DE3635425C2 - - Google Patents
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D5/00—Hot-air central heating systems; Exhaust gas central heating systems
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Description
Die Erfindung betrifft ein Klimatisierungs- und Heißwasser
versorgungssystem gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1
bzw. 10.
Im allgemeinen sind zwei Arten von Klimatisierungs- und Heiß
wasserversorgungssystemen der gattungsgemäßen Art bekannt,
die von einer Antriebsmaschine angetrieben sind, das eine
zum direkten Einleiten von Kühlwasser, das von einer An
triebsmaschine aufgeheizt wird, in einen Innenraum-Radiator,
der in einem Gebäude oder Gehäuse installiert ist, wo die
Wärme von dem Radiator abgestrahlt wird, um die Luft in
dem Gehäuse zu heizen, und das andere zum Heizen von Kühl
medium, das durch einen Wärmepumpenkreis mittels Antriebs
maschinen-Kühlwasser zirkuliert, wobei das so aufgeheizte
Kühlmedium verwendet wird, um das Innere eines Gebäudes
oder Gehäuses zu heizen.
Fig. 9 zeigt eine Schaltungsanordnung eines herkömmlichen,
von einer Antriebsmaschine angetriebenen Klimatisierungs
und Heißwasserversorgungssystems von letzterem Typ, bei
dem ein Wärmeübertragungsmedium, wie zum Beispiel ein gas
förmiges Kühlmedium, das durch einen Wärmepumpenkreis zir
kuliert, von dem Kühlwaser von der Antriebsmaschine auf
geheizt wird. Das herkömmliche Klimatisierungs- und Heiß
wasserversorgungssystem der dargestellten Art umfaßt einen
Wärmepumpenkreis 30 zur Luftklimatisierung, einen Heißwas
serumwälzkreis 31, einen Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32
für die Wasserkühlung einer Antriebsmaschine 1, und einen
Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34 zum Aufheizen von Wasser in
dem Heißwasserumwälzkreis 31 bei Wärmepumpenbetrieb des
Wärmepumpenkreises 30.
Der Wärmepumpenkreis 30 umfaßt einen Kompressor 3, der
betriebsmäßig über eine Kupplung 2 mit der Antriebsmaschine
1 in Form einer wassergekühlten Maschine verbunden ist, ein
Vierweg-Steuerventil 4, das mit dem Kompressor 3 verbun
den ist, einen Innenraum-Wärmetauscher 5, der über ein
elektromagnetisches Umschaltventil 15 mit dem Vierweg-
Steuerventil 4 verbunden und im Inneren eines Gehäuses
installiert ist, um einen Wärmeaustausch zwischen einem
wärmeübertragenden Medium in dem Wärmepumpenkreis 30 und
Luft in dem Gehäuse vorzunehmen, einen Innenraum-Ventila
tor 6, der an dem Innenraum-Wärmetauscher 5 angebracht
ist, einen Außen-Wärmetauscher 7, der außerhalb des Gehäuses
installiert ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wär
meübertragungsmedium in dem Wärmepumpenkreis 30 und der
Luft außerhalb des Gehäuses vorzunehmen, einen Außen-
Ventilator 8, der an dem Außen-Wärmetauscher 7 angebracht
ist, einen Sammler 9, der mit dem Außen-Wärmetauscher 7
über ein Rückschlagventil 11 und mit dem Innenraum-Wärme
tauscher 5 über ein Rückschlagventil 12 verbunden ist und
der zur Speicherung von kondensiertem Wärmeübertragungs
medium ausgelegt ist, das durch den Wärmepumpenkreis 30
zirkuliert, eine Drosseleinrichtung 10, zum Beispiel ein
Expansionsventil oder dergleichen, das mit dem Sammler 9
und dem Außen-Wärmetauscher 7 über ein Rückschlagventil 13
und mit dem Innenraum-Wärmetauscher 5 über ein Rückschlag
ventil 14 verbunden ist, sowie eine Pumpe 26, die sich so
antreiben läßt, daß sie das Wärmeübertragungsmedium in dem
Wärmepumpenkreis 30 umwälzt. Der Kompressor 3, der Innen
raum-Wärmetauscher 5, der Außen-Wärmetauscher 7, der
Sammler 9, die Drosseleinrichtung 10 und die Pumpe 26
sind miteinander über Rohre oder Leitungen so verbunden,
daß das Wärmeübertragungsmedium gezwungen wird, durch die
se Bauelemente zu zirkulieren, um eine Luftklimatisierung
im Innenraum des Gehäuses vorzunehmen.
Der Heißwasserumwälzkreis 31 umfaßt einen Heißwassertank
19, der in seinem unteren Bereich über ein Wasserzuführungs
rohr 21 an eine nicht dargestellte Wasserquelle angeschlos
sen ist und der an seiner Oberseite mit einem Heißwasser
zapfhahn 22 verbunden ist, um in dem Heißwassertank 19
gespeichertes heißes Wasser abzugeben; ferner enthält der
Heißwasserumwälzkreis 31 eine Pumpe 20, die an ihrer einen Seite an den
unteren Bereich des Heißwassertanks 19 und an ihrer ande
ren Seite an die Oberseite des Heißwassertanks 19 an
geschlossen ist, und zwar über Wärmetauscher 17 und 18,
die nachstehend erläutert sind, so daß Wasser, das dem
Heißwassertank 19 und der nicht dargestellten Wasser
quelle über das Wasserzuführungsrohr 21 zugeführt wird,
mit der Pumpe 20 gezwungen wird, durch die Wärmetauscher
17 und 18 sowie den Heißwassertank 19 zu zirkulieren,
wobei es von den Wärmetauschern 17 und 18 aufgeheizt wird.
Der Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34 enthält den Wärmetau
scher 17, der an das Vierweg-Steuerventil 4 im Wärmepumpen
kreis 30 über ein elektromagnetisches Umschaltventil 16
und an den Sammler 9 über ein Rückschlagventil 12 im
Wärmepumpenkreis 30 angeschlossen ist, um Wärme zwischen
dem Wärmeübertragungsmedium und Wasser in dem Heißwasser
umwälzkreis 31 auszutauschen.
Der Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 enthält eine Pumpe 23,
einen nicht dargestellten Wassermantel an der Antriebs
maschine 1, der mit der Pumpe 23 verbunden ist, und den
Wärmetauscher 18, der mit der Pumpe 23 und dem nicht dar
gestellten Wassermantel an der Antriebsmaschine 1 über
ein elektromagnetisches Umschaltventil 24 verbunden ist.
Der Wärmetauscher 18 ist außerdem mit dem Wärmetauscher 17
und dem Heißwassertank 19 in dem Heißwasserumwälzkreis 31
verbunden, um Wärme zwischen dem Kühlwasser in dem An
triebsmaschinen-Kühlkreis 32 und dem Wasser in dem Heiß
wasserumwälzkreis 31 auszutauschen. Ein Meßfühler 35 ist
zwischen dem Wärmetauscher 18 und dem elektromagnetischen
Umschaltventil 24 angeordnet, um die Temperatur des Kühl
wassers zu messen, das im Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32
zirkuliert.
Der Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33 ist parallel
geschaltet zum Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 mit dem
Wärmetauscher 18 und enthält einen Wärmetauscher 27, der
an die Pumpe 23 und den Wassermantel der Antriebsmaschine
1 über ein elektromagnetisches Umschaltventil 25 angeschlos
sen ist. Der Wärmetauscher 27 ist außerdem an seiner einen
Seite mit dem Sammler 9 über eine Pumpe 26 und an seiner
anderen Seite mit dem Wärmepumpenkreis 30 über ein Rück
schlagventil 28 an einem Ort zwischen dem Vierweg-Steuer
ventil 4 und den elektromagnetischen Umschaltventilen 15
und 16 verbunden, um das Wärmeübertragungsmedium aufzuhei
zen, das durch den Wärmepumpenkreis 30 zirkuliert, und
zwar mittels des Antriebsmaschinenkühlwassers, das von der
Antriebsmaschine 1 aufgeheizt wird.
Im Betrieb wird durch Umschalten des Vierweg-Steuerventils
4 in geeigneter Weise das herkömmliche Klimatisierungs
und Heißwasserversorgungssystem zwischen einer Kühl
betriebsart und einer Heizbetriebsart umgeschaltet. Wenn
das System auf eine Kühlbetriebsart umgeschaltet wird,
wird Wärmeübertragungsmedium aus dem von der Antriebs
maschine 1 angetriebenen Kompressor 3 abgelassen, so daß
es durch das Vierweg-Steuerventil 4, das Rückschlagventil
11, den Sammler 9, das Expansionsventil 10, das Rück
schlagventil 14, den Innenraum-Wärmetauscher 5, das elek
tromagnetische Umschaltventil 15 und das Vierweg-Steuer
ventil 4 strömt und zum Kompressor 3 zurückkehrt. Während
der Zirkulation des Wärmeübertragungsmediums durch den
Wärmepumpenkreis 30 wird Wärme vom Wärmeübertragungsmedium
an die Außenseite abgegeben, und zwar über den Außen-
Wärmetauscher 7, so daß das Wärmeübertragungsmedium da
durch abgekühlt wird, während das so abgekühlte Wärme
übertragungsmedium Wärme aus der Luft im Innenraum des
Gehäuses durch die Wirkung des Innenraum-Wärmetauschers 5
aufnimmt, so daß die Luft in dem Gehäuse gekühlt wird.
