DE4344968A1 - Cold air chiller and heat pump system with closed and open air treatment - Google Patents

Cold air chiller and heat pump system with closed and open air treatment

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DE4344968A1
DE4344968A1 DE19934344968 DE4344968A DE4344968A1 DE 4344968 A1 DE4344968 A1 DE 4344968A1 DE 19934344968 DE19934344968 DE 19934344968 DE 4344968 A DE4344968 A DE 4344968A DE 4344968 A1 DE4344968 A1 DE 4344968A1
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DE19934344968
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German (de)
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Alfred Prof Dr Ing Henatsch
Markus Dipl Ing Mueller
Juergen Dr Ing Heyn
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Institut fur Schienenfahrzeuge 12527 Berlin De GmbH
INST SCHIENENFAHRZEUGE
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Institut fur Schienenfahrzeuge 12527 Berlin De GmbH
INST SCHIENENFAHRZEUGE
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT COVERED BY ANY OTHER SUBCLASS
    • F25D17/00Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/06Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
    • F25D17/08Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation using ducts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT-PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plant, or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plant, or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/004Compression machines, plant, or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine auf Wärmepumpenbetrieb umschaltbare Kaltluftkältemaschine, die mit einem ganzjährig zu klimatisierenden Raum, insbesondere mit Reisezugwagenräumen, so gekoppelt ist, daß gleichzeitig zwei Luftmasseströme verschie dener Quantität und Qualität so aufbereitet werden, daß der eine einen geschlossenen und der andere einen offenen Prozeß durchläuft. The invention relates to a switchable to heat pump operation An air-cooling machine, which is coupled with a year-round space to be conditioned, in particular passenger cars spaces so that two air mass flows various Dener quantity and quality are processed simultaneously so that one of a closed and the other open process goes through.

Es ist bekannt, daß entsprechend dem Stand der Technik zum Klimatisieren von Räumen Luftaufbereitungsanlagen und Luftver teilersysteme notwendig sind. It is known that according to the prior art for air conditioning of spaces divider systems air treatment plants and Luftver are necessary.

In der Luftaufbereitungsanlage wird der zum thermischen und stofflichen Lastabbau notwendige Zuluftmassestrom thermisch und stofflich aufbereitet. In the air treatment system for the necessary thermal and material load reduction Zuluftmassestrom is thermally and materially treated. Hierzu sind als Hauptbaugruppen Filter, Mischkammern, Heiz-, Kühl- und Befeuchtungseinrichtungen sowie Lüfter zum Transport der Luft erforderlich. To this end, filters, mixing chambers, heating, cooling and humidifying and fan for transport of air are required as the main components.

Den Stand der Technik der Heizeinrichtungen bestimmen mit ver schiedenen Heizmedien (Dampf, Warmwasser, Abluft, Abgas) betrie bene Rekuperatoren, die den als Kühlmedium fungierenden Zuluft massestrom zum Zweck der Heizlastkompensation erwärmen. The prior art, the heating means determine ver with different heating media (steam, hot water, air, waste gas) Betrie bene recuperators, the mass flow of the cooling medium acting as a supply air heat for the purpose of Heizlastkompensation. In Klimaanlagen, insbesondere von Reisezugwagen, dominiert die elek trische Widerstandsheizung. In air conditioning systems, in particular for passenger cars, dominated the elec tric resistance heater. Ihren Energieaufwand versucht man durch verschiedene Energierückgewinnungsmaßnahmen wie durch Fortluftnutzung, durch Reduzierung des in dem Zuluftmassestrom enthaltenen Außenluftanteils und neuerdings auch mit dem Einsatz von Wärmepumpen zu reduzieren. Their energy consumption trying through various measures such as energy recovery by exhaust air use, by reducing the proportion of outside air contained in the Zuluftmassestrom and reduce recently, with the use of heat pumps. In der deutschen Patentanmeldung P 43 03 219.2 "Luft-Wärmepumpe" werden hierzu verschiedene auf Wärmepumpenbetrieb umschaltbare Kaltluft-Kältemaschinen-Schal tungen vorgestellt. In