DE3319318A1

DE3319318A1 - Heat pump

Info

Publication number: DE3319318A1
Application number: DE19833319318
Authority: DE
Inventors: Herbert 8000 München Offenbeck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-05-27
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1984-11-29

Abstract

In a heat pump (1), the refrigerant circuit of which has a compressor (2), a condenser (3), an expansion device (4) and an evaporator (5), the refrigerant circuit after the evaporator (5) is first passed through the heat uptake portion (6a) of an additional heat exchanger (6). Between predetermined limits of the pressure or of the temperature of the refrigerant, the refrigerant circuit then runs through a non-return valve (7) before the entry into the compressor (2). To widen the limits of use of the heat pump (1), a supercharging fan (8) with a motor (11) is arranged in parallel with the non-return valve (7) and can be switched on by a constant pressure unit (9) and/or a thermostat (10). <IMAGE>

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 83 P 3 1 6 4 DESIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark Berlin and Munich VPA 83 P 3 1 6 4 DE

WärmepumpeHeat pump

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmepumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.The invention relates to a heat pump according to the preamble of the patent claim.

Bei Wärmepumpen wird das im Kältemittelkreislauf umströmende Kältemittel während der Verdichtung weit über die Kondensationstemperatur hinaus erhitzt, weil es schon zu Beginn der Verdichtung vollständig dampfförmig sein muß, um den Verdichter vor Flüssigkeitsschlägen zu schützen.In the case of heat pumps, the refrigerant flowing around in the refrigerant circuit is reduced during compression Heated way above the condensation temperature because it is already at the beginning of the compression must be completely vaporous in order to protect the compressor from liquid hammer.

Die Überhitzung des Kältemittels ist an sich unerwünscht, da hierbei die Alterung des Verdichters und besonders des Schmieröls beschleunigt und zudem die Leistungsziffer des Verdichters gemindert wird.Overheating of the refrigerant is undesirable because it causes the compressor to age and especially the lubricating oil accelerated and also reduced the performance ratio of the compressor will.

Die tatsächliche Höhe der Überhitzung bestimmt sich danach, welche Temperatur das Kältemittel zu Beginn der Verdichtung besitzt und welche Kondensatiostemperatur mit der Verdichtung erreicht wird.The actual amount of overheating is determined by the temperature of the refrigerant at the beginning the compression and which condensation temperature is reached with the compression.

Da die Überhitzung jedoch, je nach verwendetem Kältemittel, bestimmte Werte nicht überschreiten darf, wenn eine vorzeitige Alterung des Verdichters und des Schmieröls verhindert und eine annehmbare Leistungsziffer des Verdichters erreicht werden soll, ist der Einsatz von Wärmepumpen der im Oberbegriff des Patentanspruches genannten Art begrenzt. Oberhalb bestimmter Kondensationstemperaturen des verwendeten Kältemittels verbietet sichHowever, since the overheating does not exceed certain values, depending on the refrigerant used allowed if premature aging of the compressor and the lubricating oil is prevented and an acceptable one The performance factor of the compressor is to be achieved, is the use of heat pumps limited type mentioned in the preamble of the claim. Above certain condensation temperatures of the refrigerant used is prohibited

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ihr Einsatz.their commitment.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Wärmepumpe der im Oberbegriff des Patentanspruches genannten Art auf besonders einfache Weise so auszubilden, daß sie über ihre bisherigen Einsatzgrenzen hinaus ohne Einbußen betreibbar ist.The object of the invention is to provide the heat pump of the type mentioned in the preamble of claim to train in a particularly simple way so that they go beyond their previous limits of use can be operated without loss.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebene Ausbildung gelöst.The object set is achieved according to the invention solved the training specified in the characterizing part of the claim.

