DE60128827T2

DE60128827T2 - Umkehrbares system zur wiederegwinnung von wärmeenergie

Info

Publication number: DE60128827T2
Application number: DE60128827T
Authority: DE
Inventors: Patrick Colin; Jean-Luc Maire
Original assignee: REVEL AIR
Current assignee: REVEL AIR
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2021-11-10
Also published as: ES2288525T3; ATE364161T1; FR2816697A1; AU2002223048A1; DK1337793T3; EP1337793A1; WO2002039033A1; DE60128827D1; CY1106844T1; FR2816697B1; EP1337793B1; PT1337793E

Description

Die Erfindung betrifft ein reversibles System für die Rückgewinnung durch Entnahme und die Weiterleitung von Wärmeenergie zwischen wenigstens zwei verschiedenen Medien, z.B. zwischen der Umgebung und einem Wohn-, Arbeits-, Lager- oder einem beliebigen anderen Ort, welcher einer Zufuhr von Wärme oder Kälte bedarf, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches System ist aus der US 5 937 663 A bekannt.
Der Wärmebedarf eines Wohn-, Arbeits- oder anderen Raums während einer Kälteperiode lässt sich vereinfacht zusammenfassen als eine Wärmemenge, die zur Erwärmung der Luft bestimmt ist, sowie eine andere, kleinere Wärmemenge, die zur Erwärmung des Brauchwassers bestimmt ist. Letztere unterliegt je nach der Anzahl an Personen, die warmes Brauchwasser verbrauchen oder indirekt einen solchen Bedarf erzeugen, starken Schwankungen.
Während des Sommers fällt die zum Heizen bestimmte Energie fort, während die für das Brauchwasser bestimmte Menge an Wärmeenergie nur in geringfügigem Maße abnimmt.
In klimatisierten Räumlichkeiten tritt ein zusätzlicher Energieverbrauch auf. Dabei handelt es sich um den Entzug von Wärme aus Räumen, Büros oder Lokalitäten. Die entzogene Wärmemenge ist häufig verlorene Energie, da sie aus den Häusern oder Gebäuden nach außen abgegeben oder abgeführt wird.
Diese Wärme- und Kältemengen können von ein und derselben Energiequelle stammen, im allgemeinen elektrischer Energie, oder von mehreren Quellen unterschiedlichen Typs, z.B. einerseits von einem Brennstoff bzw. einem Heizkessel, andererseits von Elektrizität bzw. einer Klimaanlage.
Selbstverständlich wurden angesichts der erhöhten Energiepreise verschiedene Lösungen zur Einsparung ins Auge gefasst und angewandt.
Es handelt sich hierbei um Betriebsmodi und -dauern in Abhängigkeit von der Anzahl an Abnehmern bzw. Regelungswerten, aber auch um Energieeinsparungen aus der Rückgewinnung oder Entnahme von Wärme in einem frei und kostenlos zugänglichen äußeren Medium.
Auf diese Weise sind die Wärmepumpen in Erscheinung getreten.
Dabei handelt es sich um Kühlaggregate, welche die Wärme eines Mediums in ein anderes weiterleiten, wobei sie als Trägermedium ein Kühlfluid verwenden, das durch aufeinanderfolgende Phasen von Kompression und Druckminderung von einem gasförmigen Zustand in einen flüssigen Zustand überführt wird und umgekehrt.
Um darüber hinaus die Klimatisierung von Räumen, Büros, Lokalitäten oder anderen Örtlichkeiten zu erzielen, wurden reversible Anlagen mit Wärmepumpe konstruiert und angewandt (siehe die US 5 074 120 A ).
So wird gegenwärtig das bei Fußbodenheizungsanlagen in die Geschossdecken integrierte Heizungsnetz dazu genutzt, im Sommer eine klimatisierende Abkühlung zu erzeugen.
Für die Wärmepumpen und die Energierückgewinnungseinheiten gilt eine als Leistungskoeffizient bezeichnete Kennzahl, welche beim energetischen Wirkungsgrad der Anlage eine Rolle spielt und daher auch die Erträge beeinflusst, die dadurch erzielt werden, dass teilweise ein kostenlos Wärme zur Verfügung stellendes Medium zur Versorgung genutzt wird.
Im Laufe der Jahre haben sich spezielle Wärmepumpen-Kompressoren in Bezug auf Zuverlässigkeit, gutem Wirkungsgrad und Kosten verbessert, wobei die Anlagen aufgrund dieser Tatsache leistungsfähiger geworden sind.
Dies gilt in gleicher Weise für die Wärmetauscher, wie Verdampfer oder Kondensatoren, deren Wirkungsgrad sich verbessert hat und deren Kosten sich verringert haben.
Was die anderen Teile von Rückgewinnungsanlagen mit Wärmepumpe betrifft, konnten jedoch lediglich geringe Erträge erzielt werden. Für die Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades stellen diese nur geringe Faktoren dar, die in jedem Fall nicht dazu ausreichen, erneut ein verstärktes Interesse an solchen Produkten hervorzurufen und den Markt wieder zu beleben.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Gesamtwirkungsgrad einer eine Wärmepumpe nutzenden An lagen zur Rückgewinnung von Wärmeenergie weiter zu verbessern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, diesen Gesamtwirkungsgrad bei einer reversiblen Ausgestaltung, bei welcher die Wärme aus Räumen und Lokalitäten entzogen wird, zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Wärme nicht mehr nach außen abgegeben, sondern für andere Bedarfsfälle genutzt, beispielsweise für die Erwärmung von Brauchwasser, Schwimmbadwasser oder für anderweitigen Erwärmungsbedarf oder gar zum Kochen.
Das erfindungsgemäße System zur Rückgewinnung und Weiterleitung von Wärme ist im Anspruch 1 definiert.
Das erfindungsgemäße System weist eine hohe Leistungsfähigkeit und insbesondere einen hervorragenden Wirkungsgrad auf.
Wie im Folgenden gezeigt, führen die Abwesenheit eines klassischen Drei- oder Vierwegeventils sowie das Vorhandensein nur eines einzigen Kompressors oder eines Hauptkompressors, dem als Ersatz für den Hauptkompressor wenigstens ein zweiter Kompressor zugeordnet ist, zu einer merklichen Verbesserung infolge einer Minderung von Verlusten.
Im Übrigen wird der Gesamtwirkungsgrad durch verschiedene spezielle Funktionssteuerungs- und Regelungsarten weiter verbessert.
Überdies bringt die Gegenwart eines speziellen Multifunktions-Phasentrennners eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und eine Verbesserung des Wirkungsgrads mit sich.
Schließlich stellen die Mehrzahl an geeichten und ferngesteuerten Ventilen sowohl im Winter- als auch im Sommermodus einen außergewöhnlich reibungslos ablaufenden Betrieb sicher.
Die Verwendung von besonders leistungsfähigen Plattenwärmetauschern zur Weiterleitung von Energie zu den Gebrauchskreisen erhöht den Wirkungsgrad und die Schnelligkeit der Weiterleitung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 ein Basisschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems;
2 ein Basisschaltbild der Erfindung in der sogenannten Winterkonfiguration, d.h. Wärmeenergie wird zum Heizen und für warmes Brauchwasser verbraucht;
3 ein Basisschaltbild in der sogenannten Sommerkonfiguration, d.h. wenn der Heizkreis der Räume und Lokalitäten im Abkühlmodus arbeitet;
4 ein Basisschaltbild eines vereinfachten Systems für kleine Anlagen in seiner sogenannten Winterkonfiguration;
5 ein Basisschaltbild eines vereinfachten Systems für kleine Anlagen in seiner sogenannten Sommerkonfiguration;
6 ein Basisschaltbild eines vereinfachten Systems mit nur einem Kompressor in seiner sogenannten Winterkonfiguration; und
7 ein Basisschaltbild eines vereinfachten Systems mit nur einem Kompressor in seiner sogenannten Sommerkonfiguration.
Gemäß den Schaltbildern sind die verschiedenen Zustände des Kühlfluids folgendermaßen dargestellt:

