DE69632060T2 - Klimagerät - Google Patents

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DE69632060T2
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refrigerant
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heat
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Takeo Sakai-shi UENO
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Daikin Industries Ltd
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    • F24F5/0007—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 cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Klimagerät und betrifft im Besonderen ein Klimagerät, das Sekundärkältemittel verwendet.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Es ist ein herkömmliches Klimagerät mit zwei Kältemittelkreisen bekannt, d. h. ein Primärkältemittelkreis und ein Sekundärkältemittelkreis, wie in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung, Amtsblatt Nr. 62-238951, offenbart. Der Primärkältemittelkreis ist so gestaltet, dass ein Kompressor, ein erster wärmequellenseitiger Wärmetauscher, ein Druckminderungsmechanismus und ein erster benutzerseitiger Wärmetauscher in dieser Reihenfolge verbunden sind. Der Sekundärkältemittelkreis ist so gestaltet, dass eine Pumpe, ein zweiter wärmequellenseitiger Wärmetauscher und ein zweiter benutzerseitiger Wärmetauscher in dieser Reihenfolge verbunden sind.
  • Wärmeaustausch erfolgt zwischen dem ersten benutzerseitigen Wärmetauscher des Primärkältemittelkreises und dem zweiten wärmequellenseitigen Wärmetauscher des Sekundärkältemittelkreises. Der zweite benutzerseitige Wärmetauscher ist in einem Raum platziert und klimatisiert den Raum.
  • Probleme, die die Erfindung lösen soll
  • Bei dem vorgenannten Klimagerät ist es jedoch erforderlich, eine Pumpe zum Fördern von Kältemittel in dem Sekundärkältemittelkreis bereitzustellen. Des Weiteren müssen, um sowohl Kühl- als auch Heizbetrieb durchzuführen, flüssiges Kältemittel und Gaskältemittel zuverlässig gefördert werden, und daher ist es erforderlich, eine Pumpe für Flüssigkeit und eine Pumpe für Gas bereitzustellen. Des Weiteren erfordert die Pumpe für Gas große Leistung, und die Pumpe für Flüssigkeit muss so gestaltet sein, dass Gaskältemittel nicht dorthinein strömen kann.
  • Um die vorgenannten Probleme zu bewältigen, wird eine Technik vorgelegt, dass der Sekundärkältemittelkreis aus einem Naturumlauf-Kältemittelkreis gebildet wird. Wie in der offen gelegten japanischen Patentanmeldung, Amtsblatt Nr. 48-18843, offenbart wird, ist bei dem Naturumlauf-Kältemittelkreis ein Kondensator in einer höheren Position platziert, während ein Verdampfer in einer niedrigeren Position platziert ist, und der Kondensator und der Verdampfer sind durch eine Gasrohrleitung und eine Flüssigkeitsrohrleitung miteinander verbunden. Wärmeaustausch erfolgt zwischen dem ersten benutzerseitigen Wärmetauscher des Primärkältemittelkreises und dem Kondensator, um Kältemittel zu zirkulieren, und der Raum wird von dem Verdampfer gekühlt.
  • Die Verwendung des vorgenannten Naturumlauf-Kältemittelkreises erfordert sowohl einen Kältemittelkreis für Kühlbetrieb als auch einen Kältemittelkreis für Heizbetrieb. Im Besonderen ist es beispielsweise erforderlich, dass der Kondensator unter Kühlbetrieb an einer Dachfläche platziert wird, während der Verdampfer unter Heizbetrieb unterirdisch platziert wird und sowohl der Kondensator als auch der Verdampfer mit einem Innenraum-Wärmetauscher verbunden sind.
  • Dies macht das Rohrleitungssystem komplizierter, weshalb erhebliche Zeit und Anstrengung auf die Installierung aufgewendet wird.
  • JP 60171389 beschreibt eine Wärmeübertragungsvorrichtung, bei der Dampf, der in der Wärmeempfangseinheit erzeugt wurde, durch eine Rohrleitung zu einer Wärmestrahlungseinheit strömt, gekühlt und kondensiert wird, und dann strömt die kondensierte Flüssigkeit durch Rohrleitungen und das Öffnungs- und Schließventil davon in den Sammler. Ein thermoelektrisches Element wird verwendet, um den Sammler (21) zu heizen und den Sammler (22) zu kühlen, und der Innendruck des Sammlers (21) wird höher oder derselbe wie bei dem Sammler (22). Somit wird eine Antriebskraft erzeugt, um die Flüssigkeit in die Richtung von dem Sammler (21) zu dem Sammler (22) strömen zu lassen, und die Flüssigkeit in dem Sammler (21) wird durch eine Rohrleitung zu der Wärmeempfangseinheit zurück zirkuliert.
  • JP 05306849 beschreibt eine Mehrraum-Kühl-/Heizvorrichtung, die einen Wärmequellenort-Raumkühlkreislauf, einen Wärmequellenort-Raumheizkreislauf, ein Kältemittelför dereinheit-Umlaufventil, das in einem Verbindungsrohr, das eine Ablassöffnung mit einer Ansaugöffnung einer Kältemittelfördereinheit verbindet, bereitgestellt wird, eine Wärmequelleneinheit, eine Raumkühlhilfseinheit, eine Raumheizhilfseinheit und einen benutzungsseitigen Raumkühlkreislauf umfasst.
  • JP 07167461 beschreibt ein Kältemittelumlauf-Klimatisierungssystem, bei dem während des Heizens ein Kältemittel, das von einem Wärmetauscher einer Kältevorrichtung verdampft und erhitzt wird, durch einen Wärmeaustausch verflüssigt wird, wenn das Kältemittel durch den Wärmetauscher der Lüfterschlangeneinheit hindurchströmt.
  • JP 1107031 beschreibt ein Klimatisierungssystem für ein Gebäude, bei dem ein Eiswärmesammelbehälter als ein erster Wärmesammelbehälter dient, der eine Wärmequelle einer niedrigen Temperatur ist, und ein Heißwasserwärmesammelbehälter als ein zweiter Wärmesammelbehälter dient, der eine Wärmequelle mit einer hohen Temperatur ist. Die beiden Wärmesammelbehälter sind über Schwerkraft-Wärmerohrleitungen miteinander verbunden, die eine Doppelrohrleitung bilden, bei der der Außenumfang einer Kältemittelrohrleitung mit einer Kältemittel-Gasrohrleitung umgeben ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorgenannten Probleme gemacht und hat ihre Aufgabe darin, Kältemittel zu befähigen, ohne Verwendung einer Pumpe zum Fördern von Kältemittel zu zirkulieren und das Rohrleitungssystem zu vereinfachen.
  • [Offenbarung der Erfindung]
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es wurde ein Klimagerät dieser Erfindung nach dem Anspruch bereitgestellt, das, als eine Wärmequelle, einen Wärmespeicherkreis oder einen Kältekreislauf besitzt, Wärme von der Wärmequelle auf Sekundärkältemittel in einem Hauptkältemittelkreis (20) anwendet und dem Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) durch einen Heiz- oder einen Kühlbetrieb einer Kleinkältemaschine (40) eine Bewegungskraft verleiht. Dadurch wird der Raum durch einen benutzerseitigen Wärmetauscher (22) des Hauptkältemittelkreises (20) gekühlt oder geheizt. Dies stellt somit ein vereinfachtes Rohrleitungssystem bereit, da Kühl- und Heizbetrieb durch den Hauptkältemitteleinkreis (20) durchgeführt werden können.
  • Funktionsweisen
  • Wenn die Wärmequelleneinrichtung (30) und der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) des Hauptkältemittelkreises (20) in höheren Positionen platziert werden und der benutzerseitige Wärmetauscher (22) des Hauptkältemittelkreises (20) in einer niedrigeren Position platziert wird, wie bei der vierten und der elften Lösung, wird der Betrieb der Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung während des Kühlbetriebs gestoppt, so dass Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) natürlich zirkuliert.
  • Im Einzelnen erfolgt bei dem Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) ein Wärmetausch mit Kaltwärmewasser in dem kaltwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-C), um Kaltwärme von dem Kaltwärmewasser zu empfangen und dadurch zu flüssigem Kältemittel zu kondensieren. Da der kaltwärmequellenseitige Wärmetauscher (21-C) in einer höheren Position platziert ist, bewegt sich das flüssige Kältemittel auf Grund seines eigenen Gewichts nach unten, strömt in den benutzerseitigen Wärmetauscher (22) und verdampft darin zu Gaskältemittel. Die Zustandsänderung des Kältemittels von Flüssigkeit zu Gas dehnt das Volumen des Kältemittels so aus, dass das Kältemittel zu dem kaltwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-C), der sich in der höheren Position befindet, zurückkehrt. Das Kältemittel empfängt Kaltwärme von Kaltwärmewasser, um erneut zu kondensieren. Ein solcher Vorgang wird wiederholt.
