DE3406588C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe mit nicht­ azeotropen Kältegemischen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Das Betriebsverhalten einer Heizanlage ist von einer Vielzahl von Einflußgrößen abhängig. Ihre Auslegung er­ folgt auf Grund der Berechnung des Wärmebedarfs für ein Gebäude. Die Wärmepumpe entnimmt einen großen Teil der Nutzwärme aus der Umgebung und ist somit von der Witte­ rung abhängig. Bei niedrigen Außentemperaturen sind ent­ sprechend der Heizkurve hohe Vorlauftemperaturen erfor­ derlich. Bei ansteigender Außentemperatur nimmt der Wär­ mebedarf eines Hauses ab und die abgegebene Nutzwärme­ leistung der Wärmepumpe steigt erheblich an.

Die überwiegende Anzahl der Luft/Wasser-Wärmepumpen wer­ den bivalent eingesetzt, d. h. sie ergänzen einen schon bestehenden oder neu zu errichtenden Wärmeerzeuger. Üb­ licherweise werden diese Wärmepumpen auf beispielsweise 50% des maximalen Wärmebedarfs ausgelegt, so daß sie bis zu einer vorbestimmten Außentemperatur, abhängig von der jeweiligen Klimazone, den Wärmebedarf eines Gebäudes allein decken können. Die unter dieser Außentemperatur notwendige Umschaltung von der Wärmepumpe auf den Ergän­ zungswärmeerzeuger erfolgt automatisch und ist hinsicht­ lich der zu wählenden Außentemperatur einstellbar.

Aus der US-PS 27 94 328 ist ein gattungsgemäßes Kühlsystem bekannt, das auch als Wärmepumpe betrieben werden kann. Dabei ist ein Verdichter vorgesehen, der auf seiner Hochdruck-Seite mit einem Kondensa­ tor verbunden ist. Dieser Kondensator ist mit einem Hochdruck- Sammler verbunden, der eine Mischung zweier teilweise mischba­ rer Kühlmittel enthält. Diese Mischung gelangt über ein Dros­ selorgan zu einem Verdampfer, der mit der Niederdruckseite des Kompressors verbunden ist. Ein Niederdruck-Sammler, der sowohl über ein Ventil mit dem Hochdruck-Sammler als auch mit dem Aus­ gang des Verdampfers verbunden ist, enthält eine zusätzliche Menge der beiden Kühlmittel in zwei getrennten, teilweise mischbaren Phasen oder Schichten. Eine dieser Phasen wird dabei über ein Kapillarrohr kontinuierlich dem Kühlmittelkreislauf zugeführt und verändert so die Zusammensetzung des Kühlmittel­ gemisches in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Bei dieser bekannten Vorrichtung dürfen die Kühlmittel nur teilweise mischbar sein und müssen unterschiedliche Dichte aufweisen.