Wenn andererseits das Luftklimatisierungs- und Heißwasser
versorgungssystem auf eine Heizbetriebsart umgeschaltet
wird, so strömt das aus dem Kompressor 3 abgelassene Wärme
übertragungsmedium durch das Vierweg-Steuerventil 4, das
elektromagnetische Umschaltventil 15, den Innenraum-Wärme
tauscher 5, das Rückschlagventil 12, den Sammler 9, das
Expansionsventil 10, das Rückschlagventil 13 und den Außen-
Wärmetauscher 7 sowie das Vierweg-Steuerventil 4 und kehrt
zum Kompressor 3 zurück. Während dieser Zirkulation des
Wärmeübertragungsmediums durch den Wärmepumpenkreis 30
absorbiert das Wärmeübertragungsmedium niedriger Tempera
tur Wärme von der äußeren Luft durch die Wärmetauscherwir
kung des Außen-Wärmetauschers 7, und die so vom Wärmeüber
tragungsmedium absorbierte Wärme wird dann an die Luft
im Inneren des Gehäuses durch die Wirkung des Innenraum-
Wärmetauschers 5 abgegeben, so daß der Innenraum des Gehäu
ses geheizt wird.
Wenn das elektromagnetische Umschaltventil 15 im Wärme
pumpenkreis 30 geschlossen und das elektromagnetische Um
schaltventil 16 geöffnet ist bei der Heizbetriebsart des
Systems, so fließt das aus dem Kompressor 3 abgelassene
Wärmeübertragungsmedium durch das Vierweg-Steuerventil 4,
das elektromagnetische Umschaltventil 16 und den Wärme
tauscher 17 im Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34, und dann
durch das Rückschlagventil 12, den Sammler 9, das Expan
sionsventil 10, das Rückschlagventil 13, den Außen-Wärme
tauscher 7 und das Vierweg-Steuerventil 4 in den Kompres
sor 3, so daß Wasser, welches dem Heißwassertank 19 von
einer nicht dargestellten Wasserquelle über das Wasserzu
führungsrohr 21 zugeführt und von der Pumpe 20 zum Zirku
lieren durch die Wärmetauscher 17 und 18 gezwungen wird,
von dem Wärmeübertragungsmedium aufgeheizt wird, das durch
den Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34 unter der Wirkung des
Wärmetauschers 17 strömt.
In diesem Falle muß bei der Kühlungs- oder Heizbetriebsart
des Systems die Antriebsmaschine 1, die zum Antrieb des
Kompressors 3 betätigt ist, gekühlt werden. Genauer gesagt,
durch Antreiben der Kühlwasserpumpe 23 wird Kühlwasser
gezwungen, durch den Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 zu
zirkulieren, d. h., das aus der Pumpe 23 abgegebene Kühl
wasser fließt nacheinander durch den nicht dargestellten
Wassermantel der Antriebsmaschine 1, das elektromagneti
sche Umschaltventil 24 und den Wärmetauscher 18 und kehrt
zur Pumpe 23 zurück. Somit absorbiert im Laufe der Zirku
lation des Kühlwassers durch den Antriebsmaschinen-Kühl
kreis 32 das durch den Wassermantel der Antriebsmaschine 1
hindurchströmende Kühlwasser die in der Antriebsmaschine 1
erzeugte Wärme und kühlt die Antriebsmaschine 1. Anderer
seits strömt das Kühlwasser, das derart von der Antriebs
maschine 1 aufgeheizt wird, durch den Wärmetauscher 18,
so daß es Wasser aufheizt, welches durch den Heißwasser
umwälzkreis 31 unter der Wirkung des Wärmetauschers 18 zir
kuliert. Dementsprechend wird in diesem Falle Wasser, das
durch den Heißwasserumwälzkreis 31 zirkuliert, aufgeheizt,
indem man die in der Antriebsmaschine 1 erzeugte Wärme
verwendet, die sonst vergeudet würde, nachstehend auch als
Abwärme bezeichnet.
Heißwasser, das im Heißwassertank 19 gespeichert werden
soll, zirkuliert nacheinander vom Heißwassertank 19 durch
die Heißwasserumwälzpumpe 20, den Wärmetauscher 17, den
Wärmetauscher 18 und zurück zum Heißwassertank 19. Da das
elektromagnetische Umschaltventil 16 während der Kühl
oder Heizbetriebsart des Systems geschlossen ist, wird das
im Heißwasserumwälzkreis 31 zirkulierende Wasser nur durch
den Wärmetauscher 18 aufgeheizt. Andererseits ist beim
Wärmepumpen-Heißwasserversorgungsbetrieb des Systems das
elektromagnetische Umschaltventil 15 im Wärmepumpenkreis 30
geschlossen und das elektromagnetische Umschaltventil 16
offen, so daß Wasser, welches durch den Heißwasserumwälz
kreis 31 zirkuliert, von beiden Wärmetauschern 17 und 18
aufgeheizt wird. Diesbezüglich ist während des Betriebes
der Antriebsmaschine 1 die Heißwasser-Umwälzpumpe 20
stets angetrieben, um zu laufen, um die Abwärme zu verwen
den, die von der Antriebsmaschine 1 erzeugt wird.
Obwohl der normale Kühl- und Heizbetrieb des Systems in
der oben beschriebenen Weise erfolgt, wird Kühlwasser im
Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 in den Wärmeübertragungs
medium-Heizkreis 33 eingeleitet durch das Öffnen des elek
tromagnetischen Umschaltventils 25 und das Schließen des
elektromagnetischen Umschaltventils 24, so daß das Kühl
wasser, das von der Kühlwasserpumpe 23 abgegeben wird,
durch den Wassermantel der Antriebsmaschine 1 und das
elektromagnetische Umschaltventil 25 in den Wärmetauscher
27 fließt; und es kehrt zu der Kühlwasserpumpe 23 in den
Fällen zurück, wo die Heizlast groß ist während des Heiz
betriebes des Systems oder wo das im Heißwassertank 19
gespeicherte Heißwasser auf eine hohe Temperatur aufgeheizt
worden ist, und zur gleichen Zeit wird die Temperatur des
Kühlwassers, welches durch den Wassermantel der Antriebs
maschine 1 hindurchströmt, erhöht, so daß die Wärme, die
vom Kühlwasser von der Antriebsmaschine 1 absorbiert wird,
nicht vom Wärmetauscher 18 in zufriedenstellendem Umfang
abgegeben werden kann. Gleichzeitig mit diesem Umschalt
betrieb der elektromagnetischen Umschaltventile 24 und 25
wird die Kühlwasserpumpe 26 betätigt, um zu laufen, so daß
das Wärmeübertragungsmedium, das vom Innenraum-Wärmetau
scher 5 gekühlt wird, von dem Sammler 9 in die Pumpe 26
eingeleitet wird, die ihrerseits das abgekühlte Wärmeüber
tragungsmedium zum Wärmetauscher 27 abläßt. Das so von der
Pumpe 26 abgegebene Wärmeübertragungsmedium geht durch den
Wärmetauscher 27 hindurch und absorbiert die Wärme vom
hindurchströmenden Antriebsmaschinen-Kühlwasser, so daß
es dadurch aufgeheizt wird und zur gleichen Zeit das Kühl
wasser kühlt. Auf diese Weise wird die Temperatur des Kühl
wassers vom Wärmetauscher 27 verringert. Das derart vom
Wärmetauscher 27 aufgeheizte Wärmeübertragungsmedium strömt
durch das Rückschlagventil 28 und vermischt sich mit dem
Wärmeübertragungsmedium, welches vom Kompressor 3 durch
das Vierweg-Steuerventil 4 abgelassen wird, so daß das so
gemischte Wärmeübertragungsmedium durch das elektromagne
tische Umschaltventil 15 in den Innenraum-Wärmetauscher 5
fließt, wo die Wärme des Wärmeübertragungsmediums abgegeben
wird, um die Luft in dem Gehäuse zu heizen. Somit wird
eine vergrößerte Heizkapazität beim Innenraum-Wärmetauscher
5 erhalten. Als Resultat wird, trotz der Tatsache, daß
beim normalen Heizbetrieb bei der Wärmepumpenbetriebsart
des Systems die Heizkapazität reduziert wird, wenn die
Temperatur der Außenluft gering ist, eine derartige Redu
zierung der Heizkapazität in effektiver Weise kompensiert
durch die Verwendung der Abwärme, die in der Antriebs
maschine 1 erzeugt wird, um das Wärmeübertragungsmedium
zu heizen, das dem Innenraum-Wärmetauscher 5 in der oben
beschriebenen Weise zugeführt wird, wobei die Menge die
ser Abwärme der Antriebsmaschine 1 unabhängig von der
Außentemperatur konstant ist.
In dem Augenblick, wo die Temperatur des im Heißwassertank
19 gespeicherten Heißwassers in dem Maße ansteigt, daß das
Kühlwasser zum Kühlen der Antriebsmaschine 1 nicht mehr
gekühlt werden kann von dem Wasser, welches durch den Heiß
wasserumwälzkreis 31 zirkuliert, stellt der Meßfühler 35
eine solche hohe Temperatur des Kühlwassers fest, so daß
die elektromagnetischen Umschaltventile 24 und 25 geschlos
sen bzw. geöffnet werden, um das Kühlwasser durch den
Wärmetauscher 27 anstatt den Wärmetauscher 18 zirkulieren
zu lassen.
Bei einem herkömmlichen Klimatisierungs- und Heißwasser
versorgungssystem mit obigem Aufbau sind jedoch der Wärme
tauscher 27 für den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser
zum Kühlen der Antriebsmaschine und dem Wärmeübertragungs
medium, welches durch den Wärmepumpenkreis 30 zirkuliert,
und der Wärmetauscher 18 für den Wärmeaustausch zwischen
dem Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 und dem Kühl
wasser in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 eingebaut in
den oder verbunden mit dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32
in einer parallelen Relation zueinander, so daß beim nor
malen Heiz- oder Kühlbetrieb des Systems die elektromagne
tischen Umschaltventile 24 und 25 geöffnet bzw. geschlos
sen werden, während dann, wenn eine größere Heizkapazität
erforderlich ist, die elektromagnetischen Umschaltventile
24 und 25 geschlossen bzw. geöffnet werden, um das Kühl
wasser zum Kühlen der Antriebsmaschine 1 in den Wärmetau
scher 27 einzuleiten, um das in den Innenraum-Wärmetauscher
5 eingeleitete Wärmeübertragungsmedium aufzuheizen. Um
eine derartige Funktion zu erzielen, ist es erforderlich,
die elektromagnetischen Umschaltventile 24 und 25 und den
Meßfühler 35 sowie Leitungsanordnungen und Installations
raum für die Wärmetauscher 18 und 27 vorzusehen; was zu
einer Vergrößerung von Gesamtabmessung und -gewicht des
gesamten Klimatisierungs- und Heißwasserversorgungssystems
führt.