the German patent application P 43 03 219.2 "air heat pump" several switchable on heat pump cold air chillers scarf obligations are introduced for this purpose. Die Vorteile dieser Lösung bestehen ua darin, daß eine Maschine für die Kühlung und Erwärmung des Zuluftmassestromes genutzt wird, daß der im Vergleich zu herkömm lichen Kaltdampf-Kältemaschinen höhere Energieaufwand einer Kaltluft Kältemaschine durch den im Vergleich zur elektrischen Widerstandsheizung niedrigeren Energieaufwand im Wärmepum penbetrieb kompensiert wird und schließlich Luft als Kältemittel bzw. Energieträger weder ein Ozongefährdungs- noch ein den Treib hauseffekt förderndes Potential besitzt. The advantages of this solution are, inter alia, that a machine for cooling and heating of the Zuluftmassestromes is used, that the higher compared to herkömm union cold vapor refrigerating machine energy expenditure of a cold air cooling machine compensated pump operation by the lower in comparison to electrical resistance heating energy expenditure in Wärmepum and finally a has air as a refrigerant or energy neither a Ozongefährdungs- the greenhouse effect promoting potential. Technische Schwierigkei ten sind jedoch bei dieser erfinderischen Idee durch die Wasser ausscheidung während der Expansion feuchter Luft in der Luftent spannungsturbine bei der energetischen und maschinentechnisch günstigeren offenen Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-Anlage zu erwarten, die zu erheblichen Betriebsstörungen der Klimaanlage führen dürfte. Technical Schwierigkei th, however, precipitation in this inventive idea by the water during the expansion of moist air in the Luftent voltage turbine expected which is likely to lead to significant disruptions of air conditioning in the energy and machine technology cheaper open cold air chiller heat pump system.

Über ein nach dem Stand der Technik sehr verschiedenartig aus führbares Luftverteilersystem gelangt die thermisch und stofflich aufbereitete Zuluft direkt in den Wirkungsbereich des zu klimati sierenden Raumes, den sie als Abluft wieder verläßt. A prior art very different from recyclable air distribution system, the materially and thermally conditioned supply air directly enters the effective range of about climatic-stabilizing space they leave again as exhaust air. Zusammen mit Außenluft wird der Umluftanteil der Abluft der Luftaufbereitungs anlage zum Zweck der Zuluftaufbereitung wieder zugeführt, so daß sich in einer in der deutschen Patentanmeldung P 43 03 219.2 beschriebenen Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-Anlage erhebli che Wassermengen beim Entspannen der feuchten Luft in der Luft entspannungsturbine ausscheiden, die neben einer erheblichen Wirkungsgradverschlechterung der Anlage zu den bereits geschil derten Nachteilen führen. Together with outdoor air in the proportion of recirculated air of the exhaust air from the air conditioning plant will be fed back for the purpose of Zuluftaufbereitung so that in a manner described in the German patent application P 43 03 219.2 cold air refrigerating machine-heat pump system out.The che amounts of water while relaxing the moist air in the air relaxation turbine eliminated that lead not only to significant deterioration in efficiency of the system to the already geschil disadvantages mentioned above. Mit steigenden thermischen und stoffli chen Lasten fallen diese Nachteile immer mehr ins Gewicht, da mit den Lasten auch die Zuluftmasseströme anwachsen müssen, wenn Luft als einziger Energieträger zum Klimatisieren in Frage kommt. With increasing thermal and stoffli chen loads these disadvantages are increasingly significant, as must grow with the loads and the Zuluftmasseströme when air is the only source of energy for air conditioning in question. Überschreitet ein direkt in einen Raum eingeblasener Zuluftmasse strom einen bestimmten Grenzwert, so lassen sich die zulässigen örtlichen Höchstgeschwindigkeiten der Raumluft und damit auch nicht eine vom Menschen empfundene thermische Behaglichkeit realisieren. Exceeds a blown directly into a room Zuluftmasse stream a certain threshold, then the allowable local speed limits of the room air and thus not a perceived human thermal comfort can be achieved. Dieser Nachteil kann weitgehend durch ein in der DD 2 52 802 B5 beschriebenes System einer aktiven und passiven Isolierung aufgehoben werden. This drawback can be largely eliminated by a method described in DD 52 802 2 B5 