Eine bekannte Wärmepumpe enthält ein Mehrkomponentenar­ beitsfluidgemisch, einen Hochdruck (HD)-Sammler mit ei­ ner zugeordneten Strömungsdrosseleinrichtung zwischen einem Kondensator und einem Verdampfer und einen Nieder­ druck (ND)-Sammler zwischen dem Verdampfer und einem Verdichter. Verschiedene Mehrkomponentenarbeitsfluidge­ mische können benutzt werden. Diese Gemische haben zwei oder mehr Komponenten unterschiedlicher Dampfdrücke und die Gemischkomponenten sind in dem Betriebsbereich misch­ bar. Als Mehrkomponentenarbeitsfluidgemische sind Mehr­ komponentenfluorkohlenstoffarbeitsfluidgemische vorgese­ hen. Bei einer hohen Verdampfertemperatur im Heizbetrieb ist ein Teil der gemischten Arbeitsfluidflüssigkeit in dem ND-Sammler angereichert, die eine Arbeitsfluidkompo­ nente mit einem hohen Siedepunkt hat und ihr Dampfdruck wird auf einen niedrigen Wert verringert. Das Arbeits­ fluid ist mit einer leichteren oder einen niedrigeren Siedepunkt aufweisenden Fluidkomponente in dem Arbeits­ fluid angereichert. Bei abfallender Verdampfertemperatur wird das Kältemittel mit einer Komponente mit niedrige­ rem Siedepunkt angereichert, indem die Flüssigkeit des HD-Sammlers mit Hilfe eines Austauschventils aus diesem Sammler abgeführt wird. Wenn die Temperatur weiter ab­ fällt, wird die gesamte Flüssigkeit des HD-Sammlers abge­ führt und gelangt über den Verdampfer in den ND-Sammler. Dadurch wird erreicht, daß die Heizleistung dieser Wärme­ pumpe in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur in ei­ nem geringen Variationsbereich ΔΨ der Gemischzusammen­ setzung des Kühlmittels des Wärmepumpenkreises dem Wärme­ bedarf eines Hauses angepaßt wird (DE-OS 29 34 697).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Wär­ mepumpe mit nichtazeotropen Kältegemischen der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere soll der Be­ reich der kontinuierlichen und dem Wärmebedarf eines Ver­ brauchers angepaßten Leistungsregelung der Wärmepumpe ver­ größert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 2 und 3. Die Einrichtung entleert kontinuierlich über die Dampfphase den HD-Samm­ ler in einen Sammler, in dem der Dampf über ein erstes Absperrventil in einem zusätzlichen Kondensator konden­ siert wird. Dadurch verringert sich im HD-Sammler die Flüssigkeitsmenge. Mit der Verringerung dieser Flüssig­ keitsmenge verändert sich die Zusammensetzung der Rest­ flüssigkeit und somit auch die des Kältemittels des Wär­ mepumpenkreises in Richtung Abnahme der Konzentration des Mol-Anteils Ψ. Im Zustand des leeren HD-Sammlers ist beispielsweise der niedrigste Mol-Anteil Ψ der leichter siedenden Komponente des nichtazeotropen Kältegemisches im Wärmepumpenkreis erreicht, der kleiner ist als der Gesamt-Mol-Anteil Ψ₀ der leichter siedenden Komponente im System. Somit erhält man einen erweiterten Variations­ bereich ΔΨ der Gemischzusammensetzung für die Leistungs­ regelung der Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Verdampfer­ temperatur, d. h. von der Außentemperatur.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Wär­ mepumpe ist der Ausgang des Sammlers über ein zweites Absperrventil und ein Drosselorgan mit dem Verdampfer des Wärmepumpenkreises verbunden. Somit erfolgt die Rückführung des Kältemittels aus dem Sammler über den Kältemittelkreislauf in den HD-Sammler.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Wärmepumpe ist als Sammler der Einrichtung der ND-Samm­ ler vorgesehen. Die Einrichtung entleert kontinuierlich über die Dampfphase den HD-Sammler in den ND-Sammler. Bei fallen der Verdampfertemperatur gelangt das Kälte­ mittel aus dem ND-Sammler über ein zweites Absperrven­ til und einem Drosselorgan zum Verdampfer der Wärmepum­ pe. Somit erfolgt die Rückführung des Kältemittels aus dem ND-Sammler über den Kältemittelkreislauf in den HD- Sammler. Durch diese Gestaltung erhält man auch eine Än­ derung der Gemischkonzentration im HD-Sammler gemäß der Verdampfertemperatur und somit eine kontinuierliche An­ passung der Heizleistung der Wärmepumpe an den Wärmebe­ darf des Verbrauchers, jedoch nur mit dem ND-Sammler und dem HD-Sammler. D. h., man erhält mit einer Wärmepumpe mit zwei Sammlern funktionell den Bereich der kontinuier­ lichen und dem Wärmebedarf angepaßten Leistungsregelung einer Wärmepumpe mit drei Sammlern.

Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer Wärmepum­ pe nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Wärmepumpe mit zwei Sammlern und in

Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Wärmepumpe gemäß der Erfindung und in

Fig. 3 ein Siedediagramm eines nichtazeotropen Kältegemisches veranschaulicht.

Fig. 4 veranschaulicht eine vorteilhafte Ausführungsform der Wärmepumpe und in

Fig. 5 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Wärmepumpe dargestellt.

Fig. 6 zeigt die kontinuierliche Leistungsregelung einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einem nichtazeotropen Kältegemisch.