Insbesondere ist es so, daß das oben beschriebene herkömm
liche Klimatisierungs- und Heißwasserversorgungssystem mit
einem Kompressor, der von einer Antriebsmaschine angetrie
ben ist, in den laufenden Kosten überlegen ist einem Kli
matisierungs- und Heißwasserversorgungssystem, das von ei
nem Elektromotor angetrieben ist, jedoch nachteilig hin
sichtlich des Gewichtes und des erforderlichen Installa
tionsraumes, da die Antriebsmaschine und die dazugehörige
Hilfsausrüstung erforderlich sind, und somit werden das
Gewicht und der erforderliche Installationsraum größer im
Vergleich mit einem Klimatisierungs- und Heißwasserversor
gungssystem, das von einem Elektromotor angetrieben ist.
Außerdem führt das Aufheizen des Wärmeübertragungsmediums
unter Verwendung der Abwärme, die in der Antriebsmaschine
erzeugt wird, für eine größere Heizkapazität zu einer Zu
nahme der Anzahl von Wärmetauschern sowie zu einer Ver
größerung des Gewichtes und der Herstellungskosten des
gesamten Systems.
Aus der Veröffentlichung "Wärmepumpenanlagen mit verbrennungs
motorischem Antrieb" von K. Hoyer in der DE-Zeitschrift
Haustechnische Rundschau, Juli/August 1984, Seiten 405 bis
409 sind Schaltungsanordnungen von Wärmepumpen mit Verbrennungs
motorantrieb bekannt, beispielsweise in Form eines Heiz
wasserkreislaufes oder eine Hochtemperaturkreislaufes für
Speicher und Brauchwassererwärmung. Die dort beschriebene Anlage
bezieht sich auf ein Heißwasserversorgungssystem und umfaßt
eine Antriebsmaschine, die einen Kompressor antreibt,
einen Antriebsmaschinen-Kühlkreis, einen Heißwasser-Umwälzkreis,
einen Wärmepumpen-Wasserheizkreis und einen Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis. Der Aspekt einer raumsparenden Installation
unter Verwendung eines integrierten Systems, das
sowohl eine Klimatisierung als auch eine Heißwasserversorgung
umfaßt, ist dort nicht angesprochen.
In der DE 33 14 276 A1 ist eine von einer Brennkraftmaschine
angetriebene Wärmepumpe angegeben, deren Gesamt-Wasserkreislauf
aus zwei miteinander in Verbindung stehenden Wasser
kreisläufen besteht. Dabei ist ein Dreiweg-Umschaltventil in
der Weise zwischen dem ersten und dem zweiten Wasserkreislauf
angeordnet, daß das Dreiweg-Umschaltventil Anschlüsse für den
ersten Wasserkreislauf, für den zweiten Wasserkreislauf und
für eine Boiler-Rücklaufleitung aufweist. Durch eine entsprechende
Schaltung des Dreiweg-Umschaltventils und eines Kühl
wasser-Thermostatventils ist es dort möglich, die Brauchwasser
bereitung im Boiler über den von der Abwärme der Brenn
kraftmaschine beaufschlagten ersten Wasserkreislauf vorzunehmen
und gleichzeitig mit dem von dem Wärmepumpenprozeß beaufschlagten
zweiten Wasserkreislauf die Heizung zu bedienen.
Das Problem der Ausgestaltung einer raumsparenden Anordnung,
die sowohl eine Klimatisierung als auch eine Heißwasserversorgung
ermöglicht, ist dort nicht berücksichtigt.
Aus dem Buch "Modern Refrigeration and Air Conditioning"
von Andrew D. Althouse, The Goodheart-Willcox Co., Inc.,
1975, Seite 822, ist es bekannt, bei Wärmepumpenanlagen zwischen
verschiedenen Kreisen umzuschalten und dabei Vierweg-
Steuerventile zu verwenden, die in Abhängigkeit von den herrschenden
Temperaturbedingungen angesteuert und umgeschaltet
werden.
Die Konstruktion von Mehrfach-Wärmetauschern oder kombinierten
Wärmetauschern mit mehreren ineinander angeordneten Rohren
ist beispielsweise aus der GB-PS 15 95 865, der DE-GM
84 18 780 oder der AT-PS 2 02 567 bekannt. Die genannten
Druckschriften befassen sich allerdings nicht mit einer kompakten
und raumsparenden Bauform von Systemen, die sowohl für
die Klimatisierung als auch die Heißwasserversorgung ausgelegt
sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Klimatisierungs- und Heißwasserversorgungssystem der genannten
Gattung anzugeben, bei dem sich das Gewicht und der In
stallationsraum für Wärmetauscher soweit wie möglich reduzieren
lassen, und geringe Herstellungs- und Betriebskosten mit sich
bringt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße
Lösung darin, ein gattungsgemäßes System so auszubilden,
daß der Antriebsmaschinen-Kühlkreis, der Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis und der Heißwasser-Umwälzkreis durch einen
kombinierten Wasserheiz-Wärmetauscher koppelbar sind, der
einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser des Antriebsmaschinen-
Kühlkreises und dem Wärmeübertragungsmedium des Wärme
übertragungsmedium-Heizkreises sowie zwischen dem Kühlwasser
und dem Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises ermöglicht.
Bei einer ersten speziellen Bauform dieses Systems weist der
Wasserheiz-Wärmetauscher folgendes auf: ein Außenrohr mit einer
ersten Strömungspassage, in der das Wärmeübertragungsmedium
des Wärmeübertragungsmedium-Heizkreises fließt; ein erstes
Wärmeübertragungsrohr, das in dem Außenrohr angeordnet
ist und eine zweite Strömungspassage bildet, in der das Kühlwasser
des Antriebsmaschinen-Kühlkreises fließt; sowie ein
zweites Wärmeübertragungsrohr, das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr
angeordnet ist und eine dritte Strömungspassage
bildet, in der das Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises
fließt.
In Weiterbildung dieses Systems ist vorgesehen, daß das Kühlwasser
in der zweiten Strömungspassage in der entgegengesetzten
Richtung fließt wie das Wärmeübertragungsmedium in der
ersten Strömungspassage und das Wasser in der dritten Strömungs
passage.
Bei einer zweiten speziellen Bauform dieses Systems weist der
Wasserheiz-Wärmetauscher folgendes auf: ein Außenrohr mit einer
ersten Strömungspassage, in der das Wasser des Heißwasser-
Umwälzkreises fließt; ein erstes Wärmeübertragungsrohr,
das in dem Außenrohr angeordnet ist und eine zweite Strömungspassage
bildet, in der das Kühlwasser des Antriebsmaschinen-
Kühlkreises fließt; und ein zweites Wärmeübertragungsrohr,
das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr angeordnet
ist und eine dritte Strömungspassage bildet, in der das Wärmeüber
tragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-Heizkreises
fließt.
In Weiterbildung dieser Bauform ist vorgesehen, daß das Kühlwasser
in der zweiten Strömungspassage in der entgegengesetzten
Richtung fließt wie das Wärmeübertragungsmedium in der
dritten Strömungspassage und das Wasser in der ersten Strö
mungspassage.
Bei einer dritten speziellen Bauform dieses Systems weist der
kombinierte Wasserheiz-Wärmetauscher folgendes auf: ein Außenrohr
mit einer ersten Strömungspassage, in der das Kühlwasser
des Antriebsmaschinen-Kühlkreises fließt; ein erstes
Wärmeübertragungsrohr, das in dem Außenrohr angeordnet ist
und eine zweite Strömungspassage bildet, in der das Wärme
übertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-Heizkreises
fließt; und ein zweites Wärmeübertragungsrohr, das in dem Außenrohr
in einer nebeneinander liegenden Anordnung mit dem
ersten Wärmeübertragungsrohr angeordnet ist und eine dritte
Strömungspassage bildet, in der das Wasser des Heißwasser-Um
wälzkreises fließt.
In Weiterbildung dieser Bauform ist vorgesehen, daß das Kühlwasser
in der ersten Strömungspassage in der entgegengesetzten
Richtung fließt wie das Wärmeübertragungsmedium in der
zweiten Strömungspassage und das Wasser in der dritten
Strömungspassage.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen,
daß ein Vierweg-Steuerventil vorgesehen ist, das mit der
Einlaßseite und der Auslaßseite des Kompressors und mit den
Innenraum- und Außen-Wärmetauschern verbunden ist, und daß
der Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis mit dem Wärmepumpenkreis
an Orten zwischen dem Sammler und der Drosseleinrichtung
sowie zwischen dem Vierweg-Steuerventil und dem Innenraum-
Wärmetauscher verbunden ist.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen,
daß die Umschalteinrichtung ein erstes Umschaltventil,
das in dem Wärmepumpenkreis an einem Ort zwischen dem Vier
weg-Steuerventil und dem Innenraum-Wärmetauscher angeordnet
ist, und ein zweites Umschaltventil aufweist, das in dem Wärme
pumpen-Wasserheizkreis an einem Ort zwischen dem Vierweg-
Steuerventil und dem zweiten Wasserheiz-Wärmetauscher angeordnet
ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße
Lösung darin, ein gattungsgemäßes System so auszubilden,
daß der Antriebsmaschinen-Kühlkreis, der Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis, der Heißwasser-Umwälzkreis und der Wärmepumpen-
Wärmetauscher koppelbar sind, der einen Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlwasser des Antriebsmaschinen-Kühlkreises und
dem Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-Heizkreises,
zwischem dem Kühlwasser und dem Wasser des Heißwasser-
Umwälzkreises, sowie zwischen dem Wärmeübertragungsmedium
des Wärmepumpen-Wasserheizkreises und dem Wasser des Heißwasser-
Umwälzkreises ermöglicht.
