärme jedoch nur einem Verbraucher zugeführt werden. Hierbei ist es bei der vorgenannten Anordnung erforderlich, daß das Wärmetransportmedium auf der Nutzseite nacheinander beide Kondensatoren durchströmt.In many cases, however, the useful heat given off by the heat pump should only be fed to one consumer. Here it is necessary in the aforementioned arrangement that the heat transport medium on the useful side successively flows through both capacitors.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Wärmepumpe der eingangs angegebenen Art den konstruktiven Aufwand weiter zu verringern, so daß insbesondere die Anordnung in einem einzigen, kompakt aufgebauten Gehäuse möglich ist.The invention specified in claim 1 is based on the object in a heat pump of the type specified at the beginning Kind to further reduce the structural effort, so that in particular the arrangement in a single, compact built-up housing is possible.
Als besonders vorteilhaft ergibt sich, daß neben einer Verringerung der für den Wärmeaustausch notwendigen Komponenten auch weniger Leitungs- oder Rohrverbindungen anfallen. Die Produktion gestaltet sich insofern einfacher, als lediglich ein Kältekreis zu evakuieren und zu füllen ist·»It turns out to be particularly advantageous that in addition to a reduction in the components required for the heat exchange there are also fewer line or pipe connections. Production is simpler in that than just evacuating and filling a refrigeration cycle · »
Ist - entsprechend einem bevorzugten Ausführunsbeispiel der Erfindung der abzweigende Kreis oder der VerdichterIs - according to a preferred exemplary embodiment the invention of the branching circuit or the compressor
der zweiten Wärmepumpe abschaltbar ausgebildet, ergibt sich der Vorteil, daß die Leistungszahl bei alleinigem Betrieb des Kompressors der ersten Wärmepumpe die Leistungszahl der Anordnung gegenüber herkömmlicher Auslegung vergrößert ist, da die gesamte Fläche des Kondensators zum Wärmeaustausch zur Verfügung steht.the second heat pump designed to be switched off, there is the advantage that the coefficient of performance with sole Operation of the compressor of the first heat pump, the performance figure of the arrangement compared to conventional design is increased because the entire area of the condenser is available for heat exchange.
Zwei vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung unterscheiden sich dadurch, daß die Abzweigung des flüssigen Kältemittels für den Kreis der zweiten Wärmepumpe entweder vor oder nach dem Verdampfer der zweiten Wärmepumpe aus dem Grundkreis (Kältemittel-Kreislauf der ersten Wärmepumpe) heraus erfolgt.Differentiate between two advantageous embodiments of the invention in that the branch of the liquid refrigerant for the circuit of the second heat pump either before or after the evaporator of the second heat pump from the base circuit (refrigerant circuit of the first Heat pump).
Welche dieser beiden Lösungen bevorzugt wird, hängt von dem spezifischen Anforderungen im Betrieb ab, wobei sich für die Abzweigung nach dem Verdampfer der Vorteil ergibt, daß das flüssige Kältemittel bereits abgekühlt ist, wenn es in das Expansionsventil der zweiten Wärmepumpe eintritt, so daß ein geringerer Dampfanteil entsteht. Günstig wirkt sich dabei insbesondere die größere Wirksamkeit des Verdampfers aus.Which of these two solutions is preferred depends on the specific requirements in the company, whereby for the branch after the evaporator there is the advantage that the liquid refrigerant has already cooled when it enters the expansion valve of the second heat pump, so that less steam is produced. Cheap In particular, the greater effectiveness of the evaporator has an effect.
Liegt der Abzweig vor dem Verdampfer des zweiten Wärmepumekreises, dann hat das flüssige Kältemittel vor der Verzweigung nahezu Kondensationstemperatur, weist alsoeine hohe Enthalpie auf und es verdampft bei der Expansion sofort ein relativ hoher Anteil. Der Verdampfer braucht daher nur so ausgelegt werden, daß er lediglich noch den Wärmeaustausch für die vollständige Verdampfung ermöglicht, so daß er räumlich relativ klein gehalten werden kann.If the branch is upstream of the evaporator of the second heat pump circuit, then the liquid refrigerant has almost the condensation temperature before branching, i.e. it has a high enthalpy and it evaporates during expansion immediately a relatively high proportion. The evaporator therefore only needs to be designed so that it only has the Allows heat exchange for complete evaporation, so that it can be kept relatively small in space can.