In der dargestellten Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine Wärmepumpe 2 dargestellt, die einen Verdampfer 4, einen Verdichter 6, einen Kondensator 8 und ein Drossel­ organ 10 enthält. Außerdem ist zwischen dem Verdampfer 4 und dem Verdichter 6 ein ND-Sammler 12 vorgesehen, und zwi­ schen dem Kondensator 8 und dem Drosselorgan 10 ist ein HD-Sammler 14 vorgesehen. Als Kältemittel ist beispiels­ weise ein nichtazeotropes Kältemittelgemisch R22/R114 mit einem Gesamt-Mol-Anteil Ψ₀ der leichter siedenden Komponente im System von beispielsweise 0,4 vorgesehen. Im ND-Sammler 12 wird ein überschüssiger Rest des Kälte­ mittels aufgenommen, der bei einer vorbestimmten Verdam­ pfertemperatur nicht verdampft wird. Im ND-Sammler 12 ist die schwerer siedende Komponente angereichert. Das Kälte­ mittel mit der angereicherten leichter siedenden Komponen­ te wird als Dampf vom Verdichter 6 aus dem ND-Sammler 12 abgesaugt und verdichtet. Im Kondensator 8 wird dieser verdichtete Dampf unter Abgabe einer Wärmemenge verflüs­ sigt, und das Kältemittel wird im HD-Sammler 14 gesammelt. Mit Hilfe des Drosselorgans 10 gelangt das Kältemittel mit einem gedrosselten Druck zum Verdampfer 4, der mit Hilfe der aus der Umgebungsluft aufgenommenen Wärmemenge das Kältemittel wieder verdampft. Bei einer vorbestimmten Verdampfertemperatur bleibt so lange ein flüssiger Rest beim Verdampfen übrig, der im ND-Sammler 12 aufgenommen wird, bis alles Kältemittel im Verdampfer verdampft ist. D. h., die Zusammensetzung des Kältemittels im Wärmepum­ penkreis verschiebt sich in Richtung zunehmenden Mol-An­ teil Ψ der leichter siedenden Komponente.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Wärmepumpe 2 mit einer Einrichtung 16 zur kontinuierlichen Veränderung der Gemischzusammensetzung im HD-Sammler 14 veranschau­ licht. Die Einrichtung 16 enthält ein erstes Absperrven­ til 18, einen Kondensator 20 und einen Sammler 22. Der HD-Sammler 14 ist über das erste Absperrventil 18 mit dem Kondensator 20 verbunden. Der Ausgang 24 des Konden­ sators 20 ist mit dem Sammler 22 versehen. Dieser Samm­ ler 22 ist über ein zweites Absperrventil 26 mit dem HD- Sammler 14 verbunden. Die Kältemittelmenge der Sammler 14 und 22 ist wenigstens so groß wie diejenige, die im Wärmepumpenkreis umläuft. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kältemittelmenge der Sammler 14 und 22 viermal, insbesondere zehnmal so groß ist wie diejenige, die im Wärmepumpenkreis umläuft. Wenn das erste und zweite Ab­ sperrventil 18 und 26 geschlossen sind und der Sammler 22 leer, so entspricht die Wärmepumpe 2 mit der Einrichtung 16 der Wärmepumpe 2 mit einem ND- und HD-Sammler 12 und 14 gemäß der Fig. 1. Wenn das erste Absperrventil 18 geöff­ net ist, wird der HD-Sammler 14 über die Dampfphase in den Sammler 22 entleert. Bei geschlossenem ersten Absperr­ ventil 18 und geöffnetem zweiten Absperrventil 26 entleert sich der Sammler 22 durch die Schwerkraft in den HD-Samm­ ler 14, wobei eine Druckausgleichsvorrichtung vorgesehen ist, die in der Figur nicht dargestellt ist.

Durch das von der Außentemperatur geführte Umschichten des Kältemittels von HD-Sammler 14 in den Sammler 22 und zurück wird kontinuierlich die Konzentration der Rest­ flüssigkeit im HD-Sammler 14 und damit die Konzentration des Kältemittels des Wärmepumpenkreises verändert. Damit steht ein erweiterter Bereich ΔΨ der Gemischzusammensetzung des Kältemittels des Wärmepumpenkreises für die Leistungs­ regelung der Wärmepumpe 2 zur Verfügung.