Bei einer vierten speziellen Bauform des erfindungsgemäßen
Systems weist der kombinierte Wasserheiz-Wärmetauscher folgendes
auf: ein Außenrohr mit einer ersten Strömungspassage,
in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreises fließt; ein erstes Wärmeübertragungsrohr,
das in dem Außenrohr angeordnet ist und eine zweite Strömungspassage
bildet, in der das Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises
fließt; ein zweites Wärmeübertragungsrohr, das in dem
ersten Wärmeübertragungsrohr angeordnet ist und eine dritte
Strömungspassage bildet, in der das Kühlwasser des Antriebs
maschinen-Kühlkreises fließt; und ein drittes Wärmeübertragungsrohr,
das in dem zweiten Wärmeübertragungsrohr angeordnet
ist und eine vierte Strömungspassage bildet, in der das
Wärmeübertragungsmedium des Wärmepumpen-Wasserheizkreises
fließt.
In Weiterbildung dieser speziellen Bauform ist vorgesehen,
daß das Wasser in der zweiten Strömungspassage in der entgegengesetzten
Richtung fließt wie das Wärmeübertragungsmedium
in der ersten Strömungspassage und das Kühlwasser in der
dritten Strömungspassage, und daß das Kühlwasser in der dritten
Strömungspassage in der entgegengesetzten Richtung fließt
wie das Wärmeübertragungsmedium in der vierten Strömungs
passage.
Bei einer fünften speziellen Bauform des erfindungsgemäßen
Systems weist der kombinierte Wasserheiz-Wärmetauscher folgendes
auf: ein Außenrohr mit einer ersten Strömungspassage,
in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreises fließt; ein erstes Wärmeübertragungsrohr,
das in dem Außenrohr angeordnet ist und eine zweite Strömungspassage
bildet, in der das Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises
fließt; ein zweites Wärmeübertragungsrohr, das in dem
ersen Wärmeübertragungsrohr angeordnet ist und eine dritte
Strömungspassage bildet, in der das Kühlwasser des Antriebs
maschinen-Kühlkreises fließt; und ein drittes Wärmeübertragungsrohr,
das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr in einer
parallelen Kontaktanordnung mit dem zweiten Wärmeübertragungsrohr
angeordnet ist und eine vierte Strömungspassage
bildet, in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmepumpen-
Wasserheizkreises fließt.
In Weiterbildung dieser speziellen Bauform ist vorgesehen,
daß das Wasser in der zweiten Strömungspassage in der entgegengesetzten
Richtung fließt wie das Wärmeübertragungsmedium
in der ersten Strömungspassage und das Kühlwasser in der
dritten Strömungspassage, und daß das Kühlwasser in der dritten
Strömungspassage in der entgegengesetzten Richtung fließt
wie das Wärmeübertragungsmedium in der vierten Strömungs
passage.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist
ein Vierweg-Steuerventil vorgesehen, das mit der Einlaßseite
und der Auslaßseite des Kompressors sowie mit den Innenraum-
und Außen-Wärmetauschern verbunden ist, wobei der Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis mit dem Wärmepumpenkreis an Orten
zwischen dem Sammler und der Drosseleinrichtung sowie zwischen
dem Vierweg-Steuerventil und dem Innenraum-Wärmetauscher
verbunden ist.
Bei einem solchen System gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig,
wenn die Umschalteinrichtung ein erstes Umschaltventil,
das in dem Wärmepumpenkreis an einem Ort zwischen dem Vier
weg-Steuerventil und dem Innenraum-Wärmetauscher angeordnet
ist, und ein zweites Umschaltventil aufweist, das in dem Wärme
pumpen-Wasserheizkreis an einem Ort zwischen dem Vierweg-
Steuerventil und dem kombinierten Wasserheiz-Wärmetauscher
angeordnet ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Klimatisierungs- und Heißwasserver
sorgungssystem läßt sich eine Reihe von Vorteilen erzielen,
die nachstehend angegeben sind. Insbesondere wird ein einziger
Wärmetauscher verwendet zum Aufheizen von Wasser, das
durch einen Heißwasser-Umwälzkreis fließt, und von einem Wärme
übertragungsmedium, das durch einen Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis fließt, und zwar unter Verwendung bzw. Ausnutzung
der in der Antriebsmaschine erzeugten Abwärme. Somit besteht
keinerlei Erfordernis, zwei separate Wärmetauscher zu
verwenden, von denen der eine das Wärmeübertragungsmedium
heizt, welches durch den Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis
fließt, während der andere das Wasser heizt, das durch einen
Heißwasser-Umwälzkreis fließt, die beide in Parallelschaltung
zueinander angeordnet und mit einer Umschalteinrichtung versehen
sind, beispielsweise elektromagnetischen Umschaltventilen.
Derartige Umschalteinrichtungen sind bei herkömmlichen
Bauformen erforderlich, um selektiv die Verbindung dieser
beiden parallelen Wärmetauscher mit dem Antriebsmaschinen-
Kühlkreis umzuschalten, nämlich in Abhängigkeit von den Betriebsarten
des Klimatisierungs- und Heißwasserversorgungssystems,
wie es beispielsweise bei dem herkömmlichen System gemäß
Fig. 9 erforderlich ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Klimatisierungs- und Heißwasserver
sorgungssystem sind solche Umschalteinrichtungen einerseits
nicht erforderlich, andererseits kann der Installationsraum
für die Wärmetauscher erheblich reduziert werden, so daß sich
die Abmessungen der Außeneinheit einschließlich der Wärmetauscher
erheblich reduzieren lassen. Dadurch können bei einem
solchen System das Gewicht reduziert und auch die Konstruktion
und der Gesamtaufbau vereinfacht werden, was eine Verringerung
der Herstellungskosten ermöglicht.
Die Erfindung wird nachstehend
anhand der Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 ein Schaltbild eines Klimatisierungs- und Heißwas
serversorgungssystems gemäß einer ersten Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines kombinierten Wärmetauschers
für das System gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines Teiles des
Wärmetauschers gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung zur Erläute
rung eines anderen kombinierten Wärmetauschers gemäß der Erfin
dung;
Fig. 5 ein Schaltbild eines Klimatisierungs- und Heißwas
serversorgungssystems gemäß einer zweiten Ausfüh
rungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine Seitenansicht eines weiteren kombinierten Wärme
tauschers für das System gemäß Fig. 5;
Fig. 7 einen vergrößerten Querschnitt eines Teiles des kombinierten Wär
metauschers gemäß Fig. 6;
Fig. 8 eine der Fig. 7 ähnliche Darstellung zur Erläute
rung eines weiteren kombinierten Wärmetauschers gemäß der Er
findung; und in
Fig. 9 ein Schaltbild eines herkömmlichen Klimatisierungs
und Heißwasserversorgungssystems.
Bei der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausfüh
rungsformen werden durchgehend gleiche Bezugszeichen für
gleiche oder entsprechende Teile verwendet, die auch im
Zusammenhang mit der bereits beschriebenen Fig. 9 verwen
det worden sind.
Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform eines er
findungsgemäßen Luftklimatisierungs- und Heißwasserversor
gungssystems. Das in Fig. 1 dargestellte System ist in
seinem Aufbau ähnlich wie das herkömmliche System gemäß
Fig. 9, mit Ausnahme der nachstehenden Merkmale und Ein
zelheiten.
Das erfindungsgemäße Klimatisierungs- und
Heißwasserversorgungssystem enthält einen kombinierten Wär
metauscher 29, der in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32,
in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 und in dem Wärmeübertra
gungsmedium-Heizkreis 33 angeordnet ist, um einen Wärme
austausch zwischen dem Kühlwasser, das in dem Antriebs
maschinen-Kühlkreis 32 zirkuliert, dem Wasser, das in dem
Heißwasser-Umwälzkreis 31 zirkuliert, und dem Wärmeüber
tragungsmedium, das in dem Wärmeübertragungsmedium-Heiz
kreis 33 zirkuliert, vorzunehmen. Somit hat der Wärme
tauscher 29 bei dieser Ausführungsform eine Doppelfunktion
der Aufheizung von Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis
31 und der Aufheizung von Wärmeübertragungsmedium in dem
Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33, unter Verwendung
der Abwärme, die in der Antriebsmaschine 1 erzeugt wird.
Ein Temperaturmeßfühler 36, beispielsweise ein thermo
empfindlicher Schalter, ist an einem Ort in der Nähe der
Einlaßseite des Wärmetauschers 17 in dem
Heißwasser-Umwälzkreis 31 vorgesehen, um die Temperatur
des Wassers zu messen, welches in dem Heißwasser-Umwälz
kreis 31 zirkuliert. Der Temperaturmeßfühler 36 kann an
dem Heißwassertank 19 in seinem unteren Bereich zum glei
chen Zweck montiert sein.