system of an active and passive isolation. In der aktiven Isolierung, die ein den zu klimatisierenden Raum umschließendes Luftkanalsystem dar stellt, wird ein großer Anteil der thermischen Gesamtlast außer halb des Raumes kompensiert. In the active insulation, which sets the enclosing space to be conditioned air duct system represents a large proportion of the total thermal load is compensated for outside of the room. Die Restlast wird durch einen direkt in den Raum eingeblasenen aber stark reduzierten thermisch und stofflich aufbereiteten Zuluftmassestrom abgebaut, womit ein Überschreiten zulässiger Raumluftgeschwindigkeiten vermieden wird. The residual load is relieved by a blown directly into the room but greatly reduced and thermally treated material Zuluftmassestrom, thus exceeding allowable indoor air velocities is avoided. Um Schwitzwasserbildung in dem Kanalsystem der aktiven Isolierung gänzlich auszuschließen, darf in ihm nur trockene Luft zirkulieren. In order to completely exclude condensation in the duct system the active insulation, must only circulate dry air in it. Dazu muß verhindert werden, daß sie - einmal in der Luftaufbereitungsanlage getrocknet - mit der Umgebung in stoffli che Kontakte treten kann. These must be prevented that - once dried in the air handling unit - can interact with the environment in stoffli che contacts. Die Luftaufbereitungsanlage und das Kanalsystem der aktiven Isolierung müssen deshalb für die zwischen ihnen zirkulierende Luft ein geschlossenes System bilden. The air handling unit and the duct system of the active insulation must therefore form for circulating air between them a closed system.

Das in der DD 2 63 961 A1 beschriebene Verfahren Zuluftaufbe reitungsanlage für Eisenbahnfahrzeuge mit aktiver und passiver Isolierung erfüllt diese Forderung nicht, da die in den Raum eingeblasene Zuluft und die Luft der aktiven Isolierung im Abluftbereich gemischt werden. The process described in DD 2 63 961 A1 method Zuluftaufbe treatment plant for railway vehicles with active and passive insulation does not meet this requirement, since the air blown into the room air supply and the air insulation of the active area in the exhaust air are mixed. Das bedeutet, daß die Luft in der Luftaufbereitungsanlage ständig getrocknet werden muß, und somit ein Einsatz nach der deutschen Patentanmeldung P 43 03 219.2 beschriebenen Kaltluft-Kältemaschinenanlage aufgrund der mit der Wasserausscheidung verbundenen Nachteile mit erheblichen Schwie rigkeiten verbunden wäre. This means that the air in the air treatment plant must be dried continuously, and thus an insert according to the German patent application P culties 43 03 219.2-described cold air refrigerating machine system due to the associated with the excretion of water disadvantages with significant Schwiering would be connected.

Ziel der Erfindung ist es, die auf Wärmepumpen-Betrieb umschalt bare Kaltluft-Kältemaschine mit einer als geschlossenes Kanalsy stem ausgeführten aktiven Isolierung zu koppeln. The aim of the invention is to couple the heat pump at operating Shift bare cold air cooling machine with a stem as a closed Kanalsy executed active insulation.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine auf Wärmepumpenbetrieb um schaltbare Kaltluft-Kältemaschine als Luftaufbereitungsanlage zum Zweck der ganzjährigen Klimatisierung von Räumen, insbesondere von Reisezugwagenräumen, mit einer aktiven Isolierung so zu koppeln, daß ihre Luftaufbereitung in einem geschlossenen Prozeß ohne stofflichen Kontakt mit der Umgebungsluft und die Aufbereitung der in den zu klimatisierenden Raum direkt einzublasenden Zuluft gleichzeitig nach einem offenen Prozeß erfolgen kann, ohne daß beide Luftmasseströme in stofflichen Kontrakt treten können. The object of the invention is to provide an in heat pump mode to switchable cold air cooling machine as an air treatment plant for the purpose of year-round air conditioning of rooms, in particular for passenger cars spaces to couple with an active insulation so that their air treatment in a closed process without material contact with the ambient air, and the preparation of directly blown into the room to be conditioned supply air can be performed by an open process simultaneously without the two air mass flows can occur contract in material.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 1 näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment according to FIG. 1.