In Fig. 3 ist ein Siedediagramm beispielsweise eines nichtazeotropen Kältegemisches R22/R114 veranschaulicht. Wesentliches Merkmal von nichtazeotropen Kältegemischen sind die unterschiedlichen Mischungsverhältnisse in der flüssigen und gasförmigen Phase. Bei einem Zweistoffge­ misch ist die leichter siedende Komponente in der Gas­ phase und entsprechend die schwerer siedende Komponente in der flüssigen Phase angereichert. Die Unterschiede werden quantitativ durch eine Siedekurve a und eine Taukurve b dargestellt. Die jeweilige Gemischzusammen­ setzung ergibt sich für die flüssige Phase aus der Sie­ dekurve a und für die gasförmige Phase aus der Taukurve b, jeweils bezogen auf die gleiche Temperatur. Wenn bei­ spielsweise der Gesamt-Mol-Anteil Ψ₀ der leichter sie­ denden Komponente im System beispielsweise 0,4 beträgt, variiert beispielsweise die Zusammensetzung Ψ der flüs­ sigen Phase im Verlauf des Verdampfungsvorgangs zwischen 0,4 und 0,1, gekennzeichnet durch die in der Fig. 3 dar­ gestellten Punkte 2′ und 3′ auf der Siedekurve a. Die Zu­ sammensetzung Ψ der gasförmigen Phase variiert beispiels­ weise zwischen 0,8 und 0,4, gekennzeichnete durch die Punkte 1 und 2 auf der Taukurve b.

Im Punkt 1 befindet sich alles überschüssige Kältemittel im ND-Sammler 12 und der HD-Sammler 14 und Sammler 22 sind leer. Außerdem sind das erste und zweite Absperr­ ventil 18 und 26 geschlossen. Im Punkt 2 ist das über­ schüssige Kältemittel vom ND-Sammler 12 in den HD-Samm­ ler 14 gefördert worden. In diesem Fall ist das über­ schüssige Kältemittel auf die Hochdruckseite verlagert worden. Die Konzentration der Flüssigkeit im gefüllten HD-Sammler 14 entspricht dem Punkt 2′, nämlich Ψ = 0,4. Somit erreicht man bei einer Wärmepumpe 2 mit zwei Samm­ lern, wie in Fig. 1 dargestellt, den unteren Grenzwert für den Mol-Anteil Ψ der leichter siedenden Komponente, nämlich den Gesamt-Mol-Anteil Ψ₀ des Systems.

Wenn nun das erste Absperrventil 18 geöffnet ist, wird der HD-Sammler 14 über die Dampfphase mit Hilfe des Kon­ densators 20 in den Sammler 22 entleert. Dadurch ver­ ringert sich die Flüssigkeitsmenge im HD-Sammler 14 und gleichzeitig verändert sich die Zusammensetzung des Kältemittels im Wärmepumpenkreis, gekennzeichnet durch einen in der Fig. 3 nicht näher bezeichneten Pfeil von Punkt 2′ zum Punkt 3′. Im Punkt 3′ ist der HD-Sammler 14 leer. Zur Umkehrung dieses Vorganges wird das zweite Ab­ sperrventil 26 geöffnet und das flüssige Kältemittel ge­ langt, geführt von der Außentemperatur, kontinuierlich in den HD-Sammler 14. Dadurch verschiebt sich die Zusammen­ setzung der flüssigen Phase in HD-Sammler 14 wieder vom Punkt 3′ nach Punkt 2′. Das erste und zweite Absperrven­ til 18 und 26 werden geschlossen. Mit fallender Verdampfer­ temperatur, d. h. mit fallender Außentemperatur, wird der HD-Sammler 14 in den ND-Sammler 12 entleert. Damit verändert sich kontinuierlich die Konzentration des Käl­ temittels im ND-Sammler 12 und damit auch die Konzentra­ tion des Kältemittels im Wärmepumpenkreis. Die Änderung des Mol-Anteils Ψ des Kältemittels im Wärmepumpenkreis bis zum Verdichter 6 ist durch einen in der Figur nicht näher bezeichneten Pfeil von Punkt 2 zum Punkt 1 auf der Taukurve b dargestellt. Bei der Verlagerung von Kältemit­ tel von einem Sammler zum Anderen aus der Gasphase ist entsprechend eine Verdampfungsenthalpie aufzubringen, die dem Wärmepumpenkreis entnommen wird. Da der Verlagerungs­ strom klein gegenüber dem Massenstrom im Wärmepumpenkreis ist, wird sich der Energieentzug in der Heizleistung kaum auswirken.