Bei dem oben angegebenen Klimatisierungs- und Heißwasser
versorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform werden die
normalen Luftheizungs- und Kühlbetriebsarten sowie die
normale Wasserheiz-Betriebsart des Systems in gleicher
Weise durchgeführt wie bei dem herkömmlichen System gemäß
Fig. 9. Bei diesen Betriebsarten strömt
Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 aus einem Heißwas
sertank 19 durch eine Pumpe 20, Wärmetauscher 17 und 29
und kehrt zum Heißwassertank 19 zurück. Außerdem zirku
liert Kühlwasser in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32
nacheinander durch die Kühlwasserpumpe 23, den nicht dar
gestellten Wassermantel der Antriebsmaschine 1 und den kombinierten
Wärmetauscher 29. In diesem Zusammenhang ist darauf hin
zuweisen, daß in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 keine
Umschaltventile vorhanden sind wie diejenigen, die in
Fig. 9 mit den Bezugszeichen 24 und 25 bezeichnet sind
und die herkömmlicherweise verwendet werden, um den
Betrieb des Systems umzuschalten zwischen einer Wasser
heiz-Betriebsart zum Heizen von Wasser in dem Heißwasser-
Umwälzkreis 31 und einer Wärmeübertragungsmedium-Heiz
betriebsart zum Heizen des Wärmeübertragungsmediums in
dem Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33, und daß während
des Betriebes der Antriebsmaschine 1 stets Kühlwasser
durch den kombinierten Wärmetauscher 29 zirkuliert, so daß die in der
Antriebsmaschine 1 erzeugte Abwärme von dem kombinierten Wärmetauscher
29 auf das Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 über
tragen und somit im Heißwassertank 19 gespeichert wird.
Beim normalen Wärmeübertragungsmedium-Heizbetrieb, ist
die Pumpe 26 in dem Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33
angetrieben und läuft, so daß ein Teil des flüssigen
Wärmeübertragungsmediums, das durch den
Innenraum-Wärmetauscher 5 kondensiert, an einem Ort zwi
schen dem Sammler 9 und dem Expansionsventil 10 ab
gezweigt und dem kombinierten Wärmetauscher 29 gemäß der Erfindung zu
geführt wird, wo das Wärmeübertragungsmedium aufgeheizt
wird durch das Kühlwasser, welches von der in der Antriebs
maschine 1 erzeugten Abwärme aufgeheizt wird und den kombinierten
Wärmetauscher 29 durchläuft. Das so aufgeheizte Wärmeüber
tragungsmedium verdampft und wird zu einem Gas und geht
durch ein Rückschlagventil 28 hindurch, wo es sich mit dem
Wärmeübertragungsmedium von dem Vierweg-Steuerventil 4
vermischt, so daß es durch den Wärmepumpenkreis 30 zirku
liert. Infolgedessen wird die Heizkapazität des Systems
wesentlich vergrößert.
Gemäß der Erfindung ist der kombinierte Wärmetauscher 29 folgender
maßen aufgebaut. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, weist
der Wärmetauscher 29 ein dreifaches Rohr auf und enthält
ein Außenrohr 37, das schlangenförmig gebogen ist, ein
erstes Wärmeübertragungsrohr 38, das in dem Außenrohr 37
angeordnet ist, und ein zweites Wärmeübertragungsrohr 39,
das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr 38 angeordnet ist,
wobei diese Rohre 37, 38 und 39 in konzentrischer Relation
zueinander angeordnet sind. Das Außenrohr 37 ist kürzer
als das erste Wärmeübertragungsrohr 38, das wiederum kür
zer ist als das zweite Wärmeübertragungsrohr 39. Das Außen
rohr 37 und das erste Wärmeübertragungsrohr 38 sind an
ihren gegenüberliegenden Enden geschlossen und haben klei
ne Verbindungsrohre oder Leitungen, die von den jeweili
gen zylindrischen Seitenwänden dieser Rohre 37 und 38 an
ihren gegenüberliegenden Enden ausgehen.
Eine erste ringförmige Strömungspassage 40 für Heißwasser
in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 ist zwischen dem Außen
rohr 37 und dem ersten Wärmeübertragungsrohr 38 ausgebil
det, und eine zweite ringförmige Strömungspassage 41 für
das Kühlwasser in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 ist
zwischen dem ersten zwischengeschalteten Wärmeübertragungs
rohr 38 und dem innersten zweiten Wärmeübertragungsrohr 39
ausgebildet; und eine dritte Strömungspassage 42 für Wärme
übertragungsmedium in dem Wärmeübertragungsmedium-Heiz
kreis 33 ist im Innenraum des innersten, zweiten Wärmeüber
tragungsrohres 39 ausgebildet.
Mit der oben beschriebenen Dreifachrohrkonstruktion des kombinierten
Wärmetauschers 29 gemäß der Erfindung wird Wärme zwischen
dem Kühlwasser in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32, das
durch die zweite ringförmige Strömungspassage 41 fließt,
und dem Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31, das durch
die erste ringförmige Strömungspassage 40 fließt, und zwi
schen dem Kühlwasser in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis
32, welches durch die zweite ringförmige Strömungspassage
41 fließt, und dem Wärmeübertragungsmedium in dem Wärme
übertragungsmedium-Heizkreis 33, das durch die dritte
Strömungspassage 42 fließt, übertragen. Somit dient das
Kühlwasser in der zweiten Strömungspassage 41 dazu, sowohl
das Wasser in der ersten Strömungspassage 40 als auch das
Wärmeübertragungsmedium in der dritten Strömungspassage
42 zu heizen.
Wie mit den Pfeilen in Fig. 2 angedeutet, fließt das Kühl
wasser in der zweiten Strömungspassage 41 in einer Richtung,
die derjenigen entgegengesetzt ist, in der das Wasser in
der ersten Strömungspassage 40 und das Wärmeübertragungs
medium in der dritten Strömungspassage 42 fließen.
Wenn die Antriebsmaschine 1 in Betrieb ist, wird Kühlwas
ser gezwungen, unter der Wirkung der Kühlwasserpumpe 23
durch den Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 zu zirkulieren.
Wenn in diesem Zustand das Klimatisierungs- und Heißwasser
versorgungssystem in der normalen Kühlbetriebsart oder der
Wärmepumpen-Wasserheizbetriebsart ist, wird die Wärmeüber
tragungsmediumpumpe 26 nicht betätigt, und somit erfolgt
keine Strömung des Wärmeübertragungsmediums in dem zwei
ten Wärmeübertragungsrohr 39; infolgedessen wird Wärme
nur zwischen dem Kühlwasser, das durch den Antriebsmaschi
nen-Kühlkreis 32 zirkuliert und dem Wasser, das durch den
Heißwasser-Umwälzkreis 31 zirkuliert, ausgetauscht, so daß
das Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 auf diese Wei
se von dem Antriebsmaschinen-Kühlwasser aufgeheizt und in
dem Heißwassertank 19 gespeichert wird.
Wenn andererseits das System während des Luftheizungs
betriebes in die Wärmeübertragungsmedium-Heizbetriebsart
gebracht wird, so wird die Wärmeübertragungsmediumpumpe
26 angetrieben und läuft, so daß das Wärmeübertragungs
medium gezwungen wird, durch die dritte Strömungspassage
42 in dem zweiten Wärmeübertragungsrohr 39 zu fließen.
Dementsprechend erfolgt in diesem Falle ein Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlwasser, das durch den Antriebsmaschinen-
Kühlkreis 32 zirkuliert, und dem Wasser, das durch den
Heißwasser-Umwälzkreis 31 zirkuliert, und zwischen dem
Kühlwasser und dem Wärmeübertragungsmedium, das durch den
Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33 zirkuliert, so daß
das Kühlwasser, welches von der in der Antriebsmaschine 1
erzeugten Abwärme geheizt wird, so wirkt, daß es sowohl
das Wasser im Heißwasser-Umwälzkreis 31 als auch das Wärme
übertragungsmedium heizt.
Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des kombinierten Wärme
tauschers gemäß der Erfindung, der in Fig. 4 mit dem
Bezugszeichen 29′ bezeichnet ist. Bei dieser abgewandelten
Ausführungsform enthält der Wärmetauscher 29′ ein Außen
rohr 37′ mit einer ersten darin ausgebildeten Strömungs
passage 40′, in der das Kühlwasser in dem Antriebsmaschi
nen-Kühlkreis 32 fließt, und ein erstes und ein zweites
Wärmeübertragungsrohr 38′ und 39′, die in dem Außenrohr
37′ in beabstandeter paralleler Anordnung zueinander an
geordnet sind, wobei das erste Wärmeübertragungsrohr 38′
eine darin ausgebildete zweite Strömungspassage 41′, in
der das Wärmeübertragungsmedium in dem Wärmeübertragungs
medium-Heizkreis 33 fließt, und das zweite Wärmeübertra
gungsrohr 39′ eine darin ausgebildete dritte Strömungs
passage 42′ bilden, in der das Wasser in dem Heißwasser-
Umwälzkreis 31 fließt. In gleicher Weise wie bei der
ersten Ausführungsform fließt auch in diesem Falle das Kühl
wasser in der ersten Strömungspassage 40′ in der entgegen
gesetzten Richtung wie das Wärmeübertragungsmedium in der
zweiten Strömungspassage 41′ und das Wasser in der dritten
Strömungspassage 42′, und es erfolgt ein gleichzeitiger
Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser in der ersten Strö
mungspassage 40′ und dem Wärmeübertragungsmedium in der
zweiten Strömungspassage 41′, und zwischen dem Kühlwasser
in der ersten Strömungspassage 40′ und dem Wasser in der
dritten Strömungspassage 42′. Mit dieser Anordnung werden
gleicher Betrieb und gleiche Wirkungen erzielt wie bei der
ersten Ausführungsform, die anhand von Fig. 2 und 3
beschrieben worden ist.
Außerdem kann bei dieser Modifizierung, wenn die erste
Strömungspassage 40′ in dem Außenrohr 37′ mit dem Heiß
wasser-Umwälzkreis 31 verbunden ist, so daß Wasser, das
durch den Heißwasser-Umwälzkreis 31 zirkuliert, durch die
erste Strömungspassage 40′ fließt, ein Wärmeverlust auf
grund der Abstrahlung von der Außenoberfläche des Außen
rohres 37′ auf ein Minimum gebracht werden, da die Tempe
ratur des Wassers in dem Wasserheizkreis die niedrigste
der Fluide ist, die durch den kombinierten Wärmetauscher 29′ fließen.