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In beiden Ausführungsformen kann der Verdampfer entweder für den Gegenstrom- oder den Gleichstrombetrieb angeordnet sein.In both embodiments, the evaporator can either be arranged for countercurrent or direct current operation.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhanc zweier Ausführungformen näher beschrieben. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims and are appended below two embodiments described in more detail. Show it:
Figur 1 die Ausführungsform der erfindungsg"emaSen Wärme- pumpenanordnung, bei der der Abzweig des zweiten Wärmepumpenkreises nach dem Verdampfer erfolgt, und1, the embodiment of the erfindungsg "emaSen heat pump arrangement in which takes place the branch of the second heat pump cycle after the evaporator, and
• Figur 2 diejenige Ausführungsform, bei der der Abzweig vo: dem Verdampfer des zweiten Wärmepumpenkreises vorgesehei ist.• Figure 2 the embodiment in which the branch from: vorgesei the evaporator of the second heat pump circuit is.
Die Wirkungsweise des Kreises der ersten (Grund)-Wärme pumpe soll zunächst für die beiden Anordnungen gemä Figuren 1 und 2 gemeinsam beschrieben werden.The mode of operation of the circuit of the first (basic) heat pump should initially according to the two arrangements Figures 1 and 2 are described together.
Die in den Figuren dargestellte Wärmepumpenanordnung ent hält die den bekannten Arbeitsmittelkreislauf einer Korn pressionswärmepumpe ermöglichenden Komponenten in übliche Anordnung.The heat pump arrangement shown in the figures ent holds the known working fluid cycle of a grain compression heat pump enabling components in common Arrangement.
- ' In einem einen Wärmetauscher bildenden Verdampfer 1 ver dampft das Arbeitsmedium bei einer Temperatur T0 und'ent zieht dem den Verdampfer 1 in einem getrennten Kreislau durchströmenden Medium die Verdampfungswärme. Bei dem dar gestellten Ausführungsbeispiel wird die Verdampfungswänr Qg einer die Rohrleitungen 2 und 3 in Pfeilrichtung durchIn an evaporator 1 forming a heat exchanger, the working medium evaporates at a temperature T 0 and draws the heat of evaporation from the medium flowing through the evaporator 1 in a separate circuit. In the illustrated embodiment, the evaporation heat Qg is one of the pipes 2 and 3 in the direction of the arrow
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fließenden Sole entzogen, die mittels einer Pumpe 4 umgewälzt wird. Die Sole durchströmt ihrerseits beispielsweise - nicht dargestellte - im Erdreich eingebrachte Wärmetauscher und wird dadurch.erwärmt. Entsprechend ist auch eine direkte Erwärmung durch Umgebungsluft etc. möglich.withdrawn flowing brine, which is circulated by means of a pump 4 will. The brine for its part flows through, for example, heat exchangers (not shown) installed in the ground and is thereby heated. There is also a corresponding direct heating by ambient air etc. possible.
Ein Verdichter 5 saugt das dampfförmige Arbeitsmedium bei einem Druck po an und verdichtet es auf den Druck p. Im ebenfalls einen Wärmetauscher bildenden Kondensator 6 verflüssigt -sich das verdichtete, gasförmige Arbeitsmedium bei einer Temperatur T und gibt dabei die Wärme Q/q als Nutzwärme an einen eine Zuleitung 7 und eine Ableitung 8 enthaltenden Heizkreislauf ab, der eine weitere UmWaIz-pumpe 9 enthält.A compressor 5 sucks in the vaporous working medium at a pressure p o and compresses it to the pressure p. In also a heat exchanger forming capacitor 6 --SiCH liquefies the compressed gaseous working medium at a temperature T, and outputs this heat Q / q as useful heat to a a supply line 7 and an outlet 8 heating circuit containing from which a further UmWaIz - pump 9 includes .
über ein thermostatisch gesteuertes Expansionsventil 10 strömt das flüssige Arbeitsmedium vom Kondensator 6 zurück zum Verdampfer 1, wo sich der Kreislauf schließt. Das im Arbeitskreislauf zu verwendende Medium wird entsprechend den erwarteten Temperaturen und Drücken gewählt. Dabei stehen die bekannten Kältemittel(mischungen) zur Verfügung. via a thermostatically controlled expansion valve 10 the liquid working medium flows from the condenser 6 back to the evaporator 1, where the circuit closes. The im The medium to be used in the working cycle is selected according to the expected temperatures and pressures. Included the known refrigerants (mixtures) are available.