  • Andererseits kann Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) während des Heizbetriebs nicht natürlich zirkulieren. Daher wird das Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) durch Antreiben der Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung zirkuliert. Im Besonderen erfolgt bei dem Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) ein Wärmetausch mit Heißwärmewasser in dem heißwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-H), um Heißwärme von dem Heißwärmewasser zu empfangen und dadurch zu Gaskältemittel zu verdampfen. Das Gaskältemittel strömt in den benutzerseitigen Wärmetauscher (22), um zu flüssigem Kältemittel zu kondensieren. Das flüssige Kältemittel strömt in die beiden Unter-Wärmetauscher (43, 44) der Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung.
  • Danach zirkuliert Unter-Kältemittel wiederholt so, dass es von dem Kompressor (41) abgelassen wird, in einem der Unter-Wärmetauscher (43, 44) kondensiert, sich in dem Expansionsmechanismus (4V) ausdehnt, in dem anderen Unter-Wärmetauscher (43, 44) verdampft und dann zu dem Kompressor (41) zurückkehrt. Der als Kondensator dienende Unter-Wärmetauscher (43, 44) erhitzt Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20), um den Druck des Kältemittels so zu erhöhen, dass das Kältemittel davon abgelassen wird, um eine Bewegungskraft zu erhalten.
  • Des Weiteren kühlt der als Verdampfer dienende Unter-Wärmetauscher (43, 44) Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20), um den Druck des Kältemittels so zu senken, dass flüssiges Kältemittel in den Unter-Wärmetauscher (43, 44) strömt. Das Ablassen und Einströmen des Kältemittels wird zwischen den beiden Unter-Wärmetauschern (43, 44) abwechselnd so wiederholt, dass flüssiges Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) im Wesentlichen fortgesetzt zu dem in der höheren Position befindlichen heißwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-H) zurückkehrt. Ein solcher Vorgang wird wiederholt.
  • Im Besonderen empfängt Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Kaltwärme von dem Kaltwärmewasserkreis (30-C) in dem kaltwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-H). Alternativ empfängt Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Kaltwärme von der Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle.
  • Des Weiteren empfängt Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Heißwärme von dem Heißwärmewasserkreis (30-H) in dem heißwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-H). Alternativ empfängt Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Heißwärme von der Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle.
  • Der benutzerseitige Wärmetauscher (22) des Hauptkältemittelkreises (20) ist in einer höheren Position platziert, und die Wärmequeileneinrichtung (30) und der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) des Hauptkältemittelkreises (20) sind in niedrigeren Positionen platziert. Entsprechend zirkuliert während des Heizbetriebs Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) natürlich. Andererseits wird während des Kühlbetriebs Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) durch Antreiben der Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung zirkuliert.
  • Der Hauptkältemittelkreis (20) kann so in dem Kühlkreislauf und dem Heizkreislauf hin- und herbewegbar betrieben werden, dass die Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung sowohl während des Kühl- als auch während des Heizbetriebs angetrieben wird, wodurch Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) zirkuliert wird.
  • Unter-Kältemittel in der Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung kann unter Verwendung des Kompressors (33) der Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle zirkuliert werden.
  • Kältemittel in der Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle kann in dem kaltwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-C) bzw. dem heißwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-H) so kondensiert und verdampft werden, dass Wärme wiedergewonnen wird.
  • Auswirkungen der Erfindung
  • Nach der vorliegenden Erfindung können, da eine Kraft zum Fördern von Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) durch Wärmeenergie der Wärmequelleneinrichtung (30) erzielt wird, der Kühl- und der Heizbetrieb unter Verwendung des Hauptkältemitteleinkreises (20) durchgeführt werden. Dies stellt ein vereinfachtes Rohrleitungssystem bereit und erleichtert des Weiteren die Installierung.
  • Des Weiteren kann, da Kältemittel durch Wärmeenergie ohne Verwendung von einer Pumpe oder Ähnlichem gefördert wird, Kältemittelförderung zuverlässig bei kleiner Leistung durchgeführt werden.
  • Des Weiteren kann, da die Wärmequelleneinrichtung (30), die eine große Hauptkältemaschine bildet, nur an einer Dachfläche oder Ähnlichem platziert werden kann, die Wartung von Schmieröl erleichtert werden. Dies reduziert Störungen auf Grund von Ölausfluss und Ähnlichem, wodurch eine erhöhte Zuverlässigkeit bereitgestellt wird.
  • Des Weiteren erhöht dies die Zuverlässigkeit, da verhindert wird, dass die Wärmequelleneinrichtung (30) Beanspruchung durch Lastwechsel in dem Raum ausgesetzt wird. Zum Beispiel muss, selbst wenn während des Kühlbetriebs flüssiges Kältemittel von dem benutzerseitigen Wärmetauscher (22) zu dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) zurückgeführt wird, kein Betrieb unter feuchter Bedingung berücksichtigt werden, da der Kompressor (33), wie in dem herkömmlichen Kältekreislauf erforderlich, nicht benötigt wird. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Klimatisierungsbetriebs.
  • Da der Kaltwärmewasserkreis (30-C) oder Ähnliches bereitgestellt wird, kann Wärmespeicherung während der Nacht erfolgen. Dies ermöglicht effiziente Nutzung von Strom.
  • Da die Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle außerdem Kaltwärme auf Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) anwendet, kann der Kühlbetrieb zuverlässig durchgeführt werden, selbst wenn Kaltwärmewasser knapp wird. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Kühlbetriebs.
  • Da die Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung Kältemittel fördert, wenn sich der Hauptkältemittelkreis (20) in einem der beiden Betriebsbedingungen des Kühl- und des Heizkreislaufes befindet, können der kaltwärmequellenseitige Wärmetauscher (21-C) und der heißwärmequellenseitige Wärmetauscher (21-H) ungeachtet eines Niveauunterschieds, mit dem sie platziert sind, platziert werden. Dies erhöht die Flexibilität der Anordnung.
  • Da der Kompressor (33) der Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle als der Kompressor der Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung doppelt, können eine Bewegungskraft sowie Wärme auf Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) durch den Einzelkompressor (33) angewendet werden. Dies senkt die Anzahl von Bauelementen, wodurch die Gestaltung des Klimageräts vereinfacht wird.
  • Da Kältemittel in der Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle in dem kaltwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-C) bzw. dem heißwärmequellenseitigen Wärmetauscher (21-H) des Hauptkältemittelkreises (20) kondensiert und verdampft wird, kann von dem Hauptkältemittelkreis (20) abgelassene Wärme durch die Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle wiedergewonnen werden. Dies erhöht die Effizienz.
  • [Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
  • 1 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 1 der Erfindung.
  • 2 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Variante 1 der Ausführung 1 der Erfindung.
  • 3 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Variante 2 der Ausführung 1 der Erfindung.
  • 4 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 2 der Erfindung.
  • 5 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 3 der Erfindung.
  • 6 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 4 der Erfindung.
  • 7 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 5 der Erfindung.
  • 8 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 6 der Erfindung.
  • 9 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 7 der Erfindung.
  • 10 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 8 der Erfindung.
  • 11 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 9 der Erfindung.
  • 12 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 10 der Erfindung.
  • 13 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 11 der Erfindung.
  • 14 ist ein Kältemittelkreisschema eines Klimageräts nach der Ausführung 12 der Erfindung.
  • Beste Weise zur Durchführung der Erfindung
  • Nachfolgend erfolgt eine ausführliche Beschreibung der Ausführungen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen.
  • Es ist zu beachten, dass nach der Erfindung bei allen Ausführungen der Kompressor (41) der Kälteeinrichtung (40), wie in 13 ersichtlich, als der Kompressor (33) der Kälteeinrichtung oder Abkühleinheit (30-R) für Wärmequelle doppelt, obwohl sie in den anderen Figuren, die zum Darstellen anderer Einzelheiten des Klimageräts nach der Erfindung dienen, als getrennte Einrichtungen gezeigt werden.
  • Ausführung 1
  • 1 zeigt eine Ausführung der Erfindung. Ein Klimagerät (10) dieser Ausführung klimatisiert Räume von einem Gebäude oder Ähnlichem unter Verwendung eines üblicherweise so bezeichneten Sekundärkältemittelsystems und besitzt einen Hauptkältemittelkreis (20), eine Wärmequelleneinrichtung (30) und eine Unter-Kältemaschine (40) als Kälteeinrichtung für Kältemittelförderung.