Dies dient dazu, das Leistungsvermögen des gesamten Systems
zu verbessern.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein Luftklimatisierungs- und Heiß
wasserversorgungssystem gemäß einer anderen Ausführungs
form der Erfindung. Diese Ausführungsform gleicht im
wesentlichen in ihrem Aufbau der oben beschriebenen ersten
Ausführungsform gemäß Fig. 1, abgesehen von den nachste
henden Merkmalen bzw. Unterschieden. Bei
dieser Ausführungsform wird ein einziger kombinierter Wärmetauscher 129
anstelle der Wärmetauscher 17 und 29 der ersten Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 1 bis 3 verwendet. Wie aus Fig. 5 er
sichtlich, ist der kombinierte Wärmetauscher 129 dieser Ausführungs
form in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32, in dem Heiß
wasser-Umwälzkreis 31, in dem Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis 33 und in dem Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34
angeordnet, um einen Wärmeaustausch vorzunehmen zwischen
dem Kühlwasser, das durch den Antriebsmaschinen-Kühlkreis
32 zirkuliert und dem Wasser, das durch den Heißwasser-
Umwälzkreis 31 zirkuliert, und zwischen dem Kühlwasser und
dem Wärmeübertragungsmedium, das durch den Wärmeübertra
gungsmedium-Heizkreis 33 zirkuliert, und zwischen dem
Wärmeübertragungsmedium, das durch den Wärmepumpen-Wasser
heizkreis 34 zirkuliert, und dem Wasser, das durch den
Heißwasser-Umwälzkreis 31 zirkuliert. Somit hat bei dieser
Ausführungsform der kombinierte Wärmetauscher 129 die Funktionen der
Aufheizung von Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 und
von Wärmeübertragungsmedium in dem Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis 33, unter Verwendung der in der Antriebsmaschine
1 erzeugten Abwärme, sowie die Funktion der Aufheizung von
Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 unter Verwendung
des Wärmepumpenbetriebes.
Mit dem oben angegebenen Klimatisierungs- und Heißwasser
versorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform werden der
normale Luftklimatisierungsbetrieb sowie der normale Was
serheizbetrieb des Systems in gleicher Weise durchgeführt
wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher 129
wie folgt aufgebaut. Wie in Fig. 6 und 7 dargestellt,
besteht der kombinierte Wärmetauscher 129 aus einem Vierfachrohr und
enthält ein schlangenförmig gebogenes Außenrohr 137; ein
erstes Wärmeübertragungsrohr 138, das in dem Außenrohr
137 angeordnet ist; ein zweites Wärmeübertragungsrohr 139,
das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr 138 angeordnet
ist; und ein drittes Wärmeübertragungsrohr 140, das in
dem zweiten Wärmeübertragungsrohr 139 angeordnet ist, wo
bei diese Rohre 137, 138, 139 und 140 in konzentrischer
Relation zueinander angeordnet sind. Das Außenrohr 137 ist
kürzer als das erste Wärmeübertragungsrohr 138, das wie
derum kürzer ist als das zweite Wärmeübertragungsrohr 139,
welches wiederum kürzer ist als das dritte Wärmeübertra
gungsrohr 140.
Das Außenrohr 137, das erste Wärmeübertragungsrohr 138
und das zweite Wärmeübertragungsrohr 139 sind an ihren
gegenüberliegenden Enden abgeschlossen, wobei kleine Ver
bindungsrohre oder Leitungen von den jeweiligen zylindri
schen Seitenwänden dieser Rohre 137, 138 und 139 an ihren
gegenüberliegenden Enden abgehen. Eine erste ringförmige
Strömungspassage 141 für Wärmeübertragungsmedium in dem
Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34 ist zwischen dem Außenrohr
137 und dem ersten Wärmeübertragungsrohr 138 ausgebildet;
eine zweite ringförmige Strömungspassage für Heißwasser
in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31 ist zwischen dem ersten
Wärmeübertragungsrohr 138 und dem zweiten Wärmeübertra
gungsrohr 139 ausgebildet; eine dritte Strömungspassage
143 für Kühlwasser in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32
ist zwischen dem zweiten Wärmeübertragungsrohr 139 und
dem dritten Wärmeübertragungsrohr 140 ausgebildet; und
eine vierte Strömungspassage 144 für Wärmeübertragungs
medium in dem Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33 ist
im Innenraum des ganz innen angeordneten dritten Wärme
übertragungsrohres 140 ausgebildet.
Mit der oben beschriebenen Vierfachrohrkonstruktion des kombinierten
Wärmetauschers 129 erfolgt eine Wärmeübertragung zwischen
dem Kühlwasser in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32, das
durch die dritte ringförmige Strömungspassage 143 fließt,
und dem Wasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31, das durch
die zweite ringförmige Strömungspassage 142 fließt, und
zwischen dem Kühlwasser in dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis
32, das durch die dritte ringförmige Strömungspassage 143
fließt, und dem Wärmeübertragungsmedium in dem Wärmeüber
tragungsmedium-Heizkreis 33, das durch die vierte Strö
mungspassage 144 fließt, und zwischen dem Wärmeübertra
gungsmedium in dem Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34, das
durch die erste ringförmige Strömungspassage 141 fließt,
und dem Heißwasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis 31, das
durch die zweite ringförmige Strömungspassage 142 fließt.
Somit dient das Kühlwasser in der dritten Strömungspassage
143 dazu, sowohl das Wasser in der zweiten
Strömungspassage 142 als auch das Wärmeübertragungsmedium
in der vierten Strömungspassage 144 zu heizen, während das
Wärmeübertragungsmedium in der ersten Strömungspassage 141
dazu dient, das Wasser in der zweiten Strömungspassage 142
zu heizen.
Wie mit Pfeilen in Fig. 6 angedeutet, fließen das Wärme
übertragungsmedium in der ersten Strömungspassage 141 und
das Kühlwasser in der dritten Strömungspassage 143 in der
entgegengesetzten Richtung wie das Heißwasser in der zwei
ten Strömungspassage 142 und das Wärmeübertragungsmedium
in der vierten Strömungspassage 144. Die Strömungspassagen
werden somit abwechselnd im Gegenstrom zueinander betrie
ben.
Wenn die Antriebsmaschine 1 in Betrieb ist, wird unter der
Wirkung der Kühlwasserpumpe 23 zwangsläufig Kühlwasser in
dem Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 zirkulieren. Wenn in
diesem Zustand das Klimatisierungs- und Heißwasserversor
gungssystem in der normalen Kühlbetriebsart oder der Wärme
pumpen-Wasserheizbetriebsart ist, ist die Wärmeübertra
gungsmediumpumpe 26 nicht in Betrieb, und somit erfolgt
keine Strömung von Wärmeübertragungsmedium in dem dritten
Wärmeübertragungsrohr 140; infolgedessen erfolgt ein
Wärmeaustausch nur zwischen dem Kühlwasser, das durch den
Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 zirkuliert, und dem Wasser,
das durch den Heißwasser-Umwälzkreis 31 zirkuliert, so
daß das Wasser, welches durch die zweite Strömungspassage
142 in dem ersten Wärmeübertragungsrohr 138 hindurchströmt,
aufgeheizt wird durch das Antriebsmaschinen-Kühlwasser,
welches durch die dritte Strömungspassage 143 im zweiten
Wärmeübertragungsrohr 139 hindurchfließt, und im Heißwas
sertank 19 gespeichert wird.
Wenn andererseits das System während des Luftheizbetrie
bes in der Wärmeübertragungsmedium-Heizbetriebsart ist,
ist die Wärmeübertragungsmediumpumpe 26 angetrieben und
läuft, so daß das Wärmeübertragungsmedium zwangsläufig
durch das dritte Wärmeübertragungsrohr 140 fließt. Dem
entsprechend erfolgt in diesem Falle ein Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlwasser, das durch den Antriebsmaschinen-
Kühlkreis 32 zirkuliert, und dem Wasser, das durch den
Heißwasser-Umwälzkreis 133 zirkuliert, und zwischen dem
Kühlwasser und dem Wärmeübertragungsmedium, welches durch
den Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33 hindurchgeht, so
daß das Kühlwasser so wirkt, daß es sowohl das Wasser im
Heißwasser-Umwälzkreis 31 als auch das Wärmeübertragungs
medium im Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33 heizt.
Außerdem fließt im Wärmepumpen-Wasserheizbetrieb des
Systems das Wärmeübertragungsmedium hoher Temperatur, wel
ches durch den Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34 zirkuliert,
durch die erste Strömungspassage 141 im Außenrohr 137,
so daß das Wasser, welches durch die zweite Strömungs
passage 142 im ersten Wärmeübertragungsrohr 138 fließt,
geheizt wird durch das Antriebsmaschinen-Kühlwasser, wel
ches durch die dritte Strömungspassage 143 fließt, und
das Wärmeübertragungsmedium hoher Temperatur in der ersten
Strömungspassage 141.