– volle schwarze Pfeile für das Fluid im flüssigen Zustand;
– doppelte weiße Pfeile für das Fluid im gasförmigen Zustand und unter Hochdruck stehend;
– einfache weiße Pfeile für das Fluid im gasförmigen Zustand und unter Niederdruck stehend.

Nachstehend ist zunächst der Aufbau des Basisschaltbilds eines erfindungsgemäßen reversiblen Systems beschrieben (1) und sodann seine Funktionsweise, einerseits allein im Erwärmungsmodus (2) und andererseits im Mischmodus der Abkühlung und Erwärmung von Brauchwasser oder dergleichen (3), was einem Betrieb im Sommer entspricht.
Das erfindungsgemäße Rückgewinnungssystem weist einen Kühlkreis auf, der gebildet ist von einem reversiblen Luftwärmetauscher EA, welcher von einem von einem Wärmetauscher-Ventilator VE ausgelösten Luftstrom durchquert ist und anschließend verschiedene Komponenten umfasst, zu welchen ein ferngesteuertes, geeichtes Ventil VC1, ein Phasentrenner S und ein Hauptkompressor CP gehören, der parallel geschaltet allein oder mit wenigstens einem als Ersatz des Hauptkompressors CP verwendeten Sekundärkompressor CS angeordnet ist. Der Hauptkompressor CP versorgt einen nicht re versiblen, mit teilweiser oder vollständiger Kondensation enthitzenden Primärwärmetauscher EP zur Weiterleitung der gesamten oder eines Teils der Wärme in Richtung eines Gebrauchskreises für die Erwärmung von Brauchwasser ECS.
Der alleinige oder der Hauptkompressor CP ist hinsichtlich seiner Größe und seiner Ausgestaltung für eine gegebene Anlage derart ausgelegt, dass er im Sommer nicht zu leistungsstark ist, wobei berücksichtigt ist, dass im Winter ergänzende Energie durch eine andere Energiequelle bzw. durch den oder die Sekundärkompressoren CS zugeführt werden kann.
Die Ausgänge der Kompressoren CP und CS sind in einem dem Primärwärmetauscher EP nachgeschalteten gemeinsamen Punkt AV miteinander verbunden, von welchem mehrere Abzweige ausgehen, die mehreren Gebrauchskreisen im Erwärmungsmodus oder im Abkühlmodus entsprechen. Diese Verbindung ist auf diesem Niveau zum Zwecke der Umleitung des Stroms des oder der Sekundärkompressoren CS realisiert, damit nicht ein Energieverlust in Form eines Druckabfalls auftritt, welchen EP erzeugen würde, wenn er von einem zu großen und an diesem Punkt ungenutzten gasförmigen Strom durchquert würde.
Zur Veranschaulichung von drei Verwendungsmöglichkeiten sind drei Abzweige dargestellt, z.B. ein erster zur Verwendung im Erwärmungsmodus durch nicht reversible Endeinheiten, wie Radiatoren, ein Schwimmbad, Gebläsekonvektoren, Lufterhitzer, ein zweiter zur Verwendung durch kaltes oder warmes Wasser nutzende reversible Endeinheiten, wie Fußbodenheizungen, Gebläsekonvektoren, Lufterhitzer, und ein dritter zu derselben Verwendung wie der zweite.
Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der erste Abzweig aus einer direkten Verbindung mit einem nicht reversiblen Sekundärwärmetauscher ES1 mit Rückführung zu einem Druckminderungs- und Trennblock BDS über L1 durch ein ferngesteuertes geeichtes Ventil VC2 gebildet. Der Gebrauchskreis, welcher am Ausgang des Sekundärkreises dieses Wärmetauschers ES1 abzweigt, wird durch einen in dem Warmwasserkreis angeordneten Zirkulator P1 aktiviert.
Der zweite Abzweig setzt sich in paralleler Weise zusammen aus einerseits einer Klappe C4, gefolgt von einem ferngesteuerten geeichten Ventil VC3, welches von dem gemeinsamen Punkt AV ausgeht, andererseits einem weiteren ferngesteuerten geeichten Ventil VC4, das vom Ausgang von VC1 ausgeht und in den Eingang eines reversiblen Wärmetauscher ES2 mündet. Der Ausgang von ES2 ist über L2 mit dem Druckminderungs- und Trennblock BDS verbunden. Der Gebrauchskreis des Sekundärkreises von ES2 wird durch eine Pumpe P2 aktiviert, welche im Warmwassergebrauchskreis angeordnet ist.
Der dritte Abzweig endet am Eingang eines weiteren reversiblen Sekundärwärmetauschers ES3, ausgehend von zwei ferngesteuerten geeichten Ventilen, wobei das eine, VC5, von VC1 ausgeht und das andere, VC6, von dem gemeinsamen Punkt AV ausgeht.
Ein Hilfsabzweig, der aus einem ferngesteuerten geeichten Umgehungsventil VC7, gefolgt von einer Klappe C5 gebildet ist, ist in Form eines Bypasses zwischen AV und dem Ausgang von ES3 angeordnet. Dieser ist über L3 mit dem Druckminderungs- und Trennblock BDS verbunden. Der Gebrauchskreis von ES3 wird durch eine Pumpe P3 aktiviert, welche im Gebrauchskreis angeordnet ist.
Mittels eines ferngesteuert umschaltbaren geeichten Ventils VC8, das zwischen dem Luftwärmetauscher EA und den Wärmetauschern EP und ES1 angeordnet ist, können im Sommerbetrieb die Wärmetauscher EP und ES1 mit Wärme versorgt oder kann im Winterbetrieb der Wärmetauscher EA enteist werden.