Die Einbindung des Wärmetauschers, des Rückschlagventils und des Aufladegebläses in den Kältemittelkreislauf ist unkompliziert, Ferner ist für das Zu- oder Abschalten des Aufladegebläses nur ein einfacher Pressostat und/oder ein einfacher Thermostat erforderlich.The integration of the heat exchanger, the non-return valve and the supercharger in the refrigerant circuit is uncomplicated, furthermore is only for switching the charging blower on or off a simple pressostat and / or a simple thermostat required.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Schema dargestellt»An embodiment of the invention is shown in the drawing in a scheme »

Eine insgesamt mit 1 bezeichnete Wärmepumpe weist in ihrem Kältemittelkreislauf einen Verdichter 2, einen Verflüssiger 3> eine Expansionseinrichtung und einen Verdampfer 5 auf„A heat pump designated overall with 1 has a compressor 2 in its refrigerant circuit, a condenser 3> an expansion device and an evaporator 5 on "

Hinter dem Verdampfer 5 ist der Kältemittelkreislauf zunächst durch ein Tauscherteil 6a eines zusätzlichen Wärmetauschers 6 geführt. Sodann strömt das Kältemittel entweder über ein Rückschlagventil 7 oder über ein Aufladegebläse 8 und einen Tauscherteil 6b des zusätzlichen Wärmetauschers Der Ausgang des Tauscherteils 6b ist mit dem Verdichter 2 verbunden.After the evaporator 5, the refrigerant circuit is initially through an exchanger part 6a of an additional one Heat exchanger 6 out. The refrigerant then flows either through a check valve 7 or via a supercharger 8 and an exchanger part 6b of the additional heat exchanger The outlet of the exchanger part 6b is connected to the compressor 2.

Mit einem zwischen dem Wärmetauscher 6 und dem Verdichter 2 an den Kältemittelkreislauf angeschlossenen Pressostaten 9 und einem hinter dem Verdichter 2 an den Kältemittelkreislauf angeschlossenen Thermostaten 1o sind Schaltbefehle an den Motor 11 des Aufladegebläses 8 abgebbar.With one connected to the refrigerant circuit between the heat exchanger 6 and the compressor 2 Pressostat 9 and one behind the compressor 2 connected to the refrigerant circuit Thermostats 1o are switching commands to the motor 11 of the supercharger 8.

Die Wirkungsweise der Anordnung wird am Beispiel des Kältemittels R 22 beschrieben:The mode of operation of the arrangement is described using the example of refrigerant R 22:

Ausgehend von einer Verdampfungstemperatur von to = 0° C, wird das Kältemittel während des Verdichters von etwa einer Temperatur toh = 6° C auf eine Überhitzungstemperatur von t^ = 100° C gebracht, wenn eine Verflüssigungstemperatur von t = 60° C erreicht werden soll.Based on an evaporation temperature of to = 0 ° C, the refrigerant is used during the compressor brought from about a temperature toh = 6 ° C to an overheating temperature of t ^ = 100 ° C, if a condensing temperature of t = 60 ° C is to be achieved.

Da t, = 100° C Überhitzungstemperatur bei den verwendeten Kältemittel noch zulässig sind, müssen keine besonderen Maßnahmen getroffen werden. Das Kältemittel strömt vom Verdampfer 5 zum Tauscherteil 6a, von da zum Rückschlagventil 7 und sodann über das Tauscherteil 6b zum Verdichter 2. Im Wärmetauscher 6 findet kein Wärmetausch statt, da in beiden Tauscherteilen 6a,6b die gleiche Temperatur herrscht.Since t, = 100 ° C overheating temperature for the used If refrigerants are still permitted, no special measures need to be taken. That Refrigerant flows from the evaporator 5 to the exchanger part 6a, from there to the check valve 7 and then Via the exchanger part 6b to the compressor 2. No heat exchange takes place in the heat exchanger 6, since in both exchanger parts 6a, 6b have the same temperature.

Bei einer Verdampfungstemperatür von t =-2o° C, müßte das Kältemittel an sich von etwa t_Q^ = - 15° C so hoch verdichtet werden, daß sich eine Überhitzungstemperatur von t_h = 11o° C einstellt, wenn wiederum eine Verflüssigungstemperatur von 60° C erzielt werden soll.At an evaporation temperature of t = -2o ° C, the refrigerant itself would have to be compressed from about t _Q ^ = - 15 ° C to such an extent that an overheating temperature of t _h = 110 ° C is set, if again a condensation temperature of 60 ° C is to be achieved.