Fig. 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des kombinierten Wärme
tauschers gemäß der Erfindung, wobei dieser Wärmetauscher
mit dem Bezugszeichen 129′ bezeichnet ist. Bei dieser ab
gewandelten Ausführungsform enthält der kombinierte Wärmetauscher 129′
ein Außenrohr 137′ mit einer ersten darin ausgebildeten
Strömungspassage 141′, in der das Wärmeübertragungsmedium
im Wärmepumpen-Wasserheizkreis 34 fließt; ein erstes Wärme
übertragungsrohr 138′, das in dem Außenrohr 137′ angeord
net ist und eine zweite darin ausgebildete Strömungspas
sage 142′ bildet, in der das Heißwasser im Heißwasser-
Umwälzkreis 31 fließt; und ein zweites und ein drittes
Wärmeübertragungsrohr 139′ bzw. 140′, die in dem ersten
Wärmeübertragungsrohr 138′ in paralleler Anordnung und in
Kontakt miteinander angeordnet sind, wobei das zweite
Wärmeübertragungsrohr 139′ eine darin ausgebildete dritte
Strömungspassage 143′ hat, in der das Kühlwasser im
Antriebsmaschinen-Kühlkreis 32 fließt, während das dritte
Wärmeübertragungsrohr 140′ mit einer darin ausgebildeten
vierten Strömungspassage 144′ versehen ist, in der das
Wärmeübertragungsmedium in dem Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis 33 fließt. In gleicher Weise wie bei der Aus
führungsform gemäß Fig. 5 bis 7 fließt in diesem Falle das
Kühlwasser in der dritten Strömungspassage 143′ im zwei
ten Wärmeübertragungsrohr 139′ in der entgegengesetzten
Richtung wie das Wärmeübertragungsmedium in der vierten
Strömungspassage 144′ in dem dritten Wärmeübertragungs
rohr 140′ und das Heißwasser in der zweiten Strömungspas
sage 142′ in dem ersten Wärmeübertragungsrohr 138′; und
das Heißwasser in der zweiten Strömungspassage 142′ fließt
in der entgegengesetzten Richtung wie das Wärmeübertra
gungsmedium in der ersten Strömungspassage 141′ in dem
Außenrohr 137′.
In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, die zweiten
und dritten Wärmeübertragungsrohre 139′ und 140′ in inni
gen Kontakt miteinander zu bringen, damit ein Wärmeaus
tausch zwischen dem Kühlwasser in dem Antriebsmaschinen-
Kühlkreis 32 und dem Wärmeübertragungsmedium in dem Wärme
übertragungsmedium-Heizkreis in effektiver Weise während
der Zeit stattfindet, wo das Wärmeübertragungsmedium
geheizt wird. Daher wird bevorzugt, daß die zweiten und
dritten Wärmeübertragungsrohre 139′ und 140′ an ihren
äußeren Umfangsflächen miteinander verbunden oder integral
miteinander ausgebildet sind. Weiterhin ist es in den
Fällen, wo das Heißwasser in dem Heißwasser-Umwälzkreis
31 eine höhere Temperatur hat als das Wärmeübertragungs
medium in dem Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis 33, mög
lich, das Wärmeübertragungsmedium durch das Heißwasser zu
heizen, so daß das Luftheizvermögen des gesamten Systems
verbessert wird. Wenn andererseits das Heißwasser in dem
Heißwasser-Umwälzkreis 31 eine niedrige Temperatur hat
und nicht als Heizquelle verwendet werden kann und die
erforderliche Wärmemenge des Antriebsmaschinen-Kühlwassers
zum Heizen des Wärmeübertragungsmediums groß ist, wird
die Luftheizkapazität des Systems nicht so stark vergrößert,
und somit ist es in diesem Falle möglich, den Betrieb der
Pumpe 20 durch den thermoempfindlichen Schalter 36 zu
steuern, so daß die Zirkulation des Heizwassers durch den
Heizwasser-Umwälzkreis 31 gestoppt wird, so daß die Luft
heizkapazität wesentlich vergrößert wird. Mit einer der
artigen Anordnung werden der gleiche Betrieb und die glei
chen Wirkungen erzielt wie bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 6 und 7.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können
die Innendurchmesser von jedem der Rohre 37, 37′, 38, 38′,
39, 39′; 137, 137′, 138, 138′, 139, 139′, 140 und 140′ der
kombinierten Wärmetauscher 29, 29′, 129 und 129′ geeignet gewählt und
entsprechend dem Strömungsdurchsatz, der Strömungsgeschwin
digkeit und den Wärmeübertragungseigenschaften der hin
durchfließenden Fluide vorgegeben werden; außerdem können
die jeweiligen Rohre oder Leitungen an ihren Innenober
flächen mit Rippen, Nuten oder dergleichen versehen wer
den, um die Strömung der hindurchfließenden Fluide in
geeigneter Weise zu regulieren.
Obwohl in den Fig. 2 und 6 die jeweiligen Rohre 37, 38 und
39 bzw. 137, 138, 139 und 140 schlangenförmig gebogen sind,
können sie auch eine spulenartige Konfiguration haben.
Claims (18)
1. Klimatisierungs- und Heißwasserversorgungssystem,
- - mit einem Wärmepumpenkreis (30), der zum Zirkulieren von Wärmeübertragungsmedium zur Luftklimatisierung des Innenraumes eines Gehäuses (Unterkunft) ausgelegt ist, wobei der Wärmepumpenkreis (30) eine Antriebsmaschine (1), einen von der Antriebsmaschine (1) antreibbaren Kompressor (3), einen Innenraum-Wärmetauscher (5), der an die eine Seite des Kompressors (3) angeschlossen und in dem Gehäuse (Unterkunft) angeordnet ist, um die Luft in dem Gehäuse (Unterkunft) zu heizen oder zu kühlen, und einen Außen-Wärmetauscher (7) aufweist, der an die andere Seite des Kompressors (3) angeschlossen und außerhalb des Gehäuses (Unterkunft) angeordnet ist, um Wärme an die Außenluft abzugeben oder Wärme aus der Außenluft zu absorbieren, wobei die Innenraum- und Außen-Wärmetauscher (5, 7) über einen Sammler (9) und eine Drosseleinrichtung (10) miteinander verbunden sind,
- - mit einen Antriebsmaschinen-Kühlkreis (32), der zum Zirkulieren von Kühlwasser zum Kühlen der Antriebsmaschine (1) ausgelegt ist,
- - mit einem Heißwasser-Umwälzkreis (31) mit einem Heißwas sertank (19) zum Speichern von Heißwasser und mit einer Pumpe (20) zum Umwälzen von Wasser, das in dem Heißwassertank (19) zu speichern ist,
- - mit einem Wärmepumpen-Wasserheizkreis (34), der an den Wärmepumpenkreis (30) in einer Parallelschaltung mit dem Innenraum-Wärmetauscher (5) in dem Wärmepumpenkreis (30) angeschlossen ist, um das Wasser in dem Heißwas ser-Umwälzkreis (31) durch das Wärmeübertragungsmedium in dem Wärmepumpenkreis (30) zu heizen,
- - mit einem Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis (33), der an den Wärmepumpenkreis (30) in einer Parallelschaltung mit dem Außen-Wärmetauscher (7) angeschlossen ist, um das Wärmeübertragungsmedium zu heizen, das durch den Wärmepumpenkreis (30) zirkuliert,
- - mit einem Wasserheiz-Wärmetauscher (17) der in dem Wärmepumpen-Wasserheizkreis (34) und dem Heißwasser- Umwälzkreis (31) angeordnet ist, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeübertragungsmedium des Wärme pumpen-Wasserheizkreises (34) und dem Wasser des Heiß wasser-Umwälzkreises (31) vorzunehmen, und
- - mit einer Umschalteinrichtung (4, 15, 16), um selektiv einen von Innenraum-Wärmetauscher (5) und Wärmepumpen- Wasserheizkreis (34) mit dem Kompressor (3) zu verbin den,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsmaschinen-Kühlkreis (32), der Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreis (33) und der Heizwasser-Umwälzkreis
(31) durch einen kombinierten Wasserheiz-Wärmetauscher
(29, 29′) koppelbar sind, der einen Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlwasser des Antriebsmaschinen-Kühlkreises
(32) und dem Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreises (33) sowie zwischen dem Kühlwasser
und dem Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises (31) er
möglicht.
2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kombinierte Wasserheiz-Wärmetauscher (29) folgendes
aufweist:
- - ein Außenrohr (37) mit einer ersten Strömungspassage (40), in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium- Heizkreises (33) fließt,
- - ein erstes Wärmeübertragungsrohr (38), das in dem Außenrohr (37) angeordnet ist und eine zweite Strömungspassage (41) bildet, in der das Kühlwasser des Antriebsmaschinen- Kühlkreises (32) fließt, sowie
- - ein zweites Wärmeübertragungsrohr (39), das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr (38) angeordnet ist und eine dritte Strömungspassage (42) bildet, in der das Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises (31) fließt.
3. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlwasser in der zweiten Strömungspassage (41)
in der entgegengesetzten Richtung fließt wie das Wärme
übertragungsmedium in der ersten Strömungspassage (40)
und das Wasser in der dritten Strömungspassage (42).
4. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kombinierte Wasserheiz-Wärmetauscher (29) folgendes
aufweist:
- - ein Außenrohr (37) mit einer ersten Strömungspassage (40), in der das Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises (31) fließt,
- - ein erstes Wärmeübertragungsrohr (38), das in dem Außenrohr (37) angeordnet ist und eine zweite Strömungspassage (41) bildet, in der das Kühlwasser des An triebsmaschinen-Kühlkreises (32) fließt, und
- - ein zweites Wärmeübertragungsrohr (39), das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr (38) angeordnet ist und eine dritte Strömungspassage (42) bildet, in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium- Heizkreises (33) fließt.
5. System nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlwasser in der zweiten Strömungspassage (41)
in der entgegengesetzten Richtung fließt wie das Wärmeübertragungsmedium
in der dritten Strömungspassage (42)
und das Wasser in der ersten Strömungspassage (40).
6. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kombinierte Wasserheiz-Wärmetauscher (29′) folgendes
aufweist:
- - ein Außenrohr (37′) mit einer ersten Strömungspassage (40′), in der das Kühlwasser des Antriebsmaschinen- Kühlkreises (32) fließt,
- - ein erstes Wärmeübertragungsrohr (38′), das in dem Außenrohr (37′) angeordnet ist und eine zweite Strömungspassage (41′) bildet, in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-Heizkreises (33) fließt, und
- - ein zweites Wärmeübertragungsrohr (39′), das in dem Außenrohr (37′) in einer nebeneinander liegenden Anordnung mit dem ersten Wärmeübertragungsrohr (38′) angeordnet ist und eine dritte Strömungspassage (42′) bildet, in der das Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises (31) fließt.