  • Der Hauptkältemittelkreis (20) ist zu einem geschlossenen Kreis ausgebildet, bei dem ein heißwärmequellenseitiger Wärmetauscher (21) und eine Vielzahl von Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) als benutzerseitige Wärmetauscher durch eine Kältemittelrohrleitung (23) verbunden sind, und ist mit Sekundärkältemittel gefüllt. Der heißwärmequellenseitige Wärmetauscher (21) ist so gestaltet, dass ein Kühl-Wärmetauscher (21-C) als kaltwärmequellenseitiger Wärmetauscher und ein Heiz-Wärmetauscher (21-H) als heißwärmequellenseitiger Wärmetauscher parallel miteinander verbunden sind. Die Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) sind parallel miteinander verbunden. Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) werden jeweils als Expansionsmechanismen an flüssigkeitsseitig verzweigten Teilen der Kältemittelrohrleitung (23) entsprechend den Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) bereitgestellt.
  • An einem flüssigkeitsseitigen Teil der Kältemittelrohrleitung (23) zwischen dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) und dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) wird ein Absperrventil (CV-1) bereitgestellt, um einen Kältemittelstrom von dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) zu den Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) zu ermöglichen. Eine Flüssigkeitsleitung (23-L) des Hauptkältemittelkreises (20) ist mit einem Magnetventil (SV-1) ausgestattet.
  • Die Wärmequelleneinrichtung (30) besteht aus einem Kaltwärmewasserkreis (30-C), einem Heißwärmewasserkreis (30-H) und einer Abkühleinheit (30-R) als Kälteeinrichtung für Wärmequelle und ist an einer Dachfläche von einem Gebäude oder Ähnlichem platziert. In Verbindung mit der Platzierung der Wärmequelleneinrichtung (30) an der Dachfläche werden der Kühl-Wärmetauscher (21-C) und der Heiz-Wärmetauscher (21-H) des Hauptkältemittelkreises (20) ebenfalls an der Dachfläche platziert.
  • Der Kaltwärmewasserkreis (30-C) ist so gestaltet, dass ein Zirkulationsdurchlauf (31-C) mit einem Wärmespeicherbehälter (3T-C) zum Speichern von Kaltwärme in dem Zustand von Eis verbunden ist. Der Zirkulationsdurchlauf (31-C) besitzt eine Umwälzpumpe (P1-C) und ist mit dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) des Hauptkältemittelkreises (20) verbunden. Der Kaltwärmewasserkreis (30-C) zirkuliert Kaltwärmewasser zwischen dem Wärmespeicherbehälter (3T-C) und dem Kühl-Wärmetauscher (21-C), um in dem Wärmespeicherbehälter (3T-C) gespeichertes Kaltwärmewasser zu dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) zu fördern und dadurch Kaltwärme auf Kältemittel in dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) anzuwenden.
  • Der Heißwärmewasserkreis (30-H) ist so gestaltet, dass ein Zirkulationsdurchlauf (31-H) mit einem Wärmespeicherbehälter (3T-H) zum Speichern von Heißwärme in dem Zustand von Heißwasser verbunden ist. Der Zirkulationsdurchlauf (31-H) besitzt eine Umwälzpumpe (P1-H) und ist mit dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) des Hauptkältemittelkreises (20) verbunden. Der Heißwärmewasserkreis (30-H) zirkuliert Heißwärmewasser zwischen dem Wärmespeicherbehälter (3T-H) und dem Heiz-Wärmetauscher (21-H), um in dem Wärmespeicherbehälter (3T-H) gespeichertes Heißwärmewasser zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) zu fördern und dadurch Heißwärme auf Kältemittel in dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) anzuwenden.
  • Die Abkühleinheit (30-R) umfasst einen Kompressor, ein Vierwege-Wahlventil, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer, um dadurch eine Hauptkältemaschine zu bilden, auch wenn sie nicht gezeigt werden. Des Weiteren ist die Abkühleinheit (30-R) durch einen Wärmespeicherdurchlauf (32-C), der eine Umwälzpumpe (P2-C) aufweist, mit dem Wärmespeicherbehälter (3T-C) des Kaltwärmewasserkreises (30-C) verbunden und ist durch einen Wärmespeicherdurchlauf (32-H), der eine Umwälzpumpe (P2-H) aufweist, mit dem Wärmespeicherbehälter (3T-H) des Heißwärmewasserkreises (30-H) verbunden. Die Abkühleinheit (30-R) kühlt Kaltwärmewasser in dem Kaltwärmewasserkreis (30-C), um Eis in dem Wärmespeicherbehälter (3T-C) zu speichern, und erhitzt Heißwärmewasser in dem Heißwärmewasserkreis (30-H), um Heißwasser in dem Wärmespeicherbehälter (3T-H) zu speichern.
  • Die Unter-Kältemaschine (40) ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung. Im Besonderen ist die Unter-Kältemaschine (40) so gestaltet, dass ein Kompressor (41), ein Vierwege-Wahlventil (42), ein erster Unter-Wärmetauscher (43), ein Expansionsventil (4V) als Expansionsmechanismus und ein zweiter Unter-Wärmetauscher (44) in dieser Reihenfolge verbunden sind, und bildet einen Einzel-Kältekreislauf, der auf eine Weise wechselseitig betrieben werden kann, dass Unter-Kältemittel in einem der Wärmetauscher (43, 44) kondensiert wird und in dem anderen Wärmetauscher (43, 44) verdampft wird.
  • Die beiden Wärmetauscher (43, 44) sind mit einem gewissen Mittelpunkt in der Flüssigkeitsleitung (23-L) des Hauptkältemittelkreises (20) verbunden, um von der Kältemittelrohrleitung (23) abzuzweigen, und sind parallel miteinander verbunden. Bei der Flüssigkeitsleitung (23-L) werden Absperrventile (4C, 4C) an einer Einlassseite bzw. einer Auslassseite von jedem der Unter-Wärmetauscher (43, 44) bereitgestellt, um dadurch Kältemittelströme von den Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) zu ermöglichen. Die beiden Unter-Wärmetauscher (43, 44) sind so gestaltet, dass während des Heizbetriebs, wenn die Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) Kondensatoren werden, Kondensierung und Verdampfung von Unter-Kältemittel ab wechselnd durchgeführt werden und Unterkältemittel flüssiges Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) kühlt und erhitzt, um dem flüssigen Kältemittel eine Bewegungskraft zu verleihen.
  • Der Kompressor (41) ist an einer Ansaugseite davon mit einem Ansaug-Wärmetauscher (45) verbunden. Der Ansaug-Wärmetauscher (45) tauscht Wärme zwischen Unter-Kältemittel und Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) aus, um den Überhitzungsgrad des in den Kompressor (41) hineingesaugten Unter-Kältemittels anzupassen und Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) zu unterkühlen.
  • Prinzip der Unter-Kältemaschine (40)
  • Nächstfolgend erfolgt eine Beschreibung eines Grundprinzips der Unter-Kältemaschine (40).
  • Zunächst erhöht Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) seinen Druck mit dem Anstieg der Temperatur oder vermindert seinen Druck mit dem Sinken der Temperatur. Unter Verwendung dieses Prinzips wird Wärmeenergie der Unter-Kältemaschine (40) umgewandelt, um zur Förderung von Sekundärkältemittel zu arbeiten.
  • Im Besonderen zirkuliert Unter-Kältemittel in der Unter-Kältemaschine (40) wiederholt so, dass es von dem Kompressor (41) abgelassen wird, in einem der Unter-Wärmetauscher (43, 44) kondensiert, sich in dem Expansionsventil (4V) ausdehnt, in dem anderen Unter-Wärmetauscher (43, 44) verdampft und zu dem Kompressor (41) zurückkehrt. In dem Unter-Wärmetauscher (43, 44), der Unter-Kältemittel kondensiert, wird Sekundärkältemittel erhitzt, um seinen Druck so zu erhöhen, dass in dem Unter-Wärmetauscher (43, 44) gespeichertes flüssiges Sekundärkältemittel abgelassen wird. Als Folge erhält das Sekundärkältemittel eine Bewegungskraft.
  • Andererseits wird in dem Unter-Wärmetauscher (43, 44), der Unter-Kältemittel verdampft, Sekundärkältemittel gekühlt, um seinen Druck so zu senken, dass flüssiges Sekundärkältemittel in den Unter-Wärmetauscher (43, 44) strömt. Das Ablassen und Einströmen von flüssigem Sekundärkältemittel wird zwischen den beiden Unter-Wärmetau schern (43, 44) abwechselnd so wiederholt, dass Sekundärkältemittel im Wesentlichen fortgesetzt gefördert wird.
  • Da der Kompressor (41) der Unter-Kältemaschine (40) nur Funktionen des Erhitzens und Kühlens von Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) hat, besitzt er eine Kapazität, die nur etwa 20% von der des Kompressors der Abkühleinheit (30-R) als Hauptkältemaschine beträgt, auch wenn dies nicht gezeigt wird.