Unter der Maßgabe, daß maximal nur eine Überhitzungstemperatur von t_h = 1o3° C zulässig sein soll, erregt der Thermostat 1o den Motor 11 des Aufladege-Provided that a maximum overheating temperature of t _h = 1o3 ° C should be permissible, the thermostat 1o excites the motor 11 of the charging device.

blase 8. Vermag dieses eine Drucksteigerung von 0,5 bar zu erzeugen, ergibt sich eine Druckerhöhungbubble 8. If this is able to generate a pressure increase of 0.5 bar, there is an increase in pressure

ohOh

von 2,5 bar bei t_oV. = - 15° C auf 3,0 bar.of 2.5 bar at t _oV . = - 15 ° C to 3.0 bar.

Infolge der nunmehr gegebenen Differenz des Druckes vor und hinter dem Rückschlagventil 7, versperrt das Rückschlagventil 7 den direkten V/eg vom Tauscherteil 6a zum Tauscherteil 6b. Das Kältemittel nimmt nunmehr seinen Weg vom Tauscherteil 6a über das Aufladegebläse 8 zum Tauscherteil 6b.As a result of the now given difference in pressure upstream and downstream of the check valve 7, the locks Check valve 7 direct V / eg from exchanger part 6a to exchanger part 6b. The refrigerant decreases now its way from the exchanger part 6a via the supercharger 8 to the exchanger part 6b.

Im Tauscherteil 6a herrscht indessen die Temperatur t_oh = - 15^Q C. _{Meanwhile, the temperature t oh} = - 15 ^Q C prevails in the exchanger part 6a.

Durch die vom Gehäuse 8 erzeugte Druckerhöhung von 2,5 bar auf 3 bar erfährt jedoch das Kältemittel eine Temperaturerhöhung von t _h = - 15° C auf etwa "Wi = - 5 CDue to the pressure increase generated by the housing 8 from 2.5 bar to 3 bar, however, the refrigerant experiences a temperature increase from t _h = - 15 ° C to approximately "Wi = - 5 ° C

Im zusätzlichen Wärmetauscher 6 kühlt sich aber infolge des Temperaturgefälles vom Tauscherteil 6b zum Tauscherteil 6a , das Kältemittel wieder ^auf W - - 15° C ab.In the additional heat exchanger 6, however, as a result of the temperature gradient from the exchanger part 6b to the exchanger part 6a, the refrigerant cools down again ^to W - - 15 ° C.

Bei der nachfolgenden Verdichtung durch den Verdichter 2 muß das Kältemittel für eine Verflüssigungstemperatur von t = 60° C nur noch auf eine Überhitzungstemperatur von t, = 100° C erhitzt werden„In the subsequent compression by the compressor 2, the refrigerant must for a condensing temperature from t = 60 ° C only heated to an overheating temperature of t = 100 ° C will"

Die Überhitzungstemperatur des Kältemittels wird infolge der Wirkung des Gebläses 8 und des zusätzlichen Wärmetauschers 6 also ausgehend von einer Verdampfungstemperatur von t = - 2o° C unter der Grenze von t_{h max} = 103° C gehalten. Die Einsatzgrenze der Wärmepumpe 1 ist daher nach unten er- The overheating temperature of the refrigerant is kept below the limit of t _{h max} = 103 ° C based on the effect of the fan 8 and the additional heat exchanger 6 based on an evaporation temperature of t = - 20 ° C. The application limit of heat pump 1 is therefore lower

VPA 83 P 3 1 6 4 OEVPA 83 P 3 1 6 4 OE

weitert.continues.