In der auf Wärmepumpenbetrieb umschaltbaren zweistufigen Kalt luft-Kältemaschine - bestehend aus dem von der Luftentspan nungsturbine 9 direkt angetriebenen Vorverdichter 1 , den Drei wegeventilen 2 , 4 , 11 und 16 , dem Zwischen-Wärmeübertrager 3 , dem motorgetriebenen Hauptverdichter 5 , den Vierwegeventilen 6 und 8 , dem Feuchtigkeitsabscheider 10 , dem Lüfter 17 zum Luft massestromausgleich, dem Wärmeübertrager 12 für Zuluftabkühlung oder -erwärmung, dem Ablüfter 19 und Zuluftlüfter 18 sowie aus dem regenerativen Wärmeübertrager 20 Fortluft-Zuluft - wird Luft 14 für die aktive Isolierung im Kühlbetrieb gekühlt und im Heizbetrieb erwärmt, wobei sie ohne stofflichen Kontakt mit der Umgebung einen geschlossenen Prozeß durchläuft und Zuluft 21 in einem offenen Prozeß gekühlt oder erwärmt. In the switchable to heat pump mode two-stage cold air cooling machine - composed of the cycle turbine of the Luftentspan 9 directly driven supercharger 1, the three-way valves 2, 4, 11 and 16, the intermediate heat exchanger 3, the motor-driven main compressor 5, the four-way valves 6 and 8, the moisture separator 10, the fan 17 for air mass flow rate compensation, the heat exchanger 12 for Zuluftabkühlung or -erwärmung, the exhaust fan 19 and supply fan 18 and from the regenerative heat exchanger 20 the exhaust air-supply air - 14 cooled air for the active insulation in cooling operation and in the heated heating operation, whereby they contact with the environment by running without material a closed process and supply air 21 cooled in an open process or heated.

Im Kühlbetrieb wird die Luft in dem Kanalsystem 14 einer aktiven Isolierung mit Umgebungsdruck am Austritt 15 aus der aktiven Isolierung des Mantelsystems vom Vorverdichter 1 abgesaugt. In the cooling operation, the air in the duct system 14 of an active insulation with ambient pressure is sucked out of the active insulation of the sheath system of the supercharger 1 at the outlet 15 °. Mit den Dreiwegeventilen 11 und 16 und dem Lüfter 17 wird der in der Kaltluft-Kältemaschine gekühlte Luftmassestrom für die aktive Isolierung nach energetischen Gesichtspunkten optimal einge stellt. With the three-way valves 11 and 16 and the fan 17 the cooled in the cold air chiller air mass flow for the active insulation by energetic point is optimally is inserted. Dieser optimale Luftmassestrom gelangt vom Vierwegeventil 8 in den Vorverdichter 1 , wo er auf einen Zwischendruck verdich tet und dabei erwärmt wird. This optimum mass air flow passes from the four-way valve 8 in the supercharger 1, where he tet compaction to an intermediate pressure and is heated. Bei Stellung des Dreiwegeventils 2 von Vorverdichter 1 nach Zwischen-Wärmeübertrager 3 gelangt die Luft in den Zwischen-Wärmeübertrager 3 , wo sie mit Umgebungsluft, mit Außenluft 23 gekühlt wird. At position of the three-way valve 2 of supercharger 1 after intermediate heat exchanger 3, the air enters into the intermediate heat exchanger 3 where it is cooled by ambient air with outside air 23rd Über das von Zwischen-Wärmeüber trager 3 nach Hauptverdichter 5 gestellte Ventil 4 gelangt die Luft in den motorgetriebenen Hauptverdichter 5 , der sie auf den maximalen Prozeßdruck verdichtet. Via the transformer of intermediate heat 3 supplied by main compressor 5 valve 4, the air enters the motor-driven main compressor 5 