Durch diese Maßnahme erreicht man, daß die Gemischkon­ zentration im HD-Sammler gemäß der Verdampfungstempera­ tur sich ändert. Somit erreicht man eine möglichst gro­ ße Spreizung der Zusammensetzung von gasförmiger und flüssiger Phase für die Leistungsregelung der Wärmepumpe 2. Bei beispielsweise einem Kältegemisch R22/R114 kann die Zusammensetzung des Kältemittels im Wärmepumpenkreis beispielsweise in einem Bereich ΔΨ = 0,2 bis 0,85 va­ riiert werden.

In der vorteilhaften Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Ausgang 28 des zweiten Absperrventils 26 über ein Drosselorgan 30 mit dem Verdampfer 4 des Wärmepumpen­ kreises versehen. Das Kältemittel, das über die Dampf­ phase kontinuierlich vom HD-Sammler 14 in den Sammler 22 der Einrichtung 16 verlagert wird, gelangt bei dem geöff­ neten zweiten Absperrventil 26 über den Wärmepumpenkreis wieder in den HD-Sammler 14.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Wärmepumpe 2 nach der Fig. 5 ist der Ausgang 24 des Kondensators 20 der Einrichtung 16 mit einem dritten Absperrventil 32 versehen. Der Ausgang 34 des dritten Absperrventils 32 ist einerseits mit dem ND-Sammler 12 verbunden und andererseits über ein viertes Absperrven­ til 36 mit dem Verdampfer 4 verbunden. Der Ausgang 28 des zweiten Absperrventils 26 ist über das Drosselorgan 30 mit dem Verdampfer 4 versehen. Ein fünftes Absperrven­ til 38 verbindet den Verdampfer 4 mit dem Verdichter 6 und ein sechstes Absperrventil 40 verbindet den ND-Sammler 12 mit dem Verdichter 6. Wenn das erste Absperrventil 18 der Einrichtung 16 geöffnet und das vierte und sechste Absperrventil 36 und 40 geschlossen sind, wird das Käl­ temittel des HD-Sammler 14 in den ND-Sammler 12 verla­ gert. Mit dieser Verlagerung des Kältemittels ändert man kontinuierlich die Konzentration der Restflüssigkeit im HD-Sammler 14 und damit die Konzentration des Kältemit­ tels im Wärmepumpenkreis, die von der Außentemperatur kontinuierlich geregelt wird. Das Kältemittel im ND-Samm­ ler 12 bei einem hohen Druck gelangt bei geöffnetem zwei­ ten Absperrventil 26 über den Wärmepumpenkreis wieder in den HD-Sammler 14. Mit fallender Verdampfertemperatur wird die schwerer siedende Komponente im ND-Sammler 12 angereichert, wenn das erste, zweite und fünfte Absperr­ ventil 18, 26 und 38 geschlossen sind. Das Kältemittel mit der angereicherten leichter siedenden Komponente wird als Dampf vom Verdichter 6 aus dem ND-Sammler 12 abgesaugt und verdichtet.

Durch diese Gestaltung der Wärmepumpe 2 erhält man eine kontinuierliche Anpassung der Heizleistung der Wärmepum­ pe 2 an den Wärmebedarf des Verbrauchers, wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 oder 4, jedoch nur mit dem ND-Sammler 12 und dem HD-Sammler 14. Man erhält mit einem viel kleinerem Aufwand an Material und Kosten mit dieser Wärmepumpe 2 den Bereich der kontinuierlichen und dem Wärmebedarf angepaßten Leistungsregelung einer Wärmepumpe 2 mit drei Sammlern.