  • Funktionsweisen der Ausführung 1
  • Nächstfolgend werden Funktionsweisen des vorgenannten Klimageräts (10) beschrieben. Das Klimagerät (10) dieser Ausführung kann in den folgenden sieben Formen von Betriebsarten arbeiten: (a) eine eisproduzierende Wärmespeicherbetriebsart; (b) eine eisproduzierende Wärmespeicher- und Kühlbetriebsart; (c) eine eisproduzierende Wärmespeicher- und Heizbetriebsart; (d) eine eisproduzierende Wärmespeicher- und heißwasserproduzierende Wärmespeicherbetriebsart; (e) eine heißwasserproduzierende Wärmespeicherbetriebsart; (f) eine heißwasserproduzierende Wärmespeicher- und Heizbetriebsart; und (g) eine heißwasserproduzierende Wärmespeicher- und Kühlbetriebsart.
  • Die in (a) gezeigte eisproduzierende Wärmespeicherbetriebsart wird hauptsächlich mitten in der Nacht durchgeführt. Zunächst werden die Abkühleinheit (30-R) und die Umwälzpumpe (P2-C) des Kaltwärmewasserkreises (30-C) so angetrieben, dass Kaltwärmewasser in der Abkühleinheit (30-R) gekühlt wird und so gewonnenes Eis in dem Wärmespeicherbehälter (3T-C) des Kaltwärmewasserkreises (30-C) gespeichert wird.
  • Die in (e) gezeigte heißwasserproduzierende Wärmespeicherbetriebsart wird ebenfalls hauptsächlich mitten in der Nacht durchgeführt. Zunächst werden die Abkühleinheit (30-R) und die Umwälzpumpe (P2-H) des Heißwärmewasserkreises (30-H) so angetrieben, dass Heißwärmewasser in der Abkühleinheit (30-R) erhitzt wird und so gewonnenes Heißwasser in dem Wärmespeicherbehälter (3T-H) des Heißwärmewasserkreises (30-H) gespeichert wird.
  • Bei der in (d) gezeigten eisproduzierenden Wärmespeicher- und heißwasserproduzierenden Wärmespeicherbetriebsart werden die vorgenannte eisproduzierende Wärmespeicherbetriebsart, die in (a) gezeigt wird, und die vorgenannte heißwasserproduzierende Wärmespeicherbetriebsart, die in (e) gezeigt wird, parallel durchgeführt.
  • Bei der in (b) gezeigten eisproduzierenden Wärmespeicher- und Kühlbetriebsart und der in (g) gezeigten heißwasserproduzierenden Wärmespeicher- und Kühlbetriebsart wird der Kühlbetrieb parallel zusammen mit dem eisproduzierenden Wärmespeicherbetrieb in (a) bzw. dem heißwasserproduzierenden Wärmespeicherbetrieb in (e) durchgeführt.
  • Hier wird nun der Kühlbetrieb beschrieben.
  • Während des Kühlbetriebs wird der Betrieb der Unter-Kältemaschine (40) gestoppt, so dass Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) natürlich zirkuliert. Zu dieser Zeit wird die Umwälzpumpe (P1-H) des Neißwärmewasserkreises (30-H) gestoppt, wobei die Umwälzpumpe (P1-C) des Kaltwärmewasserkreises (30-C) so angetrieben wird, dass Kaltwärmewasser zu dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) gefördert wird.
  • Unter dieser Bedingung tauscht, wie durch einen durchgezogenen Pfeil in 1 gezeigt, Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Wärme mit Kaltwärmewasser in dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) aus, um Kaltwärme von dem Kaltwärmewasser zu empfangen und dadurch zu flüssigem Kältemittel zu kondensieren. Da der Kühl-Wärmetauscher (21-C) an der Dachfläche platziert ist, bewegt sich das flüssige Sekundärkältemittel auf Grund seines eigenen Gewichts nach unten, um in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) zu strömen.
  • Im Besonderen strömt das aus dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) strömende flüssige Sekundärkältemittel durch das Absperrventil (CV-1) und das Magnetventil (SV-1) hindurch, vermindert seinen Druck in den jeweiligen Expansionsventilen (EV-A, EV-A, ...) und strömt in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...). Das flüssige Sekundärkältemittel verdampft in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...), um sich zu Gas-Sekundärkältemittel zu verändern und dadurch jeweilige Räume zu kühlen.
  • Das Sekundärkältemittel dehnt auf Grund der Zustandsänderung zu Gas-Kältemittel sein Volumen aus, um sich nach oben durch einen gasseitigen Teil der Kältemittelrohrleitung (23) hindurch zu bewegen, kehrt von den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) zurück zu dem an der Dachfläche befindlichen Kühl-Wärmetauscher (21-C) zurück und empfängt Kaltwärme von Kaltwärmewasser, um wieder zu kondensieren. Der Kühlbetrieb wird so durchgeführt, dass das Sekundärkältemittel einen solchen Vorgang wiederholt.
  • Bei der in (c) gezeigten eisproduzierenden Wärmespeicher- und Heizbetriebsart und der in (f) gezeigten heißwasserproduzierenden Wärmespeicher- und Heizbetriebsart wird der Heizbetrieb parallel zusammen mit dem eisproduzierenden Wärmespeicherbetrieb in (a) bzw. dem heißwasserproduzierenden Wärmespeicherbetrieb in (e) durchgeführt.
  • Hier wird nun der Heizbetrieb beschrieben.
  • Während des Heizbetriebs kann, da der Heiz-Wärmetauscher (21-H) an der Dachfläche platziert ist, Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) nicht natürlich zirkulieren. Daher wird, als ein Merkmal der Erfindung, die Unter-Kältemaschine (40) so angetrieben, dass das Sekundärkältemittel zirkuliert wird. In diesem Fall wird die Umwälzpumpe (P1-C) des Kaltwärmewasserkreises (30-C) gestoppt, wobei die Umwälzpumpe (P1-H) des Heißwärmewasserkreises (30-H) so angetrieben wird, dass Heißwärmewasser zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) gefördert wird.
  • Unter dieser Bedingung tauscht Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Wärme mit Heißwärmewasser in dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) aus, um Heißwärme von dem Heißwärmewasser zu empfangen und dadurch zu Gas-Kältemittel zu verdampfen. Wie durch Strichpunkt-Pfeile in 1 gezeigt wird, dehnt sich das Sekundärkältemittel aus, um durch einen gasseitigen Teil der Kältemittelrohrleitung (23) hindurch in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) zu strömen.
  • Das Gas-Sekundärkältemittel kondensiert in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) zu flüssigem Sekundärkältemittel und heizt dadurch jeweilige Räume. Da das Magnetventil (SV-1) geschlossen ist, strömt das flüssige Sekundärkältemittel, bei dem in den jeweiligen Expansionsventilen (EV-A, EV-A, ...) Druck vermindert wurde, in die Unter-Wärmetauscher (43, 44) der Unter-Kältemaschine (40). Das heißt, dass, da das flüssige Sekundärkältemittel keine Bewegungskraft besitzt, um von selbst zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) zurückzukehren, es in die Unter-Wärmetauscher (43, 44) strömt.
  • Da die Unter-Kältemaschine (40) einen Einzel-Kältekreislauf bildet, zirkuliert Unter-Kältemittel wiederholt so, dass es von dem Kompressor (41) abgelassen wird, in einem der Unter-Wärmetauscher (43, 44) kondensiert, sich in dem Expansionsventil (4V) ausdehnt, in dem anderen Unter-Wärmetauscher (43, 44) verdampft und zu dem Kompressor (41) zurückkehrt. Wenn beispielsweise der erste Unter-Wärmetauscher (43) zu einem Kondensator wird und der zweite Unter-Wärmetauscher (44) zu einem Verdampfer wird, wird Sekundärkältemittel in dem ersten Unter-Wärmetauscher (43) erhitzt, um seinen Druck so zu erhöhen, dass das in dem ersten Unter-Wärmetauscher (43) gespeicherte flüssige Sekundärkältemittel abgelassen wird. Somit erhält das Sekundärkältemittel eine Bewegungskraft.
  • Andererseits wird Sekundärkältemittel in dem zweiten Unter-Wärmetauscher (44) gekühlt, um seinen Druck so zu senken, dass flüssiges Sekundärkältemittel in den zweiten Unter-Wärmetauscher (44) strömt. Das vorgenannte Ablassen und Einströmen von Sekundärkältemittel wird zwischen den Unter-Wärmetauschern (43, 44) abwechselnd so wiederholt, dass sich flüssiges Sekundärkältemittel im Wesentlichen weiter nach oben durch die Flüssigkeitsleitung (23-L) hindurch bewegt und zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) zurückkehrt. Dann empfängt das flüssige Sekundärkältemittel Heißwärme von dem Heißwärmewasser, um wieder zu verdampfen. Der Heizbetrieb wird durch Wiederholen eines solchen Vorgangs durchgeführt.