Die ferngesteuerten geeichten Ventile VCn sind beispielsweise nach Art eines Magnetventil ausgebildet. Aufgrund Ihrer Mehrzahl kann der dem verlangten Kreis entsprechende, zu versorgende Wärmetauscher ESn ausgewählt werden, so dass von einem außergewöhnlich reibungslos und optimiert ablaufenden Betrieb profitiert werden kann, wodurch eine erhöhte Einsparung erzielt wird.
Es versteht sich von selbst, dass die Anzahl der geeichten Ventile sowie die der Wärmetauscher nicht begrenzt ist.
So kann beispielsweise der reversible Wärmetauscher ES2 im Kühlmodus arbeiten, während sich ES3 im Erwärmungsmodus befindet und ES1 stillsteht. Dies stellt freilich nur ein Beispiel dar, da die Kombinationen vielfältig sind.
Was den Kreis für das warme Brauchwasser ECS betrifft, so besteht dieser üblicherweise aus einem Warmwassertank BEC, der von einem Heizkreis versorgt wird, welcher aus einem Zirkulator P4 und einem thermostatischen Ventil VTA, dessen Betrieb von einem am Ausgang von EP angeordneten Temperaturfühler CAP gesteuert wird, gebildet ist. Die Anschlüsse des Kaltwasserzulaufs bzw. des Warmwasserablaufs des Tanks BEC sind als G1 bzw. G2 bezeichnet.
Die Schaltbilder der 1, 2 und 3 schließen in ihrem oberen Bereich mit dem Druckminderungs- und Trennblock BDS ab, an welchem die Leitungen L1, L2 und L3 der die Wärmetauscher ES1, ES2 und ES3 umfassenden Abzweige enden und von bzw. an welchem drei Verbindungen L4, L5, L6 zunächst mit den Kompressoren CP und CS und sodann mit dem Ein- und Ausgang des reversiblen Luftwärmetauschers EA ausgehen bzw. ankommen.
Der Druckminderungs- und Trennblock BDS umfasst den Phasentrenner S und drei thermostatische Druckminderer D1, D2 und D3, die von außen egalisiert sind. D3 ist zudem ein elektrisch gesteuerter Druckminderer. Bei den beiden ersteren D1 und D2 handelt es sich jeweils um Druckminderer für den Sommerbetrieb und beim letzteren D3 um einen Druckminderer für den Winter- oder Mischbetrieb. Alle Druckminderer sind jeweils über eine Rückschlagklappe C1, C2 und C3 umgehbar. Der von seiner Klappe C1 umgangene Druckminderer D1 ist in Reihe mit dem Ausgang über L2 des Wärmetauschers ES2 angeordnet. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der Ausgang des Druckminderers D1 mit D2, mit S sowie mit VC2 und somit über L1 mit ES1 verbunden.
Der Ausgang von ES3 gelangt über die Leitung L3 zum Eingang des Druckminderers D2 und der Rückschlagklappe C2, welche über ihr anderes Ende mit der Phasentrenneinheit S verbunden ist. Der Eingang des Druckminderers D2 ist mit C1 am Eingang von D1 und mit S verbunden.
Die Druckminderer D1, D2 und D3 sind von thermostatischen Druckminderern gebildet. Sie werden über die Temperatur geregelt, die auf dem Niveau ihrer jeweiligen Kolben B1, B2 und B3 gemessen wird, welche z.B., wie in der Zeichnung dargestellt, in Wirkverbindung mit den Leitungen des Kühlkreises montiert sind, in welchen das Kühlfluid zirkuliert. Diese Kolben erfassen die Temperatur, die das Kühlfluid an dem Punkt besitzt, an welchem sie montiert sind.
Der Druckminderer D3 ist ein besonderer thermostatischer Druckminderer. An seinem Kolben B3 ist ein Widerstand R von 10 bis 50 Watt montiert, der durch einen zwischen CP und EP angeordneten, regelbaren Thermostat ThR unter Spannung gesetzt wird. Er ist dazu vorgesehen, den Kolben B3 zu erhitzen, um die weiteste Öffnung des Druckminderers D3 zu bewirken.
Nachstehend ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems zur Rückgewinnung und Weiterleitung von Wärme unter Bezugnahme auf die Schaltbilder erläutert. Zur besseren Veranschaulichung und Vereinfachung sind im Folgenden verschiedene Punkte des Kreises definiert, wobei der Buchstabe N gefolgt von einer Ziffer verwendet wird.
Diese Punkte Nn erscheinen nur in den 2 und 3, welche die jeweilige Funktionsweise veranschaulichen: den Betrieb im Wintermodus, also den Heizbetrieb, bzw. den Betrieb im Sommermodus, also den Betrieb der Abkühlung und Erwärmung von Brauchwasser oder dergleichen, das nicht zum Heizen verwendet wird.
Es sei zwischen den Punkten N1 und N2 unterschieden, welche am Ausgang des Hauptkompressors CP bzw. am Ausgang des Primärwärmetauschers EP benachbart zu CAP angeordnet sind.
Es sind des Weiteren die folgenden Punkte erkennbar:

– N3 am Ausgang des Wärmetauschers ES3 hinter der Verbindungsstelle mit dem Abzweig VC7-C5;
– N4 am Eingang/Ausgang des Phasentrenners S in der Leitung L6;
– N5 zwischen den Kolben B1 und B2;
– N6 in der Leitung L4 zwischen B3 und dem Eingang der Kompressoren CP und CS;
– N7 am Eingang/Ausgang des Phasentrenners S in der Leitung L5; und
– N8 am Eingang/Ausgang des Wärmetauschers EA in der Leitung L6.