Im Kennlinienfeld nach Fig. 6 ist die spezifische Heiz­ leistung q_Heiz einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einem nichtazeotropen Kältegemisch beispielsweise R22/R114 über der Außentemperatur ϑ_U aufgetragen. Eine Gerade a mit einer negativen Steigung stellt den Wärmebedarf ei­ nes Wohnhauses über einen Temperaturbereich von beispiels­ weise etwa -10°C bis +15°C dar. Im Bivalenzpunkt B_V der Wärmepumpe 2 schneidet eine Kurve b mit positiver Stei­ gung die Gerade a. Dieser Bivalenzpunkt B_V ist beispiels­ weise bei 0°C festgelegt. Die Kurve b stellt die Heiz­ leistung der Wärmepumpe 2 nach einer Ausführungsform der Fig. 2, 4 oder 5 und mit einem Mol-Anteil Ψ der leich­ ter siedenden Komponente im Wärmepumpenkreis von 0,85 dar. Außerdem sind weitere Kurven c, d, e und h mit jeweils positiver Steigung im Kennlinienfeld dargestellt, die jeweils die spezifische Heizleistung q_Heiz der Wärmepum­ pe 2 mit jeweils einem anderen Mol-Anteil Ψ der leichter siedenden Komponente im Wärmepumpenkreis von beispiels­ weise 1, 0,6, 0,4 oder 0,2 veranschaulicht. Im Bereich der Außentemperaturen von beispielsweise etwa ϑ_U = 0°C bis ϑ_U = +8°C verläuft die Kurve b deckungsgleich mit der Geraden a, d. h., die von der Wärmepumpe 2 bereitge­ stellte spezifische Heizleistung q_Heiz ist gleich der vom Verbraucher benötigte Wärmebedarf. Von einer Außentempera­ tur ϑ_U von beispielsweise +8°C an verlauft die Kurve b deckungsgleich mit der Kurve h. Bei Außentemperaturen ϑ_U, die beispielsweise größer sind als +8°C, ist die Konzen­ tration des Mol-Anteil Ψ der leichter siedenden Komponen­ te des Kühlmittels im Wärmepumpenkreis beispielsweise 0,2. Aus dem dargestellten Kennlinienfeld erkennt man, daß im Bereich beispielsweise der Außentemperaturen ϑ_U = 0°C bis ϑ_U = +8°C die Konzentration des Kältemittels im Wärmepumpenkreis kontinuierlich verändert wird, wo­ durch in diesem Bereich die spezifische Heizleistung q_Heiz der Wärmepumpe 2 nach einer Ausführungsform den Fig. 2, 4 oder 5 kontinuierlich dem Wärmebedarf eines Wohnhauses angepaßt wird. Die kontinuierliche Konzentra­ tionsänderung des Kältemittels im Wärmepumpenkreis wird dadurch erreicht, daß man die Gemischkonzentration im HD-Sammler 14 der Wärmepumpe 2 mit Hilfe der Einrichtung 16 kontinuierlich, von der Außentemperatur geführt, än­ dern kann.

Im Bereich der Außentemperaturen ϑ_U = +8°C bis ϑ_U = +15°C muß die bereitgestellte spezifische Heizleistung q_Heiz mit Hilfe einer Zweipunktsteuerung auf den Wärmebedarf des Wohnhauses gemittelt werden. Auf Grund der geringen Heizleistung des Kältemittelgemisches gegenüber einem Einstoffkältemittel, bezogen auf die gleiche Heizleistung im Bivalenzpunkt B_V, ist die Takthäufigkeit beispielswei­ se um 80% bei einer Außentemperatur ϑ_U = +10°C verrin­ gert und bei einer Außentemperatur ϑ_U = +15°C ist die Takthäufigkeit beispielsweise um 50% verringert.