which compresses it to the maximum process pressure. Die bei diesem Druck erwärmte Luft gelangt bei der Stellung Hauptverdichter 5 nach Haupt-Wärme übertrager 7 des Vierwegeventils 6 zum Haupt-Wärmeübertrager 7 , in dem die unter maximalen Prozeßdruck stehende Luft mit Außenluft 23 wieder zurückgekühlt wird. The heated in this compressed air enters at the position of the main compressor 5 to the main heat exchanger 7 of the four-way valve 6 to the main heat exchanger 7, in which the standing under maximum process pressure air is returned again cooled with outside air 23rd Über das von Haupt- Wärmeübertrager 7 nach Luftentspannungsturbine 9 eingestellte Vierwegeventil 8 gelangt die Luft in die Luftentspannungsturbine 9 , in der sie auf nahezu Umgebungsdruck entspannt und dabei unterhalb der Temperaturen der Außenluft 23 abgekühlt wird. Via the main heat exchanger 7 of set for air expansion turbine 9 four-way valve 8, the air passes into the air expansion turbine 9, where it is expanded and thereby cooled below the temperatures of the outside air 23 to near ambient pressure. Die Leistung der Luftentspannungsturbine 9 wird zum Antrieb des Vorverdichters 1 genutzt, mit dem sie auf einer Welle angeordnet ist. The performance of the air expansion turbine 9 is used to drive the supercharger 1, with which it is arranged on a shaft. In der Anfahrphase kann in dem Feuchtigkeitsabscheider 10 aus der Luft ausscheidendes flüssiges Kondensat gesammelt werden. In the start retiring liquid condensate can be collected in the moisture separator 10 from the air. Über das von Feuchtigkeitsabscheider 10 nach Dreiwegeventil 11 geschaltete Vierwegeventil 6 gelangt die gekühlte und getrocknete Luft über das Dreiwegeventil 11 , den Wärmeübertrager 12 und den Eintritt 13 mit Umgebungsdruck in das Kanalsystem 14 der aktiven Isolierung des zu klimatisierenden Raumes 24 . Over that of moistures 10 connected to three-way valve 11 four-way valve 6, the cooled and dried air passes through the three-way valve 11, the heat exchanger 12 and the inlet 13 at ambient pressure in the channel system 14 of the active insulation of the room to be conditioned 24th In dem Wärme übertrager 12 läßt sich die Luft für die aktive Isolierung auf den gewünschten Wert nachwärmen, wobei gleichzeitig die in den Raum 24 einzublasende Zuluft 21 nachgekühlt wird. In the heat exchanger 12, the air for the active insulation to the desired value reheating can, at the same time the be injected into the space 24 air is aftercooled 21st Vor Eintritt in den Wärmeübertrager 12 wird die Zuluft 21 über den regenerativen Wärmeübertrager 20 für die Fortluft-Zuluft mit Hilfe des Zuluftlüfters 18 aus der Umgebung angesaugt. Before entering the heat exchanger 12, the supply air is drawn 21 through the regenerative heat exchanger 20 for the exhaust air-air supply with the aid of supply fan 18 from the surroundings. Im Wärmeübertrager 20 wird sie mit der Abluft 22 , die mit dem Abluftlüfter 19 aus dem Raum 24 abgesaugt wird, vorgekühlt. In the heat exchanger 20, it is pre-cooled with the exhaust air 22 which is sucked by the exhaust fan 19 from the room 24th Die thermische Aufbereitung der Zuluft 21 erfolgt so gegenüber der Außenluft 23 in einem offenen Prozeß. The thermal conditioning of the supply air 21 is carried out as compared with the outside air 23 in an open process.