Sämtliche dieser Punkte markieren die charakteristischen Stellen des Kreislaufs, wodurch sich die Funktionsweise leichter beschreiben lässt.
Die Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems zur Rückgewinnung von Wärmeenergie erfordert die spezielle Beschreibung zweier Ausbildungen, jeweils einer für seine beiden Hauptbetriebsmodi, nämlich: den Heizmodus alleine (Winterbetrieb), den Mischmodus ohne Heizung, dafür aber mit Abkühlung (Sommerbetrieb).
Das Funktionsprinzip ist für verschiedene Leistungsstärken identisch und unabhängig von der Anzahl an Wärmetauschern, Kompressoren oder von der Art bzw. der Erstreckung des externen Mediums der Rückgewinnung oder der Abführung sowie von dem Trägermedium.
Das Funktionsprinzip gilt insbesondere auch im Falle eines alleinigen Kompressors.
Winterbetrieb:
Der Winterbetrieb beinhaltet die Erwärmung von Räumen und Lokalitäten sowie von Brauchwasser.
Üblicherweise wird Wärme mittels eines reversiblen Luftwärmetauschers EA, der die Funktion eines Verdampfers erfüllt, z.B. aus der Luft entnommen, um in die Gebrauchskreise weitergeleitet zu werden.
Zu diesem Zweck wird als Transportmittel ein Kühlfluid verwendet, bei dem ein erster Zustandswechsel es ermöglicht, eine aus einem Liefermedium entnommene Wärmemenge mitzuführen, um sie über Gebrauchskreise, die von den Wärmetauschern mit diesem Kühlfluid ausgehen, in ein Empfangsmedium weiterzuleiten.
Der Winterbetrieb entspricht den folgenden konstanten Zuständen:

– die Druckminderer D1 und D2 sind geschlossen;
– EA arbeitet als gefluteter Verdampfer;
– der Warmwassertank BES wird von Vorwärmwasser mit Begrenzung der teilweisen Kondensation in EP durch VTA durchquert;
– wenigstens einer der Wärmetauscher ES1, ES2, ES3 ist in Betrieb.

Weist ein beliebiger der Wärmetauscher EP, ES1, ES2, ES3 einen Wärmebedarf auf, so wird der Hauptkompressor CP in Betrieb gesetzt und zugleich der Zirkulator P4 für die Erwärmung des Brauchwassers.
Ist die Leistungsstärke des Hauptkompressors CP unzureichend, so werden einer oder mehrere Sekundärkompressoren CS oder eine externe Wärmequelle entsprechend der Höhe des Bedarfs zur Funktionsablösung aufgerufen.
Der momentane Bedarf wird jeweils durch die Feststellung eines Mangels an Leistungsstärke erkannt, welcher durch eine zu große Abweichung zwischen der errechneten Wassertemperatur und der erzeugten Wassertemperatur definiert ist.
Weist der Wärmetauscher EP einen Wärmebedarf auf, so sind CP, P4 und VE in Betrieb. Das geeichte Ventil VC7 ist nur in dem Fall geöffnet, dass es sich bei EP um den einzigen in Betrieb befindlichen Wärmetauscher handelt.
Was den Heizkreis für das Brauchwasser betrifft, so hält VTA die Temperatur des Heizwassers für den Tank BEC auf einem Mindestwert, z.B. von 45°C. Der Kolben oder Messfühler CAP dieses Ventils VTA ist auf der Ausgangsrohrleitung des Primärkreises von EP angeordnet, um die Enthitzerfunktion dieses Wärmetauschers zu optimieren, welcher von dem einzig von dem Kompressor CP her kommenden Hochdruckgastrom durchquert wird. VC1 ist geöffnet, um die Rückgewinnung der über die Leitungen L5, L4 von EA her kommenden Wärme zu ermöglichen.
Die anderen Wärmetauscher können einen Wärmebedarf aufweisen.
Weist ES1 einen Wärmebedarf auf, so sind CP, P1 und VE in Betrieb. VC2 ist geöffnet, um einen Empfang der von EP her kommenden Wärme im Wärmetauscher ES1 zu ermöglichen. ES1 wird vom dem von CP und gegebenenfalls von CS kompri mierten Hochdruckgastrom durchquert. ES1 empfängt einen Gasstrom, der mehr oder minder enthitzt oder teilweise kondensiert ist, in Abhängigkeit von dem Wärmebedarf auf dem Niveau des Sekundärkreises von EP, d.h. dem Wärmebedarf des VTA und P4 enthaltenden Primärheizkreises für das Brauchwasser.
Weist der Wärmetauscher ES2 einen Wärmebedarf auf, so sind CP, P2 und VE in Betrieb und ist VC3 geöffnet, damit ES2 das komprimierte gasförmige Kühlfluid empfängt und die Wärmezufuhr sicherstellt.
Der Wärmetauscher EP enthitzt den Hochdruckgastrom bzw. erzeugt gar eine partielle Kondensation des Stroms in Abhängigkeit von der Regelung seines Wärmebedarfs durch VAT. VC1 ist geöffnet, damit die von EA her kommende Wärme zugeführt werden kann.
Weist der Wärmetauscher ES3 einen Wärmebedarf auf, so sind CP, P3 und VE in Betrieb und ist VC6 geöffnet, um es dem Gasstrom des Kühlfluids zu ermöglichen, in den Wärmetauscher ES3 einzudringen.
Der Hauptwärmetauscher EP wird von dem kühlenden Hochdruckgastrom durchquert, welchen er in Abhängigkeit von dem Wärmebedarf enthitzt oder gar teilweise kondensiert.
Dieser Vorgang ist bei einer Temperatur, z.B. von 45°C, begrenzt, welche nicht zwingend einer vollständigen Kondensation entspricht.
In allen Fällen wird bei dieser Betriebsart der Kühlstrom, nachdem er durch den Phasentrenner S geflossen ist, von D3 in Abhängigkeit von der auf dem Niveau seines Kolbens B3 gemessenen Temperatur entspannt, wobei D1 und D2 geschlossen sind.
VC7 wird systematisch geschlossen, falls einer der Wärmetauscher ES1, ES2 oder ES3 einen Wärmebedarf aufweist.
überschreitet die Temperatur des gasförmigen Kühlfluids auf dem Niveau des Punktes N1 z.B. 90°C, so wird der elektrische Widerstand R zur zusätzlichen Anregung des Kolbens B3 mit einer Leistung von 10 bis 50 Watt durch einen Steuerkreis unter Spannung gesetzt, welcher von einem an N1 angeordnetem einstellbaren Thermostat ThR betätigt wird.
Diese Funktion hat zum Ziel, den Betrieb der Kompressoren in einem Bereich sinnvoller Temperaturwerte zu halten, in welchem der Wirkungsgrad optimal ist.
Die Erwärmung des Kolbens B3 ruft die weiteste Öffnung des Druckminderers D3 hervor, was einen Abfall der Temperatur des gasförmigen Kühlfluids auf dem Niveau von N1 nach sich zieht, um die Anlage innerhalb der Grenzen eines normales Betriebes zu halten.
Bei dieser Funktion handelt es sich um eine Neuerung, denn sie macht es möglich, selbst im Falle einer erhöhten Kompression infolge einer niedrigen Außentemperatur sowie eines erhöhten Wärmebedarfs durch den Warmwasserkreis auf dem Niveau von N1 eine schwache Überhitzung aufrechtzuerhalten, und dies bei einer identischen Regelung des Druckminderers.
Funktion des Phasentrenners S:
Bei dem Phasentrenner S, wie er vorliegend verwendet wird, handelt es sich um eine speziell für diesen Aufbau konstruierte Komponente. Er erfüllt die folgenden vier Hauptfunktionen:

– er stellt zunächst mittels Schwerkraft sicher, dass die Druckminderer mit Kühlfluid im flüssigen Zustand versorgt werden;
– er erhöht die Menge des Fluides im flüssigen Zustand in dem reversiblen Luftwärmetauscher EA, indem er die Flüssigkeit an dem Punkt N4 abkühlt, d.h. vor ihrem Eintritt in den Druckminderer D3, indem er die noch nicht verdampfte Flüssigkeit verdampft und indem er durch Wärmeaustausch zwischen der unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit, welche heiß ist, und dem unter Niederdruck stehenden Fluidstrom mit 90°C, welcher kalt ist, die Überhitzung des Fluides am Punkt N5 erhöht. Auf diese Weise kann der Wärmetauscher EA als gefluteter Wärmetauscher arbeiten;
– der Wirkungsgrad von EA als Verdampfer wird durch die Tatsache erhöht, dass am Punkt N7 am Eingang von S ein nicht verdampftes Kühlfluid zur Verfügung steht, dank der Austauschkapazität von S, welche die Verdampfung der verbleibenden kalten Flüssigkeit ermöglicht, denn EA enthält somit mehr Fluid im flüssigen Zustand. Der Massenstrom des VC1 durchquerenden Fluides wird für einen gleichen Druckabfall auf diesem Niveau ebenfalls erhöht, da ein Teil des Stromes flüssig ist. Die auf diesem Niveau auftretenden Verluste sind somit vernachlässigbar;
– er ermöglicht es, über eine Volumenreserve zu verfügen, die erforderlich ist, um das flüssige Fluid einzulagern oder auszulagern, um die unterschiedlichen Betriebsmodi der Anlage zu kompensieren;
– er ermöglicht es, die Zuleitungen von Fluid im flüssigen Zustand bei der Ansaugung der Kompressoren zu vermeiden oder zumindest zu begrenzen, dank seiner Wärmeträgheit, die durch seine Größe und seine Ausgestaltung bestimmt ist – wobei er jedoch eine sehr schwache Überhitzung in Höhe des Verdampfers aufrechterhält. Diese Überhitzung, die als die Temperaturdifferenz zwischen N4 und N5 definiert ist, wird durch eine geeignete Einstellung der Steuerung des Druckminderers auf den kleinstmöglichen Wert eingerichtet. Es wird z.B. eine Überhitzung von 10°C angestrebt.

Die Gesamtbedeutung eines Vorhandenseins dieses Phasentrenners S im Kreis des Kühlfluids ist somit ersichtlich, dessen Gegenwart zugleich eine vor Druckstößen schützende Flasche, eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme zwischen der Hochdruckflüssigkeit und dem Niederdruckgas zur Erhöhung des Wirkungsgrads des reversiblen Luftwärmetauschers EA, einen Schutz der Kompressoren CP und CS und einen Zweistromflüssigkeitsbehälter darstellt.
Der Phasentrenner S ist nach Art eines Tauchrohres in einer Flüssigkeitsreserve ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt seines Tauchrohres größer als die Zuleitung, um den Wärmeaustausch zu optimieren und die Verdampfung der letzten Tropfen von Kühlfluid zu ermöglichen, welche in dem gasförmigen Niederdruckfluid enthalten sind.
Sommerbetrieb (3):
Der Sommerbetrieb nutzt die reversible Eigenschaft des Systems, denn es besteht in dieser Klimaperiode ein Bedarf, die jeweiligen Räume und Lokalitäten herunterzukühlen. Es handelt sich um eine gemischte Betriebsart, denn das Erfordernis, Brauchwasser zu erwärmen, besteht weiterhin ebenso wie gegebenenfalls das Wasser eines Schwimmbades komplett oder teilweise zu erwärmen.
Er ist gekennzeichnet durch:

– die Umkehr des Stromes in den reversiblen Sekundärwärmetauschern;
– den Betrieb der Druckminderer D1 und D2;
– den Betrieb von EA als Kondensator;
– den Betrieb wenigstens eines der reversiblen Sekundärwärmetauscher als Verdampfer.

Sonderfall: nur warmes Brauchwasser
In diesem Fall wird keiner der Sekundärwärmetauscher S1, ES2 und ES3 von dem Kühlfluid durchquert, sei es dass der Strom umgeleitet ist oder sei es, dass das in Serie geschaltete Ventil in den Eintrittskreis geschlossen ist.
Es befindet sich lediglich der Hauptwärmetauscher EP in Betrieb. Sinkt die Temperatur in dem Tank für das warme Brauchwasser BEC, die von dessen thermostatischer Sonde STh erfasst wird, unter die Solltemperatur, so setzen sich der Zirkulator P4 des Heizkreises sowie der Hauptkompressor CP in Betrieb.
Der Ventilator VE des Luftwärmetauschers EA läuft zur gleichen Zeit an wie CP.
CP verdrängt das im heißen Gaszustand und unter hohem Druck, z.B. bei 20 bar und 70°C, befindliche Kühlfluid.
In Ni, d.h. am Eingang von EP, steht ein überhitztes Gas zur Verfügung, welches sich im Primärkreis des Wärmetauschers EP enthitzt und dann kondensiert und seine Wärme an das Wasser des VTA und P4 enthaltenden Heizkreises weitergibt.
In diesem Fall ist kein zusätzlicher Kreis für den Gebrauch der Wärme vorhanden; man kann sich daher im Wärmetauscher EP eine vollständige Kondensation erlauben. Das Kühlfluid verflüssigt sich und man gewinnt darüber hinaus die Kondensationswärme zurück.
Indes können selbst bei vollständiger Kondensation Blasen in der austretenden Flüssigkeit verbleiben, welche dann nach Durchquerung von VC7, C5 und C2 von dem Phasentrenner S behandelt wird, der mit Schwerkraft arbeitet.
Die Flüssigkeit fließt anschließend in den Druckminderer D3, aus dem sie in Form einer flüssigen und dampfförmigen Phase wieder austritt, um in den Wärmetauscher EA einzutreten, wo sie verdampft wird.
In dem gesamten Rückgewinnungssystem wird angestrebt, dass die Temperaturdifferenz des externen Mediums, im Allgemeinen Luft, zwischen den beiden Seiten der Gruppe des reversiblen äußeren Wärmetauschers EA möglichst gering sei, z.B. 3°C, und es wird angestrebt, dass der Durchsatz möglichst groß sei.
Daraus ergibt sich der bedeutende Vorteil einer weniger häufig erforderlichen Enteisung am Wärmetauscher EA, da eine geringere Entfeuchtung erfolgt als bei einem herkömmlichen System.
Es sei darauf hingewiesen, dass maximal drei Enteisungen pro Tag notwendig sind, selbst wenn es sehr kalt ist.
Die Regelschleife für den VTA und P4 aufweisenden Heizkreis macht es möglich, in EP ein Enthitzungs- und Kondensationsniveau einzurichten, das sich nach dem Mittelwert des Bedarfes richtet.
Die von ThR ausgehende Regelung durch R spielt ebenfalls eine Rolle, indem sie die Temperatur des gasförmigen Kühlfluids im Ausgang des Kompressors CP begrenzt.
Normalfall:
Es handelt sich um den Mischfall, bei dem die Räume und Lokalitäten abgekühlt werden und bei dem ein Bedarf an warmem Wasser fortbesteht.
Es werden verwendet:

– EP für das warme Brauchwasser;
– ES1 nicht reversibler Wärmetauscher für das Erwärmen des für eine anderweitige Nutzung vorgesehenen Wassers, z.B. das Wasser eines Schwimmbades;
– ES2 und/oder ES3 reversible Wärmetauscher für das Abkühlen der Räume und Lokalitäten.

In dem Fall, dass ES2 einen Kältebedarf aufweist, befindet sich CP in Betrieb und sind die Ventile VC8 und VC4 geöffnet. Der Strom von gasförmigem und unter Hochdruck stehendem Kühlfluid durchquert EP, wo eine Enthitzung und gegebenenfalls eine teilweise oder vollständige Kondensation stattfindet, sofern das Brauchwasser eine Temperatur besitzt, welche unter der für das Innere des Tanks BEC vorgesehenen Solltemperatur liegt; sodann durchquert der Strom EA über VC8. Auf diesem Niveau befindet sich VE nur in Betrieb, wenn die in N2 gemessene Temperatur höher ist als eine vorbestimmte Temperatur, z.B. 65°C. In diesen Fällen ist der Wärmebedarf auf dem Niveau von EP und/oder ES1 jeweils gleich null.
Nach Kondensation in EA durchquert der Strom im flüssigen Zustand S über C3 und durchquert sodann D1, wo er entspannt wird. ES2 wird von dem flüssigen Kühlfluid niedriger Temperatur durchquert, welches verdampft; sodann durchquert dieser Strom in der Gasform VC4, um nach dem Passieren von S von CP angesaugt zu werden.
In dem Fall, dass ES3 einen Kältebedarf aufweist, befindet sich CP in Betrieb und sind die Ventile VC8 und VC5 geöffnet. Der Strom von gasförmigem und unter Hochdruck stehendem Kühlfluid durchquert EP, wo eine Enthitzung und gegebenenfalls eine teilweise oder vollständige Kondensation stattfindet, wenn das Brauchwasser eine Temperatur besitzt, welche unter der Solltemperatur von beispielsweise 65°C liegt; sodann durchquert der Strom EA über VC8. Auf diesem Niveau befindet sich VE nur in Betrieb, wenn die an N2 gemessene Temperatur eine Temperatur ergibt, die höher ist als der ausgewählte vorbestimmte Wert. In diesen Fällen ist der Wärmebedarf auf dem Niveau von EP und/oder ES1 jeweils gleich null.
Der Strom durchquert S im flüssigen Zustand über C3 und durchquert sodann D2, wo er entspannt wird. ES3 wird von dem flüssigen Kühlfluid niedriger Temperatur durchquert, welches verdampft. Anschließend durchquert dieser Strom VC6 in der Gasform, um nach dem Passieren von S von CP angesaugt zu werden.
In dem oben beschriebenen Abkühlmodus gewinnt ES1 die Wärmeenergie des Systems zurück, wenn das Ventil VC2 geöffnet ist. Letzteres ist nur in dem Fall geöffnet, in welchem der Thermostat, der es steuert, einen Wärmebedarf aufweist.
ES1 gewinnt die Restwärme des aus EP austretenden Stroms in dem Fall zurück, in welchem ES1 einen Wärmebedarf aufweist, wobei dann das Ventil VC8 geschlossen und VE nicht in Betrieb gesetzt ist.
Beispielhaft sei im Sommer das Wasser im Bodenkreis mindestens 18°C warm und betrage die Verdampfungstemperatur im Primärkreis von ES2 oder ES3 etwa 12°C.
Im Sommer ist der Wirkungsgrad gut und es wird nur der Hauptkompressor CP benötigt.
Das System ist insbesondere deswegen wirtschaftlich, weil die aus den Räumen und Lokalitäten entzogene Wärme nur teilweise durch EA nach außen abgegeben wird, wobei die Differenz dem Bedarf einer Erwärmung von Brauchwasser oder Schwimmbadwasser dient.
Enteisung:
Der im Wintermodus als Verdampfer genutzte Luftwärmetauscher EA kann vereisen, d.h. sich mit einer Eisschicht überziehen. Während das Eis ein gutes Wärmedämmmittel ist, stellt der Eispanzer eine ernsthafte Behinderung für den ordnungsgemäßen Betrieb des Wärmetauschers dar.
Es besteht daher ein Anlass, eine Enteisung vorzunehmen, sobald das Eis die äußeren Strukturen des äußeren Wärmetauscher EA bedeckt.
Zum Enteisen sind der Kompressor CP zu trennen, alle Ventile zu schließen und der Ventilator VE auszuschalten.
Das VC8 Umkehrventil wird eine kurze Zeit lang (etwa eine Minute) geöffnet.
Das gesamte Kühlfluid im gasförmigen Zustand kondensiert nun am kältesten Punkt des Kreises, d.h. an den Innenwänden des Wärmetauschers EA.
Die Enteisung beginnt, bleibt jedoch ungenügend.
Anschließend wird in den Kühlmodus übergegangen. Hierzu wird der Zyklus erneut umgekehrt, um die Wärme des Heizvorgangs zu nutzen, was eine vollständige Enteisung sicherstellt.
Ein kompletter Enteisungszyklus dauert nicht länger als drei Minuten und selbst bei großer Kälte sind nicht mehr als drei Enteisungsvorgänge erforderlich.
Vereinfachte Variante:
Die 4 und 5 betreffen eine vereinfachte Variante für eine kleine Anlage, wie sie z.B. für ein kleines freistehendes Einfamilienhaus nach Art eines Pavillons vorgesehen ist.
Sie umfasst die folgenden grundlegenden Elemente und Bestandteile:

– den reversiblen Luftwärmetauscher EA mit dem externen Medium und seinem Ventilator VE;
– einen Hauptkompressor CP und gegebenenfalls einen als Ersatz von CP verwendeten Sekundärkompressor CS;
– einen nicht reversiblen Hauptwärmetauscher EP für die Weiterleitung der Wärme hin zu einem Gebrauchskreis zur Erwärmung von Brauchwasser ECS in einem Tank BEC mit Temperatursonde STh mittels eines Kreises, der einen Zirkulator P4 und ein thermostatisches Ventil VTA einschließt, welches von einem am Ausgang des Wärmetauschers EP angeordneten Fühler CAP gesteuert ist;
– einen alleinigen Sekundärwärmetauscher ES3, reversibel oder nicht, der mittels eines Zirkulators P3 einen Heizkreis der Räume und Lokalitäten versorgt;
– einen Druckminderungs- und Trennblock BDS mit einem Phasentrenner S und zwei thermostatischen Druckminderern D1 und D3 mit wärmeempfindlichen Kolben B1 und B3, die durch Rückschlagklappen C1 und C3 umgangen werden, von welchen einer D1 für den Sommer im Umkehrbetrieb und der andere D3 für den Winter im Heizbetrieb vorgesehen ist;
– die folgenden geeichten Ventile:
– VC1 Hauptventil,
– VC5 Rückkehrventil,
– VC6 Heizwärmetauscherventil,
– VC5 Umleitungsventil,
– VC8 Umkehrventil.

Die Funktionsweise ist ebenfalls vereinfacht:
Winterbetrieb:
In der Funktionsweise des Winterbetriebs (4) arbeitet der Wärmetauscher EA als Verdampfer, der oder die Kompressoren CP, CS empfängt/empfangen durch VC1 das verdampfte Kühlfluid, dieses durchquert den Phasentrenner S und wird von CP – gegebenenfalls mit Hilfe von CS – komprimiert, z.B. auf 20 bar bei 70°C. Es durchquert anschließend den Primärkreis des Wärmetauschers EP, wo es in Abhängigkeit von dem jeweiligen Bedarf, der durch den Thermostat STh des Tanks BEC ausgedrückt wird, welcher das Ventil VTA des Kreises ausgehend von CAP steuert, enthitzt und mehr oder minder teilweise kondensiert wird.
Das enthitzte und teilweise kondensierte Fluid setzt sodann unter Passieren durch VC6 seine Kondensation im Primärkreis des reversiblen Wärmetauschers ES3 weiter fort, um dadurch die restliche transportierte Wärme, z.B. mittels eines Zirkulators P3, in einen zum Heizen verwendeten Kreis weiterzuleiten.
Das kondensierte Kühlfluid durchquert anschließend den Phasentrenner S des Druckminderungs- und Trennblocks BDS, wobei es C1 durchquert, um sich in D3 zu entspannen und in dem Luftwärmetauscher ES wieder in den flüssigen und entspannten Zustand überführt zu werden, wo es verdampft, wobei es die dessen Abmessungs- und Funktionsmerkmalen entsprechende Wärmemenge mit sich nimmt.
Er ist zu diesem Zweck dafür vorgesehen, unter Nutzung eines hinreichend geringen Temperaturunterschiedes zwischen den beiden Seiten des Wärmetauschers EA zu arbeiten, um eine weniger häufige Enteisung zu erfordern.
Das im gasförmigen Zustand befindliche Kühlfluid gelangt über VC1 zum Eingang der Kompressoren und zirkuliert in der vorstehend beschriebenen Weise in dem Kreis.
Der Kolben B3 von D3 kann mittels eines Widerstandes R geringer Stärke ausgehend von den Temperaturwerten des Kühlfluids am Ausgang des Hauptkompressors CP erwärmt werden, so dass er in einen thermostatischen Druckminderer zur externen Egalisierung für eine Temperatur des Kühlfluids am Ausgang von CP, die einen vorgegebenen Schwellenwert von beispielsweise 90°C übersteigt, umgewandelt wird.
Auf diese Weise steht eine zusätzliche Regelung durch Spitzenbegrenzung zur Verfügung.
Sommerbetrieb:
In der Funktionsweise des Sommerbetriebs (5) erfolgen die Erzeugung von Warmwasser und die Regelung dessen Heizkreises auf die gleiche Weise wie vorstehend erläutert.
Das verdampfte Fluid durchquert vom Ausgang des reversiblen Wärmetauschers E3 her kommend VC5 und versorgt den einzig in Betrieb befindlichen Kompressor CP.
Tatsächlich beinhaltet die Funktion des Abkühlens der Räume und Lokalitäten einen Übergang von Wärme des Sekundärkreises des Wärmetauschers ES3 zu seinem Primärkreis und somit deren Weiterleitung in den Kühlkreis.
Dieser als Verdampfer arbeitende Wärmetauscher ES3 führt die Wärme dadurch ab, indem das Kühlfluid im gasförmigen Zustand austritt, um in CP komprimiert zu werden und der Erwärmung des Brauchwassers zu dienen.
Ist der Erwärmungsbedarf des Brauchwassers jeweils abgedeckt, so wird über EP keine Wärme mehr entnommen. Das gasförmige Kühlfluid nimmt nun den Weg durch VC8 zur Kondensation im äußeren Wärmetauscher EA. Flüssig wieder aus EA austretend und unter Passieren von C3 S durchquerend wird es durch Passieren von D1 dort entspannt.
Nachdem es den Phasentrenner S passiert hat, gelangt es im flüssigen Zustand wieder in den Primärkreis des Wärmetauschers ES3, wo es unter Wegnahme von Wärme verdampft, und kehrt – da VC6 geschlossen ist – über VC5 zum Eingang von CP zurück.
Das System kann im Kurzschluss betrieben werden, wenn der Bedarf des Kreises des warmen Brauchwassers ECS an Wärme hoch ist, d.h. ohne den äußeren Wärmetauscher EA zur Freisetzung von Wärme zu verwenden. Unter diesen Bedingungen wird die gesamte mittels ES3 zurückgewonnene Wärme genutzt, wobei dass es sich als unzweckmäßig erweist, sie durch EA nach außen abzuführen.
In diesem Fall sind die Betriebsbedingungen derart, dass das Kühlfluid im Primärkreis von EP vollständig kondensiert wird, von wo es im flüssigen Zustand wieder austritt, VC6 durchquert, flüssig am Eingang des Primärkreises von ES3 ankommt und S durchquert, wo es verdampft und zum Eingang des Kompressors CP zurückkehrt.
Oder aber das Kühlfluid passiert den Phasentrenner S vor seinem Eintritt in den Primärkreis von ES3, um es dadurch von gegebenenfalls vorhandenen Gasblasen zu befreien.
Diese vereinfachte Ausführungsform genügt den Bedürfnissen eines freistehenden Einfamilienhauses nach Art eines Pavillons in zufriedenstellender Weise.
Variante mit nur einem Kompressor:
Im Falle einer Ausführungsvariante mit nur einem Kompressor, die in den 6 und 7 dargestellt ist, bleibt das Schaltbild praktisch identisch dem gemäß 4 und 5. Es wird durch das Nichtvorhandensein des Kompressors CS vereinfacht. Diese Variante wird von den Ansprüchen nicht abgedeckt.
Die Funktionsweise ist ebenfalls praktisch identisch.
Sie unterscheidet sich lediglich durch das Nichtvorhandensein eines sekundären Kompressors CS.
Es sei daher in diesem Zusammenhang auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Selbstverständlich ist es möglich, sich – weiter vereinfacht – ein nicht reversibles System vorzustellen, bei welchem kein Umkehrventil vorhanden ist.