Claims (8)

1. Wärmepumpe mit nichtazeotropen Kältegemischen, insbesondere für eine Raumheizung eines Wohnhauses, mit einem Verdampfer (4), einem Verdichter (6), einem ersten Kondensator (8), einem Drosselorgan (10) und einem ND-Sammler (12), der zwischen dem Verdampfer (4) und dem Verdichter (6) angeordnet ist, und einem HD-Sammler (14), der zwischen dem ersten Kondensator (8) und dem Drosselorgan (10) angeordnet ist, sowie mit einer Einrich­ tung zur kontinuierlichen, von der Außentemperatur geführten Veränderung der Gemischzusammensetzung im HD-Sammler (14) mit einem Absperrventil (18 bzw. 26) , dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (16) einen zweiten Konden­ sator (20) und einen Sammler (22) enthält, wobei der HD-Sammler zur Kondensation seiner Dampfphase über das erste Absperr­ ventil (18) mit dem zweiten Kondensator (20), der Ausgang (24) des zweiten Kondensators (20) mit dem Sammler (22) und der Ausgang des Sammlers (22) über das zweite Absperrventil (26) mit dem HD-Sammler (14) verbunden ist.

2. Wärmepumpe nach Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) einen zweiten Kondensator (20) und einen Sammler (22) enthält, wobei der HD-Sammler zur Kondensation seiner Dampfphase über das erste Absperrventil (18) mit dem zweiten Kondensator (20), der Ausgang (24) des zweiten Kondensators (20) mit dem Sammler (22) und der Ausgang des Sammlers (22) über das zweite Absperrventil (26) und ein Drosselorgan (30) mit dem Verdampfer (4) des Wär­ mepumpenkreises verbunden ist.

3. Wärmepumpe nach Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) einen zweiten Kondensator (20) und einen Sammler (22) enthält, wobei der HD-Sammler zur Kondensation seiner Dampfphase über das erste Absperrventil (18) mit dem zweiten Kondensator (20), der Ausgang (24) des zweiten Kondensators (20) mit dem Sammler (22) verbunden ist, daß als Sammler (22) der Einrichtung (16) der ND-Sammler (12) vorgesehen ist, der über das zweite Absperr­ ventil (26) und ein Drosselorgan (30) mit dem Verdampfer (4) des Wärmepumpenkreises verbunden ist, und daß der Ausgang (24) des zweiten Kondensators (20) der Einrichtung (16) über ein drittes Absperrventil (32) mit dem ND-Sammler (12) verbunden ist.

4. Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgang (34) des dritten Absperr­ ventils (32) über ein viertes Absperrventil (36) mit dem Aus­ gang des Verdampfers (4) des Wärmepumpenkreises verbunden ist.

5. Wärmepumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgang des Verdampfers (4) über ein fünftes und der ND-Sammler (12) über ein sechstes Absperr­ ventil (38 bzw. 40) mit dem Eingang des Verdichters (6) des Wärmepumpenkreises verbunden ist.

6. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemittelmenge der Sammler (12, 14, 22) wenigstens annähernd so groß ist wie die­ jenige im Wärmepumpenkreis.

7. Verfahren zum Betrieb der Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeich­ net, daß bei steigender Verdampfertemperatur und leerem ND-Sammler (12) das erste Absperrventil (18) geöffnet und das zweite Absperrventil (26) geschlossen ist und der HD-Sammler (14) kontinuierlich über die Dampfphase in den Sammler (22) entleert wird und daß bei fallender Verdampfertemperatur und leerem ND-Sammler (12) und geschlossenem ersten Absperrventil (18) die Kältemittelmenge des Sammlers (22) über das geöffnete zweite Absperrventil (26) in den HD-Sammler (14) fließt.

8. Verfahren zum Betrieb des Wärmepumpe nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeich­ net, daß bei steigender Verdampfertemperatur das erste Ab­ sperrventil (18) geöffnet und das zweite Absperrventil (26) ge­ schlossen ist und der HD-Sammler (14) kontinuierlich über die Dampfphase in den ND-Sammler (12) entleert wird bei geschlos­ senem vierten und sechsten Absperrventil (36, 40) und ge­ öffnetem fünften Absperrventil (38) und daß bei fallender Verdampfertemperatur und geschlossenem ersten, vierten und sechsten Absperrventil (18, 36, 40) die Kältemittelmenge des ND-Sammlers (12) über das geöffnete zweite Absperrventil (26) über den Wärmepumpenkreis in den HD-Sammler (14) fließt.