  • Die Änderung der Strömungsrichtung des Vierwege-Wahlventils (42) der Unter-Kältemaschine (40), d. h. die Wahl zwischen Kondensierung und Verdampfung in den beiden Unter-Wärmetauschern (43, 44) erfolgt wie folgt. Wenn beispielsweise der erste Unter-Wärmetauscher (43) Sekundärkältemittel so erhitzt, dass sämtliches flüssige Sekundärkältemittel ausströmt, wird der erste Unter-Wärmetauscher (43) mit Gas-Sekundärkältemittel gefüllt. Als Folge wird die Wärmetauscheffizienz zwischen flüssigem Sekundärkältemittel und Unter-Kältemittel so gesenkt, dass der Ablassdruck des Kompressors (41) erhöht wird. Wenn der Ablassdruck einen spezifizierten Wert erreicht, wird die Strö mungsrichtung des Vierwege-Wahlventils (42) geändert. Dadurch wird der zweite Unter-Wärmetauscher (44) in einen Kondensator verwandelt, und der erste Unter-Wärmetauscher (43) wird in einen Verdampfer verwandelt. Ein solcher Vorgang wird wiederholt.
  • Bei dem Kühlbetrieb wird die Unter-Kältemaschine (40) deaktiviert, so dass Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) natürlich zirkuliert. In diesem Fall wird, da flüssiges Kältemittel in den beiden Unter-Wärmetauschern (43, 44) gespeichert wird, die Unter-Kältemaschine (40) intermittierend in spezifizierten Zeitintervallen so angetrieben, dass in den beiden Unter-Wärmetauschern (43, 44) gespeichertes flüssiges Kältemittel abgelassen wird.
  • Auswirkungen von Ausführung 1
  • Nach der bisher angegebenen Ausführung 1 können, da eine Kraft zum Fördern von Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) durch Wärmeenergie der Unter-Kältemaschine (40) erzielt wird, der Kühl- und Heizbetrieb mit dem Hauptkältemitteleinkreis (20) durchgeführt werden. Dies stellt ein vereinfachtes Rohrleitungssystem bereit und erleichtert des Weiteren die Installierung.
  • Des Weiteren kann, da Kältemittel durch Wärmeenergie ohne Verwendung von einer Pumpe oder Ähnlichem gefördert wird, Kältemittelförderung zuverlässig bei kleiner Leistung durchgeführt werden.
  • Darüber hinaus kann, da die Abkühleinheit (30-R), die eine große Hauptkältemaschine bildet, nur an einer Dachfläche oder Ähnlichem platziert werden kann, die Wartung von Schmieröl erleichtert werden. Dies reduziert Störungen auf Grund von Ölausfluss und Ähnlichem, wodurch eine erhöhte Zuverlässigkeit bereitgestellt wird.
  • Des Weiteren erhöht dies die Zuverlässigkeit, da verhindert wird, dass die Abkühleinheit (30-R) Beanspruchung durch Lastwechsel in dem Raum ausgesetzt wird. Zum Beispiel muss, selbst wenn während des Kühlbetriebs flüssiges Sekundärkältemittel von den Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) zu dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) zurückgeführt wird, kein Betrieb unter feuchter Bedingung und Ähnlichem berücksichtigt werden, da der Kompressor (41), wie in dem herkömmlichen Kältekreislauf erforderlich, nicht benötigt wird. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Klimatisierungsbetriebs.
  • Darüber hinaus kann, da der Kaltwärmewasserkreis (30-C) und der Heißwärmewasserkreis (30-H) bereitgestellt werden, Wärmespeicherung während der Nacht oder einer anderen Zeit erfolgen. Dies ermöglicht effiziente Nutzung von Strom.
  • Variante 1 von Ausführung 1
  • 2 zeigt eine Variante der vorgenannten Ausführung 1, bei der die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) weggelassen wurden.
  • Entsprechend führt der Hauptkältemittelkreis (20) während des Kühl- und des Heizbetriebs keine Druckminderung von Sekundärkältemittel durch. Im Einzelnen bewegt sich, während des Kühlbetriebs, aus dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) ausströmendes flüssiges Sekundärkältemittel auf Grund seines eigenen Gewichts nach unten, strömt durch das Absperrventil (CV-1) und das Magnetventil (SV-1) hindurch, strömt in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) und verdampft in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) und kühlt dadurch die jeweiligen Räume.
  • Während des Heizbetriebs strömt in dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) verdampftes Gas-Sekundärkältemittel in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...), um zu flüssigem Sekundärkältemittel zu kondensieren und dadurch die jeweiligen Räume zu heizen. Das flüssige Sekundärkältemittel strömt direkt in die Unter-Wärmetauscher (43, 44) der Unter-Kältemaschine (40), erhält eine Bewegungskraft und kehrt dann zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) zurück.
  • Variante 2 von Ausführung 1
  • 3 zeigt eine andere Variante der vorgenannten Ausführung 1, bei der der Hauptkältemittelkreis (20) statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) mit Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventilen (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen ausgestattet ist.
  • Dadurch führt der Hauptkältemittelkreis (20) während des Kühl- und Heizbetriebs keine Druckminderung von Sekundärkältemittel durch, sondern führt lediglich die Anpassung der Strömungsgeschwindigkeit von Sekundärkältemittel durch. Im Einzelnen bewegt sich aus dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) ausströmendes flüssiges Sekundärkältemittel auf Grund seines eigenen Gewichts während des Kühlbetriebs nach unten, strömt durch das Absperrventil (CV-1) und das Magnetventil (SV-1) hindurch, und strömt durch die jeweiligen Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) hindurch in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...). Zu der Zeit wird die Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Sekundärkältemittels von den Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventilen (FV, FV, ...) gesteuert, und das flüssige Sekundärkältemittel verdampft dann in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...), um dadurch die jeweiligen Räume zu kühlen.
  • Während des Heizbetriebs strömt in dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) verdampftes Gas-Sekundärkältemittel in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...), um zu flüssigem Sekundärkältemittel zu kondensieren und dadurch die jeweiligen Räume zu heizen. In diesem Fall wird die Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Sekundärkältemittels von den Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventilen (FV, FV, ...) gesteuert, das heißt, die Strömungsgeschwindigkeit von Gas-Sekundärkältemittel, das in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) strömt, wird gesteuert. Danach strömt das flüssige Sekundärkältemittel durch die Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) hindurch in die Unter-Wärmetauscher (43, 44) der Unter-Kältemaschine (40), erhält darin eine Bewegungskraft und kehrt zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) zurück.
  • Eine andere Variante von Ausführung 1
  • Die in 1 gezeigten Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) von Ausführung 1 können, zusätzlich zu der Funktion des Minderns des Druckes von Sekundärkältemittel, eine Funktion der in 3 gezeigten Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) haben.
  • Ausführung 2
  • Wie in 4 gezeigt wird, zeigt Ausführung 2 eine Ausführung der Erfindung, bei der zwei Hauptkältemittelkreise (20, 20) bereitgestellt werden und zwei Unter-Kältemaschinen (40, 40) entsprechend den beiden Hauptkältemittelkreisen (20, 20) bereitgestellt werden.
  • Im Besonderen umfasst der Kaltwärmewasserkreis (30-C) zwei Zirkulationsdurchläufe (31-C, 31-C). Die Zirkulationsdurchläufe (31-C, 31-C) umfassen jeweils Magnetventile (SV-2, SV-2) und sind jeweils mit Kühl-Wärmetauschern (21-C, 21-C) der Hauptkältemittelkreise (20, 20) verbunden. An einem gemeinsamen Teil der beiden Zirkulationsdurchläufe (31-C, 31-C) wird eine Umwälzpumpe (P1-C) bereitgestellt.
  • Der Heißwärmewasserkreis (30-H) umfasst zwei Zirkulationsdurchläufe (31-H, 31-H). Die Zirkulationsdurchläufe (31-H, 31-H) umfassen jeweils Magnetventile (SV-3, SV-3) und sind jeweils mit Heiz-Wärmetauschern (21-H, 21-H) der Hauptkältemittelkreise (20, 20) verbunden. An einem gemeinsamen Teil der beiden Zirkulationsdurchläufe (31-H, 31-H) wird eine Umwälzpumpe (P1-H) bereitgestellt.