Claims

Reversibles System zur Rückgewinnung und Weiterleitung von Wärme mit hohem Wirkungsgrad für die Erwärmung von Brauchwasser und Schwimmbadwasser sowie für die Erwärmung und Klimatisierung von Räumen, Büros und Lokalitäten oder anderen Örtlichkeiten, unter Einsatz einer Wärmepumpe, welche einen Kühlkreis umfasst, in welchem ein Kühlfluid im flüssigen oder gasförmigen Zustand zirkuliert, der von einem reversiblen äußeren Wärmetauscher mit einem externen Medium zur Entnahme oder Lieferung von Wärme, wenigstens einem Kompressor (CP, CS), wenigstens einem Druckminderer (D1, D2, D3) und verschiedenen Gebrauchskreisen von inneren Wärmetauschern gebildet ist, wobei das reversible System zur Rückgewinnung und Weiterleitung von Wärme mit hohem Wirkungsgrad dadurch gekennzeichnet ist, dass es ebenfalls umfasst: – wenigstens einen Hauptkompressor (CP), welcher im Bedarfsfall durch wenigstens einen Sekundärkompressor (CS) ergänzt ist, der als Ersatz für den Hauptkompressor (CP) verwendet wird; – einen nicht reversiblen inneren Hauptwärmetauscher (EP) für die Erwärmung des Brauchwassers, welcher am Ausgang des Hauptkompressors (CP) angeordnet ist; – innere Sekundärwärmetauscher (ES1, ES2, ES3), welche in Stufen angeordnet sind und von welchen wenigstens ein reversibler Wärmetauscher für die Lieferung oder die Entnahme von Wärme an oder von einem Gebrauchskreis vorgesehen ist; – einen Druckminderungs- und Trennblock (BDS) mit einem Phasentrenner (S), der die Funktionen einer Antistoßheberflasche, eines Wärmetauschers zwischen der Hochdruckflüssigkeit und dem Niederdruckgas, einer Funktion eines Zweistromflüssigkeitsbehälters miteinander vereint, und weiterhin mit wenigstens zwei Druckminderern, von welchen ein Druckminderer (D3) für den Winterbetrieb vorgesehen ist, und schließlich mit wenigstens einem weiteren Druckminderer (D1) oder (D2) für den umgekehrten Sommerbetrieb; – einen reversiblen äußeren Wärmetauscher (EA), welcher in dem Kühlkreis als Quelle oder Ableitung von Wärme und in einem externen Medium zur Entnahme oder Lieferung von Wärme angeordnet ist; und – eine Mehrzahl an geeichten Ventilen (VCn), welche ferngesteuert sind, um die Zweigkreise im Hinblick auf den reversiblen Betrieb zu isolieren.
Reversibles System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckminderer (D3) ein thermostatischer Druckminderer mit externem Ausgleich ist, dessen thermosensibles Element oder Kolben (B3) mit der Leitung, welche die Kompressoren mit Kühlfluid versorgt, in Kontakt angeordnet und durch einen elektrischen Widerstand (R) erwärmt ist, welcher von einem Wärmefühler (ThR) gesteuert ist, wenn die Temperatur des Kühlfluids am Ausgang des Hauptkompressors (CP) größer ist als ein bestimmter Sollwert.
Reversibles System nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der Steuerung des thermostatischen Druckminderers (D3) durch den Widerstand (R) etwa 90°C beträgt.
Reversibles System nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreis des Hauptwärmetauschers (EP) einen Heizkreis des Brauchwassers in einem Tank (BEC) versorgt.
Reversibles System nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkreis des Heißwassertanks (BEC) ein einstellbares thermostatisches Ventil (VTA), welches von der Temperatur des heißen Braucheassers gesteuert ist, und einen Zirkulator (P4) umfasst, wobei der Kreis den Tank (BEC) durchsetzt.
Reversibles System nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (VTA) von einem Wärmefühler gesteuert ist, welcher die Temperatur des Brauchwassers in dem Tank (BEC) misst.
Reversibles System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Wärmetauscher ein Luftwärmetauscher (EA) ist, welcher in dem Luftstrom angeordnet ist, der von einem Ventilator (VE) erzeugt wird.
Reversibles System nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturunterschied des Luftstroms vor und hinter dem Wärmetauscher (EA) gering ist.
Reversibles System nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturunterschied des Luftstroms in der Größenordnung von einigen Graden Celsius beträgt.
Reversibles System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftwärmetauscher (EA) ein reversibler Wärmetauscher ist, welcher je nach Fallgegebenheiten einen Verdampfer oder Kondensator darstellt.
Reversibles System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftwärmetauscher im Winter als gefluteter Verdampfer verwendet wird.
Reversibles System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrenner (S) von einer derartigen Größe und Ausgestaltung ist, dass er eine Wärmeträgheit aufweist, welche es ermöglicht, die Zuleitungen von Kühlfluid im flüssigen Zustand bei der Ansaugung des oder der Kompressoren zu vermeiden oder zu begrenzen.
Reversibles System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrenner (S) nach Art eines Tauchrohres in einer Flüssigkeitsreserve ausgebildet ist.
Reversibles System nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Tauchrohres des Phasentrenners (S) größer ist als die Zuleitung, um den Wärmeaustausch zu optimieren und eine Verdampfung der letzten Tropfen von Kühlfluid, welche in dem gasförmigen Niederdruckfluid enthalten sind, zu ermöglichen.
Reversibles System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkompressor (CP) vorrangig ist, wobei der oder die Sekundärkompressor(en) (CS) ergänzend aufrufbar sind.
Reversibles System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe und die Merkmale des Hauptkompressors (CP) derart gewählt sind, dass er bei einer gegebenen Anlage im Sommer nicht zu leistungsstark ist, wobei er im Winter durch einen oder mehrere Hauptkompressor(en) ergänzt ist.
Reversibles System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkompressor (CP) der einzige Kompressor der Anlage ist, wobei die Energie gegebenenfalls durch eine Zufuhr von Wärmeenergie, welche von einem anderen Mittel stammt, ergänzt ist.
Reversibles System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptwärmetauscher (EP) als Enthitzer mit teilweiser oder vollständiger Kondensation verwendet wird.