7. System nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kühlwasser in der ersten Strömungspassage (40′)
in der entgegengesetzten Richtung fließt wie das Wärme
übertragungsmedium in der zweiten Strömungspassage (41′)
und das Wasser in der dritten Strömungspassage (42′).
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Vierweg-Steuerventil (4) vorgesehen ist, das mit der Einlaßseite und der Auslaßseite des Kompressors (3) und mit den Innenraum- und Außen-Wärmetauschern (5, 7) verbunden ist,
und daß der Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis (33) mit dem Wärmepumpenkreis (30) an Orten zwischen dem Sammler (9) und der Drosseleinrichtung (10) sowie zwischen dem Vierweg-Steuerventil (4) und dem Innenraum-Wärmetauscher (5) verbunden ist.
daß ein Vierweg-Steuerventil (4) vorgesehen ist, das mit der Einlaßseite und der Auslaßseite des Kompressors (3) und mit den Innenraum- und Außen-Wärmetauschern (5, 7) verbunden ist,
und daß der Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis (33) mit dem Wärmepumpenkreis (30) an Orten zwischen dem Sammler (9) und der Drosseleinrichtung (10) sowie zwischen dem Vierweg-Steuerventil (4) und dem Innenraum-Wärmetauscher (5) verbunden ist.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschalteinrichtung (4, 15, 16, 36) ein erstes
Umschaltventil (15), das in dem Wärmepumpenkreis (30) an
einem Ort zwischen dem Vierweg-Steuerventil (4) und dem
Innenraum-Wärmetauscher (5) angeordnet ist, und ein zweites
Umschaltventil (16) aufweist, das in dem Wärmepumpen-
Wasserheizkreis (34) an einem Ort zwischen dem Vierweg-
Steuerventil (4) und dem zweiten Wasserheiz-Wärmetauscher
(17) angeordnet ist.
10. Klimatisierungs- und Heißwasserversorgungssystem
- - mit einem Wärmepumpenkreis (30), der zum Zirkulieren von Wärmeübertragungsmedium zur Luftklimatisierung des Innenraumes eines Gehäuses (Unterkunft) ausgelegt ist, wobei ein Wärmepumpenkreis (30) eine Antriebsmaschine (1), einen von der Antriebsmaschine (1) antreibbaren Kompressor (3), einen Innenraum-Wärmetauscher (5), der an die eine Seite des Kompressors (3) angeschlossen und in dem Gehäuse (Unterkunft) angeordnet ist, um die Luft in dem Gehäuse (Unterkunft) zu heizen oder zu kühlen, und einen Außen-Wärmetauscher (7) aufweist, der an die andere Seite des Kompressors (3) angeschlossen und außerhalb des Gehäuses (Unterkunft) angeordnet ist, um Wärme an die Außenluft abzugeben oder Wärme aus der Außenluft zu absorbieren, wobei die Innenraum- und Außen-Wärmetauscher (5, 7) über einen Sammler (9) und eine Drosseleinrichtung (10) miteinander verbunden sind,
- - mit einem Antriebsmaschinen-Kühlkreis (32), der zum Zirkulieren von Kühlwasser zum Kühlen der Antriebsmaschine (1) ausgelegt ist,
- - mit einem Heißwasser-Umwälzkreis (31) mit einem Heiß wassertank (19) zum Speichern von Heißwasser und mit einer Pumpe (20) zum Umwälzen von Wasser, das in dem Heißwassertank (19) zu speichern ist,
- - mit einem Wärmepumpen-Wasserheizkreis (34), der an den Wärmepumpenkreis (30) in einer Parallelschaltung mit dem Innenraum-Wärmetauscher (5) in dem Wärmepumpenkreis (30) angeschlossen ist, um das Wasser des Heiß wasser-Umwälzkreises (31) durch das Wärmeübertragungsmedium des Wärmepumpenkreises (30) zu heizen,
- - mit einem Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis (33), der an den Wärmepumpenkreis (30) in einer Parallelschaltung mit dem Außen-Wärmetauscher (7) angeschlossen ist, um das Wärmeübertragungsmedium zu heizen, das durch den Wärmepumpenkreis (30) zirkuliert, und
- - mit einer Umschalteinrichtung (4, 15, 16), um selektiv einen von Innenraum-Wärmetauscher (5) und Wärmepumpen- Wasserheizkreis (34) mit dem Kompressor (3) zu verbin den,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsmaschinen-Kühlkreis (32), der Wärmeüber
tragungsmedium-Heizkreis (33), der Heißwasser-Umwälzkreis
(31) und der Wärmepumpen-Wasserheizkreis (34) durch einen
einzigen kombinierten Wasserheiz-Wärmetauscher (129,
129′) koppelbar sind, der einen Wärmeaustausch zwischen
dem Kühlwasser des Antriebsmaschinen-Kühlkreises (32) und
dem Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-
Heizkreises (33), zwischen dem Kühlwasser und dem Wasser
des Heißwasser-Umwälzkreises (31), sowie zwischen dem
Wärmeübertragungsmedium des Wärmepumpen-Wasserheizkreises
(34) und dem Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises (31) er
möglicht.
1. System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kombinierte Wasserheiz-Wärmetauscher (129) folgendes
aufweist:
- - ein Außenrohr (137) mit einer ersten Strömungspassage (141), in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-Heizkreises (33) fließt,
- - ein erstes Wärmeübertragungsrohr (138), das in dem Außenrohr (137) angeordnet ist und eine zweite Strömungspassage (142) bildet, in der das Wasser des Heiß wasser-Umwälzkreises (31) fließt,
- - ein zweites Wärmeübertragungsrohr (139), das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr (138) angeordnet ist und eine dritte Strömungspassage (143) bildet, in der das Kühlwasser des Antriebsmaschinen-Kühlkreises (32) fließt, und
- - ein drittes Wärmeübertragungsrohr (140), das in dem zweiten Wärmeübertragungsrohr (139) angeordnet ist und eine vierte Strömungspassage (144) bildet, in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmepumpen-Wasserheiz kreises (34) fließt.
12. System nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wasser in der zweiten Strömungspassage (139) in
der entgegengesetzten Richtung fließt wie das Wärmeübertragungsmedium
in der ersten Strömungspassage (141) und
das Kühlwasser in der dritten Strömungspassage (143),
und daß das Kühlwasser in der dritten Strömungspassage
(143) in der entgegengesetzten Richtung fließt wie das
Wärmeübertragungsmedium in der vierten Strömungspassage
(144).
13. System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kombinierte Wasserheiz-Wärmetauscher (129′) folgendes
aufweist:
- - ein Außenrohr (1347′) mit einer ersten Strömungspassage (141′), in der das Wärmeübertragungsmedium des Wärmeübertragungsmedium-Heizkreises (33) fließt,
- - ein erstes Wärmeübertragungsrohr (138′), das in dem Außenrohr (137′) angeordnet ist und eine zweite Strömungspassage (142′) bildet, in der das Wasser des Heißwasser-Umwälzkreises (31) fließt,
- - ein zweites Wärmeübertragungsrohr (139′), das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr (138′) angeordnet ist und eine dritte Strömungspassage (143′) bildet, in der das Kühlwasser des Antriebsmaschinen-Kühlkreises (32) fließt, und
- - ein drittes Wärmeübertragungsrohr (140′), das in dem ersten Wärmeübertragungsrohr (138′) in einer parallelen Kontaktanordnung mit dem zweiten Wärmeübertragungsrohr (139′) angeordnet ist und eine vierte Strömungspassage (144′) bildet, in der dasWärmeübertragungsmedium des Wärmepumpen-Wasserheizkreises (34) fließt.
14. System nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wasser in der zweiten Strömungspassage (142′) in
der entgegengesetzten Richtung fließt wie das Wärmeübertragungsmedium
in der ersten Strömungspassage (141′) und
das Kühlwasser in der dritten Strömungspassage (143′),
und daß das Kühlwasser in der dritten Strömungspassage
(143′) in der entgegengesetzten Richtung fließt wie das
Wärmeübertragungsmedium in der vierten Strömungspassage
(144′).
15. System nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Vierweg-Steuerventil (4) vorgesehen ist, das mit der Einlaßseite und der Auslaßseite des Kompressors (3) und mit den Innenraum- und Außen-Wärmetauschern (5, 7) verbunden ist,
und daß der Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis (33) mit dem Wärmepumpenkreis (30) an Orten zwischen dem Sammler (9) und der Drosseleinrichtung (10) sowie zwischen dem Vierweg-Steuerventil (4) und dem Innenraum-Wärmetauscher (5) verbunden ist.
daß ein Vierweg-Steuerventil (4) vorgesehen ist, das mit der Einlaßseite und der Auslaßseite des Kompressors (3) und mit den Innenraum- und Außen-Wärmetauschern (5, 7) verbunden ist,
und daß der Wärmeübertragungsmedium-Heizkreis (33) mit dem Wärmepumpenkreis (30) an Orten zwischen dem Sammler (9) und der Drosseleinrichtung (10) sowie zwischen dem Vierweg-Steuerventil (4) und dem Innenraum-Wärmetauscher (5) verbunden ist.
16. System nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschalteinrichtung (4, 15, 16, 36) ein erstes
Umschaltventil (15), das in dem Wärmepumpenkreis (30) an
einem Ort zwischen dem Vierweg-Steuerventil (4) und dem
Innenraum-Wärmetauscher (5) angeordnet ist, und ein
zweites Umschaltventil (16) aufweist, das in dem Wärme
pumpen-Wasserheizkreis (34) an einem Ort zwischen dem
Vierweg-Steuerventil (4) und dem kombinierten Wasserheiz-
Wärmetauscher (129, 129′) angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP61025431A JPS62182561A (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 原動機駆動冷暖房給湯機 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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