  • Entsprechend kann bei dieser Ausführung 2 der zweite Hauptkältemittelkreis (20) einen Heizbetrieb unter einer Bedingung durchführen, dass der erste Hauptkältemittelkreis (20) einen Kühlbetrieb durchführt. Im Gegensatz dazu kann der erste Hauptkältemittelkreis (20) einen Heizbetrieb unter einer Bedingung durchführen, dass der zweite Hauptkältemittelkreis (20) einen Kühlbetrieb durchführt. Als Folge können der Kühl- und der Heizbetrieb parallel im Bezug auf die Vielzahl von Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) durchgeführt werden.
  • Der Kühlbetrieb durch natürliche Zirkulation von Kältemittel und der Heizbetrieb mit der Verwendung der Unter-Kältemaschine (40) sind dieselben wie bei Ausführung 1. Des Weiteren können drei oder mehr Hauptkältemittelkreise (20) bereitgestellt werden. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 1.
  • Varianten von Ausführung 2
  • Außerdem werden bei Ausführung 2 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 3
  • Wie in 5 gezeigt wird, zeigt Ausführung 3, dass, obwohl der Kaltwärmewasserkreis (30-C), der Heißwärmewasserkreis (30-H) und Ähnliches bei Ausführung 1 an der Dachfläche platziert sind, sie stattdessen auch unterirdisch platziert sein können.
  • Im Besonderen werden der Kühl-Wärmetauscher (21-C) und der Heiz-Wärmetauscher (21-H) des Hauptkältemittelkreises (20) unterirdisch bereitgestellt, der Kaltwärmewasserkreis (30-C) und der Wärmespeicherbehälter (3T-C) für Heißwärmewasser werden unterirdisch bereitgestellt, und eine wassergekühlte Abkühleinheit (30-R) und die Unter-Kältemaschine (40) werden unterirdisch bereitgestellt.
  • Bei dieser Ausführung 3 zirkuliert, da der Kühl-Wärmetauscher (21-C) und der Heiz-Wärmetauscher (21-H) des Hauptkältemittelkreises (20) unterirdisch platziert sind, im Gegensatz zu Ausführung 1 Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) während des Heizbetriebs natürlich und erhält während des Kühlbetriebs eine Bewegungskraft durch die Unter-Kältemaschine (40).
  • In dem Hauptkältemittelkreis (20) bilden der Kühl-Wärmetauscher (21-C) und die beiden Unter-Wärmetauscher (43, 44) einen Serienkreis, der Heiz-Wärmetauscher (21-H) und das Magnetventil (SV-1) bilden einen Serienkreis, und die beiden Serienkreise sind parallel miteinander verbunden. Dadurch wird das Absperrventil (CV-1) von Ausführung 1 weggelassen.
  • Kühl- und Heizbetrieb
  • Im Besonderen wird der Betrieb der Unter-Kältemaschine (40) während des Heizbetriebs gestoppt, so dass Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) natürlich zirkuliert. Zunächst tauscht, wie durch Strichpunktpfeile in 5 gezeigt, Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Wärme mit Heißwärmewasser in dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) aus, um Heißwärme von Heißwärmewasser zu empfangen und dadurch zu Gas-Kältemittel zu verdampfen. Die Zustandsänderung des Sekundärkältemittels zu Gas-Kältemittel dehnt das Volumen des Sekundärkältemittels so aus, dass sich das Sekundärkältemittel durch einen gasseitigen Teil der Kältemittelrohrleitung (23) hindurch nach oben bewegt, in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) strömt, in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) zu flüssigem Sekundärkältemittel kondensiert und dadurch die jeweiligen Räume heizt.
  • Danach dehnt sich das flüssige Sekundärkältemittel in den jeweiligen Expansionsventilen (EV-A, EV-A, ...) aus. Dann bewegt sich, da der Heiz-Wärmetauscher (21-H) unterirdisch platziert ist, das flüssige Sekundärkältemittel auf Grund seines eigenen Gewichts nach unten und kehrt durch das Magnetventil (SV-1) hindurch zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) zurück. Dann empfängt das flüssige Sekundärkältemittel Heißwärme von Heißwärmewasser, um wieder zu verdampfen. Der Heizbetrieb wird durch Wiederholen eines solchen Vorgangs durchgeführt.
  • Andererseits kann Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) während des Kühlbetriebs nicht natürlich zirkulieren. Entsprechend wird, als ein Merkmal dieser Erfindung, Sekundärkältemittel durch Antreiben der Unter-Kältemaschine (40) zirkuliert. Zunächst tauscht Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Wärme mit Kaltwärmewasser in dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) aus, um Kaltwärme von dem Kaltwärmewasser zu empfangen und dadurch zu flüssigem Kältemittel zu kondensieren. Da das flüssige Sekundärkältemittel keine Kraft besitzt, um sich in Richtung der oben befindlichen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) zu bewegen, strömt es, wie durch durchgezogene Pfeile in 5 gezeigt, in die Unter-Wärmetauscher (43, 44).
  • Die Unter-Kältemaschine (40) arbeitet auf dieselbe Weise wie bei Ausführung 1. Im Einzelnen zirkuliert Unter-Kältemittel wiederholt so, dass es in einem der Unter-Wärmetauscher (43, 44) kondensiert, sich in dem Expansionsventil (4V) ausdehnt, in dem anderen Unter-Wärmetauscher (43, 44) verdampft und zu dem Kompressor (41) zurückkehrt. Entsprechend wird Sekundärkältemittel in dem als Kondensator dienenden Unter-Wärmetauscher (43, 44) erhitzt, um seinen Druck so zu erhöhen, dass darin gespeichertes flüssiges Sekundärkältemittel abgelassen wird, wodurch eine Bewegungskraft erzielt wird.
  • Des Weiteren wird Sekundärkältemittel in dem als Verdampfer dienenden Unter-Wärmetauscher (43, 44) gekühlt, um seinen Druck so zu senken, dass flüssiges Sekundärkältemittel in den Unter-Wärmetauscher (43, 44) strömt. Das Ablassen und Einströmen von flüssigem Sekundärkältemittel wird zwischen den beiden Unter-Wärmetauschern (43, 44) abwechselnd so wiederholt, dass sich das flüssige Sekundärkältemittel im Wesentlichen fortgesetzt weiter nach oben durch die Flüssigkältemittelrohrleitung (23) bewegt. Da das Magnetventil geschlossen ist, dehnt sich das flüssige Sekundärkältemittel in den jeweiligen Expansionsventilen (EV-A, EV-A, ...) aus und strömt dann in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...).
  • Das flüssige Sekundärkältemittel verdampft in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...), um sich zu Gas-Sekundärkältemittel zu verändern und dadurch die jeweiligen Räume zu kühlen. Das Gas-Sekundärkältemittel strömt durch einen gasseitigen Teil der Kältemittelrohrleitung (23) hindurch und kehrt dann zu dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) zurück. Dann empfängt das Gas-Sekundärkältemittel Kaltwärme von Kaltwärmewasser, um wieder zu kondensieren. Der Kühlbetrieb wird durch Wiederholen eines solchen Vorgangs durchgeführt.
  • Andere Betriebsarten, wie eine eisproduzierende Wärmespeicherbetriebsart, sind dieselben wie bei Ausführung 1. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 1.
  • Varianten von Ausführung 3
  • Außerdem werden bei Ausführung 3 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Ex pansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 4
  • Wie in 6 gezeigt wird, zeigt Ausführung 4, dass, obwohl der Kaltwärmewasserkreis (30-C) und der Heißwärmewasserkreis (30-H) bei Ausführung 1 platziert sind, stattdessen ein Wärmequellenwassereinkreis (30-S) zum Durchführen von Wärmespeicherung in dem Zustand von Eis und Wärmespeicherung in dem Zustand von Heißwasser an einer Dachfläche platziert sein kann.
  • Der Hauptkältemittelkreis (20) umfasst einen einzelnen Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) als wärmequellenseitigen Wärmetauscher. Ein Wärmespeicherbehälter (3T) des Wärmequellenwasserkreises (30-S) ist durch einen Zirkulationsdurchlauf (31), der eine Umwälzpumpe (P1) aufweist, mit dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) verbunden. Ein Wärmespeicherdurchlauf (32) mit einer Umwälzpumpe (P2) ist mit einer wassergekühlten Abkühleinheit (30-R) als Kälteeinrichtung für Wärmequelle verbunden.
  • Entsprechend kann, obwohl Ausführung 1 in sieben Formen von Betriebsarten betrieben werden kann, Ausführung 4 in den folgenden vier Formen von Betriebsarten betrieben werden: (a) die eisproduzierende Wärmespeicherbetriebsart; (b) die eisproduzierende Wärmespeicher- und Kühlbetriebsart; (e) die heißwasserproduzierende Wärmespeicherbetriebsart; und (f) die heißwasserproduzierende Wärmespeicher- und Heizbetriebsart.