Im Heizbetrieb arbeitet die Kältemaschine als Wärmepumpe. In heating mode, the chiller operates as a heat pump. An dem Austritt 15 wird die Luft aus der aktiven Isolierung beim Umgebungsdruck abgesaugt. The air is extracted from the active insulation at ambient pressure at the outlet 15 °. Mit dem Ventil 16 , dem Lüfter zum Luft massestromausgleich 17 und dem Dreiwegeventil 11 läßt sich der in der Wärmepumpe zu erwärmende Luftmassestrom für die aktive Isolierung nach energetischen Gesichtspunkten optimal einstellen. Mass flow balancing with the valve 16, the fan for the air 17 and the three-way valve 11 can be optimally adjusted in the heat pump to be heated is air mass flow for the active insulation according to energy aspects. Bei Stellung Dreiwegeventil 16 nach Luftentspannungsturbine 9 des Vierwegeventils 8 gelangt der optimal eingestellte Luftmassestrom in die Luftentspannungsturbine 9 . At position three-way valve 16 to the air expansion turbine 9 of the four-way valve 8 of the optimally adjusted air mass flow into the air expansion turbine. 9 In ihr wird die Luft unterhalb Umgebungsdruck entspannt und dabei unter die Umgebungstemperatur abgekühlt. In it, the air is expanded below ambient pressure and cooled to below the ambient temperature. In der Anfahrphase wird in dem Feuchtigkeitsabscheider 10 aus der Luft ausscheidendes flüssiges (oder festes) Kondensat gesammelt. In the start retiring from the air liquid (or solid) Condensate is collected in the moisture trap 10 degrees. Über das von Feuchtigkeitsabscheider 10 nach Haupt- Wärmeübertrager 7 gestellte Vierwegeventil 6 gelangt die in der Luftentspannungsturbine 9 abgekühlte Luft in den Haupt-Wärmeüber trager 7 , in dem sie Umgebungsluft, der Außenluft 23 Wärme ent zieht und sich dabei erwärmt. Over that of moistures 10 supplied to the main heat exchanger 7 four-way valve 6, the 9 cooled air in the air expansion turbine enters the main heat exchanger 7, where they ambient air, the outside air draws 23 heat ent and heated. Über das von Haupt-Wärmeübertrager 7 nach Vorverdichter 1 gestellte Vierwegeventil 8 wird die Luft vom Vorverdichter 1 angesaugt und auf einen noch unterhalb des Umgebungsdruckes liegenden Zwischendruck vorverdichtet und erwärmt. About the provided by the main heat exchanger 7 to the supercharger 1 four-way valve 8, the air is sucked in from the supercharger 1 and pre-compacted to a still lying below the ambient pressure intermediate pressure and heated. Durch die von Vorverdichter 1 nach Hauptverdichter 5 eingestellten Dreiwegeventile 2 und 4 gelangt die vorgewärmte Luft direkt in den motorgetriebenen Hauptverdichter 5 . By the set of supercharger 1 by the main compressor 5 three-way valves 2 and 4 the preheated air enters directly in the motor-driven main compressor. 5 Dieser verdichtet die Luft bei gleichzeitiger weiterer Erwärmung wieder auf Umgebungsdruck und fördert sie über das von Hauptverdichter 5 nach Dreiwegeventil 11 gestellte Vierwegeventil 6 , durch das Dreiwegeventil 11 , den Wärmeübertrager 12 und durch den Einlaßkanal, den Eintritt 13 in das Kanalsystem 14 der aktiven Isolierung. This compresses the air with a simultaneous further heating again to ambient pressure and conveys it via the provided by the main compressor 5 after three-way valve 11 four-way valve 6 through the three-way valve 11, the heat exchanger 12 and through the inlet passage, the inlet 13 in the duct system 14 of the active insulation. Im Wärmeübertrager 12 wird die Luft auf eine aus energetischer Sicht optimale Temperatur zurückgekühlt und dabei die Zuluft 21 nachgewärmt. In the heat exchanger 12, the air is cooled down to an optimal temperature in terms of energy, while the supply air reheated 21st Vorgewärmt wird diese mit dem Zuluftlüfter 18 aus der Umgebung angesaugte Außenluft 23 im regenerativen Wärmeübertrager 20 , in dem die mit dem Abluftlüfter 19 aus dem Raum 24 abgesaugte Abluft 22 abgekühlt wird, so daß die thermische Aufbereitung der Zuluft 21 auch im Heizbetrieb in einem offenen Prozeß erfolgt. This is preheated with the ventilation air fan 18 from the surroundings sucked outside air 23 in the regenerative heat exchanger 20, in which the exhausted with the exhaust fan 19 from the space 24 air 22 is cooled, so that the thermal conditioning of the supply air 21 also in the heating operation in an open process he follows.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Vorverdichter 1 supercharger