In den zuvor dargestellten Kreislauf ist zwischen Verflüssiger 6 und Expansionsventil 10 ein weiterer Verdampfer
11 eines Arbeitsmittelkreislaufs einer zweiten Wärmepumpe so einbezogen, daß er dem flüssigen Arbeitsmedium
des ersten ,Kreislaufs vor der Entspannung durch das Expansionsventil
10 Wärme entzieht.
30In the circuit shown above, a further evaporator 11 of a working medium circuit of a second heat pump is included between the condenser 6 and expansion valve 10 in such a way that it removes heat from the liquid working medium of the first circuit prior to expansion through the expansion valve 10.
30th
Ein zusätzlicher Verdichter 12, der wegen der relativ hohen Verdampfertemperatüren von kleiner Bauart sein kann,An additional compressor 12, which can be of small design because of the relatively high evaporator temperatures,
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und ein Expansionventil 14 ergänzen den Arbeitsmittelkreislauf der zweiten Wärmepumpe.and an expansion valve 14 supplement the working medium circuit the second heat pump.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführung ist ein Verzweigungspunkt 20 für das flüssige Kältemittel, welches bereits den Verdampfer 11 der zweiten Wärmepumpenanordnung durchlaufen hat (also in Strömungsrichtung hinter Verdampfer) vorgesehen. Somit gelangt das bereits abgekühlte flüssige Strömungsmittel zum Expansionsventil 14, verdampft im als Wärmetauscher ausgebildeten Verdampfer 11 und gelangt anschließend zum Verdichter 12 der zweiten Wärmepumpe. Das im Verdichter 12 verflüssigte Kältemittel vereinigt sich mit dem verdichteten Kältemittel des Verdichters 5 und gelangt von dort aus in den für beide Kältemittelkreisläufe gemeinsamen Kondensator 6, über den die Wärmeabgabe Q^ an den Verbraucherkreis erfolgt. Bei dieser Ausführung wird ersichtlicherweise das bereits abgekühlte Kältemittel expandiert. Der Verdampfer 11 ist als Parallel- oder als Gegenstromwärmetauscher möglich.In the embodiment shown in FIG. 1, there is a branch point 20 for the liquid refrigerant, which already has the evaporator 11 of the second heat pump arrangement has passed through (i.e. downstream of the evaporator in the direction of flow). Thus, the already cooled down arrives liquid fluid to the expansion valve 14, evaporates in the evaporator 11 designed as a heat exchanger and then reaches the compressor 12 of the second heat pump. The refrigerant liquefied in the compressor 12 combines with the compressed refrigerant of the compressor 5 and from there reaches the refrigerant circuit for both refrigerant circuits common condenser 6, via which the heat output Q ^ to the consumer circuit takes place. At this As can be seen, the refrigerant that has already cooled down is expanded. The evaporator 11 is a parallel or as a counterflow heat exchanger.
Weiterhin ist in Figur 1 ein (gestrichelt dargestellter) weiterer Verdichter 51 vorgesehen, welcher zur Leistungsunterstützung bedarfsweise dem Verdichter 5 der ersten Wärmepumpe entsprechend dem Leistungsbedarf parallel schaltbar ist. (Die dazu notwendigen Ventile und Steuermittel sind nicht dargestellt und können als dem Fachmann bekannt vorausgesetzt werden.) Furthermore, a further compressor 5 1 (shown in dashed lines) is provided in FIG. 1, which can be connected in parallel to the compressor 5 of the first heat pump in accordance with the power requirement for power support. (The valves and control means necessary for this are not shown and can be assumed to be known to a person skilled in the art.)
Weiterhin ist von der Saugseite des Verdichter 5 zu der ersten Wärmepumpe zur Saugseite des Verdichter 12 der zweiten Wärmepumpe eine Verbindungsleitung 22 vorgesehen,Furthermore, from the suction side of the compressor 5 to the first heat pump to the suction side of the compressor 12 of the a connecting line 22 is provided for the second heat pump,
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welches mittels einer Dreiwegeventils 23, das von Hand einstellbar ist, der Saugseite des Verdichter 12 der zweiten Wärmepumpe Kältemittel geführt. Mit diesem Ventil 23 kann bedarfsweise bei Ausfall des Verdichters 5 der ersten Wärmepumpe mit dem Verdichter 12 der zweiten Wärmepumpe ein Notbetrieb aufrechterhalten werden, so daß die vollständige Betriebsunterbrechung bei Kompressorausfällen auf ein Minimum, d.h. die reine Wechselzeit des Verdichters reduziert bleibt.which by means of a three-way valve 23, which is adjustable by hand, the suction side of the compressor 12 of the second heat pump refrigerant out. With this valve 23, if necessary, if the compressor 5 fails first heat pump to be maintained with the compressor 12 of the second heat pump, so that the complete interruption of operation in the event of compressor failures to a minimum, i.e. the pure compressor changeover time remains reduced.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung ist eine Verzweigung 20 für den Kreis der Zusatzwärmepumpe entsprechend vor dem Verdampfer 11 angeordnet, so daß Kältemittel mit großen Enthalpie zur Verfügung steht und der Verdämpfer auch bei kleiner Dimensionierung sehr wirksam arbeitet. In the embodiment shown in Figure 2, a branch 20 for the circuit of the additional heat pump is corresponding Arranged in front of the evaporator 11, so that refrigerant with high enthalpy is available and the evaporator works very effectively even with small dimensions.