  • Die in (a) gezeigte eisproduzierende Wärmespeicherbetriebsart und die in (e) gezeigte heißwasserproduzierende Wärmespeicherbetriebsart werden hauptsächlich mitten in der Nacht durchgeführt. Zunächst wird, wenn die Abkühleinheit (30-R) und die Umwälzpumpe (P2) des Wärmequellenwasserkreises (30-S) angetrieben werden, Wärmequellenwasser in der Abkühleinheit (30-R) so gekühlt oder erhitzt, dass Eis oder Heißwasser in dem Wärmespeicherbehälter (3T) des Wärmequellenwasserkreises (30-S) gespeichert wird.
  • Der Kühlbetrieb und der Heizbetrieb sind dieselben wie bei Ausführung 1. Während des Heizbetriebs wird die Unter-Kältemaschine (40) so angetrieben, dass Sekundärkältemittel eine Bewegungskraft erhält. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 1.
  • Varianten von Ausführung 4
  • Außerdem werden bei Ausführung 4 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 5
  • Wie in 7 gezeigt wird, zeigt Ausführung 5 eine Ausführung, bei der ein Wärmequellenwassereinkreis (30-S) wie bei Ausführung 6 platziert ist und der Wärmequellenwasserkreis (30-S) und Ähnliches wie bei Ausführung 3 unterirdisch platziert sind.
  • Entsprechend kann Ausführung 5 wie bei Ausführung 4 in vier Formen von Betriebsarten betrieben werden. Da der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) unterirdisch platziert ist, wird während des Kühlbetriebs die Unter-Kältemaschine (40) angetrieben, um eine Bewegungskraft auf Sekundärkältemittel anzuwenden, so dass das Sekundärkältemittel von dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) nach oben zu den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) bewegt wird. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 1.
  • Varianten von Ausführung 5
  • Außerdem werden bei Ausführung 5 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV; FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 6
  • Wie in 8 gezeigt wird, zeigt Ausführung 6 eine Ausführung, bei der der Heißwärmewasserkreis (30-H) und die Abkühleinheit (30-R) von Ausführung 1 durch eine Hauptkältemaschine (30-R) als Einzel-Kälteeinrichtung für Wärmequelle ersetzt werden.
  • Im Besonderen bildet die Hauptkältemaschine (30-R) einen solchen Einzel-Kältekreislauf, dass ein Kompressor (33), ein Vierwege-Wahlventil (34), ein Hauptwärmetauscher (35), ein Expansionsventil (EVM1) zum Heizen als Expansionsmechanismus, ein Expansionsventil (EVM2) für Eisproduktion als Expansionsmechanismus und ein eisproduzierender Wärmetauscher (36) als Wärmetauscher für Kaltwärme in dieser Reihenfolge verbunden sind. Der eisproduzierende Wärmetauscher (36) ist mit einem Wärmespeicherdurchlauf (32-C) eines Kaltwärmewasserkreises (30-C) verbunden. Ein Absperrventil (CV-2) wird zwischen dem eisproduzierenden Wärmetauscher (36) und dem Vierwege-Wahlventil (34) bereitgestellt und ist dazu gestaltet, Kältemittelstrom von dem eisproduzierenden Wärmetauscher (36) zu dem Kompressor (33) zu ermöglichen.
  • Die Hauptkältemaschine (30-R) ist mit einem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) des Hauptkältemittelkreises (20) verbunden. Der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) ist an einem Ende davon zwischen dem Absperrventil (CV-2) und dem Vierwege-Wahlventil (34) verbunden und ist an dem anderen Ende zwischen dem Expansionsventil (EVM1) zum Heizen und dem Expansionsventil (EVM2) für Eisproduktion durch ein Expansionsventil (EVM3) zum Kühlen verbunden. Die Hauptkältemaschine (30-R) ist dazu gestaltet, Eis für Kaltwärme in dem eisproduzierenden Wärmetauscher (36) zu produzieren und in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) Kaltwärme oder Heißwärme auf Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) anzuwenden.
  • Der Hauptkältemittelkreis (20) besitzt dieselbe Kreisgestaltung wie bei Ausführung 1, außer dass der Heiz-Wärmetauscher von Ausführung 1 durch den Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) ersetzt wird.
  • Funktionsweisen und Auswirkungen von Ausführung 6
  • Nächstfolgend werden Funktionsweisen von Ausführung 6 beschrieben. Obwohl Ausführung 1 in sieben Formen von Betriebsarten arbeiten kann, kann Ausführung 6 in fünf Formen von Betriebsarten betrieben werden, d. h. in (a) der eisproduzierenden Wärmespeicherbetriebsart, (b) der eisproduzierenden Wärmespeicher- und Kühlbetriebsart, (c) der eisproduzierenden Wärmespeicher- und Heizbetriebsart, (h) einer Direktkühlbetriebsart, und (i) einer Direktheizbetriebsart. Ausführung 6 kann nicht in der in (d) von Ausführung 1 gezeigten eisproduzierenden Wärmespeicher- und heißwasserproduzierenden Wärmespeicherbetriebsart, der in (e) von Ausführung 1 gezeigten heißwasserproduzierenden Wärmespeicherbetriebsart, der in (f) von Ausführung 1 gezeigten heißwasserproduzierenden Wärmespeicher- und Heizbetriebsart und der in (g) von Ausführung 1 gezeigten heißwasserproduzierenden Wärmespeicher- und Kühlbetriebsart betrieben werden.
  • Hier erfolgt eine Beschreibung zu einem Betrieb der Hauptkältemaschine (30-R), die ein Merkmal dieser Ausführung 6 ist. Bei der in (a) gezeigten eisproduzierenden Wärmespeicherbetriebsart ist das Expansionsventil (EVM3) zum Kühlen vollständig geschlossen und das Vierwege-Wahlventil (34) wird zu einer Position verändert, die mit gestrichelten Linien in 8 gezeigt wird. In diesem Zustand kondensiert, wie mit Strichpunktlinien in 8 gezeigt, von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel in dem Hauptwärmetauscher (35), dehnt sich in dem Expansionsventil (EVM2) für Eisproduktion aus, verdampft in dem eisproduzierenden Wärmetauscher (36) und kehrt zu dem Kompressor (33) zurück. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation. Während dieser Zeit wird Kaltwärmewasser in dem eisproduzierenden Wärmetauscher (36) so gekühlt, dass Wärme in dem Zustand von Eis gespeichert wird.
  • Bei der in (h) gezeigten Direktkühlbetriebsart ist das Expansionsventil (EVM2) für Eisproduktion vollständig geschlossen und das Vierwege-Wahlventil (34) wird zu einer Position verändert, die mit gestrichelten Linien in 8 gezeigt wird. In diesem Zustand kondensiert, wie mit Zweipunkt-Strich-Linien in 8 gezeigt, von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel in dem Hauptwärmetauscher (35), dehnt sich in dem Expansionsventil (EVM3) zum Kühlen aus, verdampft in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) und kehrt zu dem Kompressor (33) zurück. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation. Während dieser Zeit kühlt der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20), um es zu kondensieren und dadurch Kaltwärme auf es anzuwenden.
  • Bei der in (i) gezeigten Direktheizbetriebsart ist das Expansionsventil (EVM2) für Eisproduktion vollständig geschlossen und das Vierwege-Wahlventil (34) wird zu einer Position verändert, die mit durchgezogenen Linien in 8 gezeigt wird. In diesem Zustand kondensiert, wie mit den durchgezogenen Linien in 8 gezeigt, von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H), dehnt sich in dem Expansionsventil (EVM1) zum Heizen aus, verdampft in dem Hauptwärmetauscher (35) und kehrt zu dem Kompressor (33) zurück. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation. Während dieser Zeit erhitzt der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20), um es zu verdampfen und dadurch Heißwärme auf es anzuwenden.
  • Funktionsweisen des Hauptkältemittelkreises (20) und der Unter-Kältemaschine (40) sind im Wesentlichen dieselben wie bei Ausführung 1. Das heißt, der Kühlbetrieb mit der Verwendung von Wärmespeicherung in dem Zustand von Eis ist derselbe wie bei Ausführung 1. Im Gegensatz zu Ausführung 1 arbeitet die Hauptkältemaschine, wenn Eis für Wärmespeicherung verloren geht, in der vorgenannten in (h) gezeigten Betriebsart, um den Kühlbetrieb so durchzuführen, dass Sekundärkältemittel in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) gekühlt und das Sekundärkältemittel natürlich zirkuliert wird.
  • Während des Heizbetriebs wird die Hauptkältemaschine (30-R) so angetrieben, dass der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) Heißwärme auf Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) anwendet, während die Unter-Kältemaschine (40) angetrieben wird, um dem Sekundärkältemittel eine Bewegungskraft zu verleihen und dadurch den Heizbetrieb durchzuführen.