2 Dreiwegeventil 2 three-way valve
3 Zwischen-Wärmeübertrager 3 intermediate heat exchanger
4 Dreiwegeventil 4 three-way valve
5 Hauptverdichter 5 main compressor
6 Vierwegeventil 6 Four-way valve
7 Haupt-Wärmeübertrager 7 the main heat exchanger
8 Vierwegeventil 8 four-way valve
9 Luftentspannungsturbine 9 air expansion turbine
10 Feuchtigkeitsabscheider 10 moistures
11 Dreiwegeventil 11 three-way valve
12 Wärmeübertrager 12 heat exchanger
13 Einritt 13 Einritt
14 Kanalsystem 14 channel system
15 Austritt 15 outlet
16 Dreiwegeventil 16 three-way valve
17 Lüfter 17 fan
18 Zuluftlüfter 18 ventilation air fan
19 Abluftlüfter 19 Exhaust Fans
20 Wärmeübertrager 20 heat exchanger
21 Zuluft 21 supply air
22 Abluft 22 exhaust
23 Außenluft 23 outside air
24 Raum. 24 space.

Claims (7)

1. Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-System mit geschlossener und offener Luftaufbereitung, gekennzeichnet dadurch , daß das Kanalsystem ( 14 ) einer aktiven Isolierung, die einen zu klimatisierenden Raum ( 24 ) vollständig oder teilweise einhüllt, mit einer auf Wärmepumpenbetrieb umschaltbaren zweistufigen Kaltluft-Kältemaschine - bestehend aus einem von einer Luft entspannungsturbine ( 9 ) direkt angetriebenen Vorverdichter ( 1 ), einem Zwischen-Wärmeübertrager ( 3 ), einem motorgetriebenen Haupt verdichter ( 5 ), einem Feuchtigkeitsabscheider ( 10 ), einem Haupt- Wärmeübertrager ( 7 ), einem Wärmeübertrager ( 12 ) für Zuluft abkühlung oder -erwärmung sowie einem Abluft- und Zuluftlüfter ( 19 und 18 ) - so gekoppelt ist, daß die Luft der aktiven Isolierung ohne stofflichen Kontakt mit der Umgebungsluft, der Außenluft ( 23 ) in einem geschlossenen Prozeß, gleichzeitig aber die in den zu klimatisierenden Raum ( 24 ) einzublasende Zuluft ( 21 ) mit dem Wärmeübert 1. Cold-air refrigerating machine and heat pump system with closed and open air treatment, characterized in that the channel system (14) of an active insulation comprising a fully air-conditioned room (24) and partially envelops, with a switchable to heat pump mode two-stage cold air cooling machine - consisting of a from an air expansion turbine (9) directly driven supercharger (1), an intermediate heat exchanger (3), a motor-driven main compressor (5), a moisture separator (10), a main heat exchanger (7), a heat exchanger (12) for supply air cooling or -erwärmung and an exhaust air and ventilation air fan (19 and 18) - is coupled so that the air of the active isolation without any material contact with the ambient air, the outside air (23) in a closed process, while the to be blown into the room to be conditioned (24) supply air (21) with the Wärmeübert rager ( 12 ) für Zuluftabkühlung oder -erwärmung und dem Abluft- und Zuluftlüfter ( 19 und 18 ) in einem offenen Prozeß aufbereitet werden kann, wobei mit zwei Vierwegeventilen ( 6 und 8 ) ein Umschalten vom Kühlen zum Heizen beider Luftströme der aktiven Isolierung und der Zuluft ( 21 ) möglich ist. Interrogator (12) can be prepared for Zuluftabkühlung or -erwärmung and the exhaust air and ventilation air fan (19 and 18) in an open process, wherein two four-way valves (6 and 8), switching from cooling to heating of both air currents of the active insulation and supply air (21) is possible.
2. Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-System mit geschlossener und offener Luftaufbereitung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß mit einem regenerativen Wärmeübertrager ( 20 ) für die Fortluft-Zuluft der Luftmassestrom der in den Raum ( 24 ) einzublasenden Zuluft ( 21 ) durch die Abluft ( 22 ) aus dem Raum ( 24 ) vorgekühlt bzw. vorgewärmt wird. 2. cold air refrigerating machine and heat pump system with closed and open air preparation according to claim 1, characterized in that with a regenerative heat exchanger (20) for the exhaust air supply air to the air mass flow of the blown into the space (24) supply air (21) through the is exhaust air (22) pre-cooled from the space (24) and preheated.
3. Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-System mit geschlossener und offener Luftaufbereitung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß mit einem Lüfter ( 17 ) zum Luftmas sestromausgleich und mit zwei Dreiwegeventilen ( 11 und 16 ) der in der Kaltluft-Kältemaschine oder Wärmepumpe für das Kanalsystem ( 14 ) der aktiven Isolierung im Sommer oder Winter aufzubereitende Luftmassestrom nach energetischen Gesichtspunkten optimal eingestellt werden kann. 3. cold air refrigerating machine and heat pump system with closed and open air preparation according to claim 1 and 2, characterized in that with a fan (17) sestromausgleich to the air mass and having two three-way valves (11 and 16) of the cold-air refrigerator or heat pump the active insulation in summer or winter reprocessed air mass flow can be optimally adjusted for energy point for the duct system (14).
4. Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-System mit geschlossener und offener Luftaufbereitung nach Ansprüchen 1 bis 3, ge kennzeichnet dadurch, daß im Wärmepumpenbetrieb der Anlage mit zwei Dreiwegeventilen ( 2 und 4 ) der Luftmassestrom für die aktive Isolierung um den Zwischen-Wärmeübertrager ( 3 ) vorbeigeführt und somit nicht zwischengekühlt wird. 4. Cold air-refrigerating machine and heat pump system with closed and open air treatment according to claims 1 to 3, ge is characterized in that in heat pump mode of the system with two three-way valves (2 and 4) of the air mass flow for the active insulation around the intermediate heat exchanger (3 ) and is therefore not passed between cooled.
5. Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-System mit geschlossener und offener Luftaufbereitung nach Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß im Wärmepumpenprozeß die Erwärmung der Zuluft ( 21 ) zusätzlich mit einer nach dem Wärmeübertrager ( 12 ) für Zuluftabkühlung oder -erwärmung angeordneten elektri schen Zusatzheizung zuluftseitig vorgesehen wird. 5. cold air refrigerating machine and heat pump system with closed and open air treatment according to claims 1 to 4, characterized in that rule in the heat pump process, the heating of the supply air (21) additionally having disposed for Zuluftabkühlung or -erwärmung after the heat exchanger (12) electri additional heating is provided supply air.
6. Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-System mit geschlossener und offener Luftaufbereitung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufheizung der Zuluft ( 21 ) nach Vorwärmung in dem regenerativen Wärmeübertrager ( 20 ) für die Fortluft-Zuluft nur mit einer elektrischen Heizung erfolgt, wozu der Massestrom der Zuluft ( 21 ) mit Hilfe zweier zusätzlicher Dreiwegeventile an dem Wärmeübertrager ( 12 ) für Zuluftabkühlung oder -erwärmung vorbeigeführt wird und somit die Luft für die aktive Isolierung nicht nachgekühlt wird. 6. cold air refrigerating machine and heat pump system with closed and open air preparation according to claim 5, characterized in that the heating of the supply air (21) after preheating in the regenerative heat exchanger (20) is carried out for the exhaust air supply air with an electric heater, for which the mass flow of the supply air (21) is passed with the help of two additional three-way valves to the heat exchanger (12) for Zuluftabkühlung or -erwärmung and thus the air for the active insulation is not subsequently cooled.
7. Kaltluft-Kältemaschinen-Wärmepumpen-System mit geschlossener und offener Luftaufbereitung nach Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Anlage über den Lüfter ( 17 ) zum Luftmassestromausgleich und den Dreiwegeventilen ( 11 und 16 ), über die Masseströme der Außenluft ( 23 ) der Zwischen- Wärmeübertrager ( 3 ), Haupt-Wärmeübertrager ( 7 ) und Wärmeüber trager ( 20 ), mit den Dreiwegeventilen ( 2 und 4 ), mit einem dem Wärmeübertrager ( 12 ) nachgeschaltetem Heizaggregat sowie mit einem drehzahlverstellbaren motorgetriebenen Hauptverdichter ( 5 ) lastabhängig geregelt werden kann. 7. cold air refrigerating machine and heat pump system with closed and open air treatment according to claims 1 to 6, characterized in that the system via the fan (17) for the air mass flow balance and the three-way valves (11 and 16), the mass flows of the outside air (23 exchanger) of the intermediate heat exchanger (3), the main heat exchanger (7) and heat (20), depending on the load by the three-way valves (2 and 4), with the heat exchanger (12) downstream heating unit and with a variable-speed motor-driven main compressor (5) can be controlled.
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