Um zu verhindern, daß im Verdichter 12 der zweiten Wärmepumpe in Betriebspausen stattfindende übermäßige Kältemittelverlagerungen zu Flüssigkeitsschlägen beim Wiedereinschalten führen, ist ein nicht dargestelltes Steuerteil vorgesehen, welches zusammen mit dem Einschalten des Verdichters 12 ein Magnetventil 19 öffnet und während des Betriebs des Verdichters offenhält. Ein Rückflußverhinderer 24 verhindert darüber hinaus, daß im Kondensator 13 verflüssigtes Kältemittel bei Betriebsunterbrechungen zurück in den Verdichter 12 fließt. Auf diese Weise läßt sich die zusätzliche Wärmepumpe im Betrieb beliebig ein- und ausschalten.In order to prevent excessive refrigerant displacements taking place in the compressor 12 of the second heat pump during breaks in operation lead to liquid hammers when switching on again, is a control part (not shown) provided which, together with the switching on of the compressor 12, opens a solenoid valve 19 and during the Keeps the compressor open. A backflow preventer 24 also prevents refrigerant liquefied in the condenser 13 during operational interruptions flows back into the compressor 12. In this way, the additional heat pump can be operated as required to switch on and off.
Claims (8)
dadurch" gekennzeichnet,according to patent ... (patent application P 31 06 152.4),
characterized,
gekennzeichnet, daß die Verzweigung für den Weg des flüssigen Arbeitsmittels in Flußrichtung hinter dem Verdampfer der zweiten Wärmepumpe angeordnet ist und die Zusammenführung für das flüssige Arbeitsmittel hinter den Verdichtern der beiden Wärmepumpen vorgesehen ist.2. Heat pump arrangement according to claim 1, characterized
characterized in that the branch for the path of the liquid working medium is arranged in the flow direction behind the evaporator of the second heat pump and the merging for the liquid working medium is provided behind the compressors of the two heat pumps.
30Merging is provided for the liquid working medium behind the compressors of the two heat pumps.
30th
daß in Flußrichtung hinter dem Verdichter der zweiten Wärmepumpe ein Rückflußverhinderer eingeschaltet ist.4. Heat pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
that a backflow preventer is switched on downstream of the compressor of the second heat pump in the direction of flow.
daß im Weg des flüssigen Arbeitsmittels der zweiten Wärmepumpe ein Absperrventil vorgesehen ist.5. Heat pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
that a shut-off valve is provided in the path of the liquid working medium of the second heat pump.
daß dem Verdichter (5) der ersten Wärmepumpe ein zweiter Verdichter parallelschaltbar ist.6. Heat pump arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that
that the compressor (5) of the first heat pump, a second compressor can be connected in parallel.
·that a line connection (22) provided with a shut-off valve is provided which connects the suction side of the compressor (5) of the first heat pump to the suction side of the compressor (12) of the second heat pump.
·
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19823215291 DE3215291A1 (en) | 1981-01-19 | 1982-04-20 | Heat pump arrangement |
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| DE19813106152 DE3106152A1 (en) | 1981-01-19 | 1981-02-16 | "HEAT PUMP ARRANGEMENT" |
| DE19823215291 DE3215291A1 (en) | 1981-01-19 | 1982-04-20 | Heat pump arrangement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3215291A1 true DE3215291A1 (en) | 1983-10-20 |
Family
ID=27189100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823215291 Ceased DE3215291A1 (en) | 1981-01-19 | 1982-04-20 | Heat pump arrangement |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3215291A1 (en) |
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- 1982-04-20 DE DE19823215291 patent/DE3215291A1/en not_active Ceased
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