Durch die Verwendung des zusätzlichen Wärmetauschers 6 und des Gebläses 8 ist die Einsatzgrenze der Wärmepumpe 1 jedoch auch nach oben erweiterbar, wie das folgende Beispiel zeigt:By using the additional heat exchanger 6 and the fan 8, the application limit is the However, heat pump 1 can also be extended upwards, as the following example shows:

Angenommen,die Verdampfungstemperatur t sei wiederum 0° C. Wenn nunmehr jedoch eine Verflüssigungstemperatur von t = 7o° C erreicht werden soll, müßte das Kältemittel bei alleiniger Verdichtung durch den Verdichter 2 von t _ = 5° C auf t, = 115 C überhitzt werden, wodurch die gesetzte Grenze von 103° C überschritten würde.Assume that the evaporation temperature t is again 0 ° C. If, however, a condensing temperature of t = 70 ° C is to be reached, the refrigerant would have to go from t _ = 5 ° C to t = 115 C overheating, which would exceed the set limit of 103 ° C.

Durch das Einsetzen des Aufladegebläses 8 und das Wirksam-werden des zusätzlichen Wärmetauschers 6, kann jedoch die Überhitzungstemperatur auf t, = 103° C gehalten werden.By inserting the supercharger 8 and the additional heat exchanger 6 becoming effective, however, the overheating temperature can be kept at t = 103 ° C.

Wie bei der Verdampfungstemperatur von t = - 2o° C, wird auch bei der Verdampfungstemperatur von t = 0 C das Aufladegebläse 8 beispielsweise durch den Thermostaten 1o eingeschaltet, so daß das Kältemittel wieder seinen Weg vom Tauscherteil 6a über das Aufladegebläse 8 zum Tauscherteil 6b und von da zum Verdichter 2 nimmt.As with the evaporation temperature of t = - 2o ° C, is also at the evaporation temperature of t = 0 C, the supercharger 8, for example, by the Thermostat 1o switched on, so that the refrigerant again its way from the exchanger part 6a via the supercharger 8 to the exchanger part 6b and from as takes to compressor 2.

Durch das Einschalten des Aufladegebläses 8 erhöht sich der Druck des Kältemittels um 0,5 bar von 5 bar bei t_Q_ = 5° C auf 5,5 bar bei t_o^ = etwa 12° C. Im zusätzlichen Wärmetauscher 6 wird die durch das Aufladegebläse 8 eingetretene Erwärmung des Kältemittels wieder auf etwa 5° C abgebaut, Die nachfolgende Verdichtung durch den Verdichter 2 erbringt eine Überhitzung aufBy switching on the supercharger 8, the pressure of the refrigerant increases by 0.5 bar from 5 bar at t _Q _ = 5 ° C to 5.5 bar at t _o ^ = about 12 ° C. In the additional heat exchanger 6, the through the supercharger 8 occurred heating of the refrigerant again reduced to about 5 ° C, the subsequent compression by the compressor 2 provides an overheating

t, = 1o3° C bei einer Verflüssigungstemperatur von 7o° C.t, = 1o3 ° C at a condensing temperature of 7o ° C.

Da sich Druck und Temperatur das Kältemittel jeweils entsprechen, kann anstelle des Thermostaten 1o auch der Pressostat 9 zum Einschalten des Aufladegebläses 8 verwendet werden.Because the pressure and temperature are the same as the refrigerant can correspond, instead of the thermostat 1o, the pressostat 9 for switching on the charging blower 8 can be used.

Es ist auch möglich, aus den Signalen des Pressostaten 9 und des Thermostaten to ein Mischsignal zum Erregen des Motors 11 des Aufladegebläses 8 zu bilden.It is also possible to generate a mixed signal from the signals from the pressostat 9 and the thermostat to for exciting the motor 11 of the supercharger 8 to form.

1 Patentanspruch
1 Figur1 claim
1 figure

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Claims

VPA 83 P 31 6 4OE

Claim

Heat pump, the refrigerant circuit of which has a compressor (2), a condenser (3), an expansion device (4) and an evaporator (5), characterized thereby t that the refrigerant circuit behind the evaporator (5) initially through the heat-absorbing Part (6a) of an additional heat exchanger (6) is performed and between predetermined limits of the Pressure or temperature of the refrigerant before it enters the compressor (2) via a check valve (7) to © heat-emitting part (6b) of the additional heat exchanger (6) and that parallel to the check valve (7) in the refrigerant circuit one that can be switched on outside the specified limits of pressure or temperature Charging fan (8) is arranged.