  • Entsprechend kann Ausführung 6 dieselben Auswirkungen erzielen wie bei Ausführung 1. Des Weiteren erhöht dies nach Ausführung 6 die Zuverlässigkeit des Kühlbetriebs, da der Kühlbetrieb selbst dann zuverlässig durchgeführt werden kann, wenn Eis für Wärmespeicherung knapp wird. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 1.
  • Varianten von Ausführung 6
  • Außerdem werden bei Ausführung 6 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 7
  • Wie in 9 gezeigt wird, zeigt Ausführung 7, dass, obwohl der Kaltwärmewasserkreis (30-C), die Hauptkältemaschine (30-R) und Ähnliches bei Ausführung 6 an der Dachfläche platziert sind, sie stattdessen auch unterirdisch platziert sein können. Diese Ausführung entspricht Ausführung 3.
  • Wie bei Ausführung 6 kann auch Ausführung 7 in fünf Formen von Betriebsarten betrieben werden, d. h. in (a) der eisproduzierenden Wärmespeicherbetriebsart, (b) der eisproduzierenden Wärmespeicher- und Kühlbetriebsart, (c) der eisproduzierenden Wärmespeicher- und Heizbetriebsart, (h) der Direktkühlbetriebsart, und (i) der Direktheizbetriebsart. Der Betrieb in der Direktkühlbetriebsart und der Direktheizbetriebsart ist derselbe wie bei Ausführung 6.
  • Der Kühl-Wärmetauscher (21-C) und der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21-H) sind jedoch wie bei Ausführung 3 unterirdisch platziert. Entsprechend zirkuliert Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) während des Heizbetriebs natürlich. Während des Kühlbetriebs wird die Unter-Kältemaschine (40) so angetrieben, dass Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) eine Bewegungskraft erhält. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 6.
  • Varianten von Ausführung 7
  • Außerdem werden bei Ausführung 7 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 8
  • Wie in 10 gezeigt wird, zeigt Ausführung 8 eine Ausführung, bei der statt des Kaltwärmewasserkreises (30-C) und des Heißwärmewasserkreises (30-H) von Ausführung 1 eine Hauptkältemaschine (30-R) als Einzel-Kälteeinrichtung für Wärmequelle bereitgestellt wird. Des Weiteren besitzt der Hauptkältemittelkreis (20) einen Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) als einzelnen wärmequellenseitigen Wärmetauscher.
  • Die Hauptkältemaschine (30-R) umfasst einen Kompressor (33), ein Vierwege-Wahlventil (34), einen Hauptwärmetauscher (35) und ein Expansionsventil (EV-M) und ist mit dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) des Hauptkältemittelkreises (20) verbunden.
  • Entsprechend kann Ausführung 8 nur in (h) der Direktkühlbetriebsart und (i) der Direktheizbetriebsart betrieben werden. Bei der Hauptkältemaschine (30-R) wird in der Direktkühlbetriebsart das Vierwege-Wahlventil (34) zu einer Position verändert, die mit gestrichelten Linien in 10 gezeigt wird. Von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel kondensiert in dem Hauptwärmetauscher (35), dehnt sich in dem Expansionsventil (EV-M) aus, verdampft in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) und kehrt zu dem Kompressor (33) zurück. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation. Während dieser Zeit kühlt der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20), um es zu kondensieren und dadurch Kaltwärme auf es anzuwenden.
  • Bei der Hauptkältemaschine (30-R) wird in der Direktheizbetriebsart das Vierwege-Wahlventil (34) zu einer Position verändert, die mit durchgezogenen Linien in 10 gezeigt wird. Von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel kondensiert in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21), dehnt sich in dem Expansionsventil (EV-M) aus, verdampft in dem Hauptwärmetauscher (35) und kehrt zu dem Kompressor (33) zurück. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation. Während dieser Zeit erhitzt der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20), um es zu verdampfen und dadurch Heißwärme auf es anzuwenden.
  • Andererseits sind die Funktionsweisen des Hauptkältemittelkreises (20) und der Unter-Kältemaschine (40) im Wesentlichen dieselben wie bei Ausführung 1. Während des Kühlbetriebs in der in (h) gezeigten Betriebsart kühlt der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) Sekundärkältemittel, um es natürlich zu zirkulieren und dadurch den Raum zu kühlen.
  • Während des Heizbetriebs in der in (i) gezeigten Betriebsart wendet der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) Heißwärme auf Sekundärkältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) an, während die Unter-Kältemaschine (40) so angetrieben wird, dass dem Sekundärkältemittel eine Bewegungskraft verliehen wird und dadurch der Heizbetrieb durchgeführt wird. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 1.
  • Varianten von Ausführung 8
  • Außerdem werden bei Ausführung 8 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 9
  • Wie in 11 gezeigt wird, zeigt Ausführung 9, dass, obwohl die Hauptkältemaschine (30-R) und Ähnliches bei Ausführung 8 an der Dachfläche platziert sind, sie stattdessen auch unterirdisch platziert sein können. Diese Ausführung entspricht Ausführung 3. Wie bei Ausführung 8 kann auch diese Ausführung 9 nur in der in (h) gezeigten Direktkühlbetriebsart und der in (i) gezeigten Direktheizbetriebsart betrieben werden.
  • Der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) ist jedoch wie bei Ausführung 3 unterirdisch platziert. Entsprechend zirkuliert Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) während des Heizbetriebs natürlich. Während des Kühlbetriebs wird die Unter-Kältemaschine (40) so angetrieben, dass Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) eine Bewegungskraft erhält. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 8.
  • Varianten von Ausführung 9
  • Außerdem werden bei Ausführung 9 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 10
  • Wie in 12 gezeigt wird, zeigt Ausführung 10 eine Ausführung, bei der wie bei Ausführung 8 der Hauptkältemittelkreis (20) mit einem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) als einzelner wärmequellenseitiger Wärmetauscher und einer Hauptkältemaschine (30-R) als Einzel-Kälteeinrichtung für Wärmequelle ausgestattet ist.
  • Der Hauptkältemittelkreis (20) umfasst ein Vierwege-Wahlventil (34) und ist dazu gestaltet, hin- und herbewegbar zwischen einem Kühlkreislauf, bei dem der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) als Kondensator dient und die Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) als Verdampfer dienen, und einem Heizkreislauf, bei dem die Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) als Kondensatoren dienen und der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) als Verdampfer dient, zu arbeiten. Ein Vierwege-Wahlventil (25) des Hauptkältemittelkreises (20) und die beiden Unter-Wärmetauscher (43, 44) der Unter-Kältemaschine (40) werden bei der Flüssigkeitsleitung (23-L) bereitgestellt.
  • Funktionsweisen und Auswirkungen von Ausführung 10
  • Wie bei Ausführung 8 kann Ausführung 10 nur in (h) der Direktkühlbetriebsart und (i) der Direktheizbetriebsart betrieben werden. Bei der Hauptkältemaschine (30-R) wird in der in (h) gezeigten Direktkühlbetriebsart das Vierwege-Wahlventil (34) zu einer mit durchgezogenen Linien in 12 gezeigten Position verändert, so dass von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel in dem Hauptwärmetauscher (35) kondensiert, sich in dem Expansionsventil (EV-M) ausdehnt, in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) verdampft und zu dem Kompressor (33) zurückkehrt. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation.
  • Bei der Hauptkältemaschine (30-R) wird in der in (i) gezeigten Direktheizbetriebsart das Vierwege-Wahlventil (34) zu einer mit gestrichelten Linien in 12 gezeigten Position verändert, so dass von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) kondensiert, sich in dem Expansionsventil (EV-M) ausdehnt, in dem Hauptwärmetauscher (35) verdampft und zu dem Kompressor (33) zurückkehrt. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation.
  • Andererseits wird die Unter-Kältemaschine (40) in dem Kühlbetrieb als auch in dem Heizbetrieb so angetrieben, dass Sekundärkältemittel wiederholt so zirkuliert, um in einem der Unter-Wärmetauscher (43, 44) zu kondensieren und in dem anderen Unter-Wärmetauscher (43, 44) zu verdampfen.
  • Des Weiteren wird in der in (h) gezeigten Direktkühlbetriebsart das Vierwege-Wahlventil (25) zu einer mit gestrichelten Linien in 12 gezeigten Position verändert, so dass Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Kaltwärme von der Hauptkältemaschine (30-R) in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) empfängt, um sich darin zu verflüssigen, und in den als Verdampfer dienenden Unter-Wärmetauscher (43, 44) strömt. Andererseits wird Sekundärkältemittel in dem als Kondensator dienenden Unter-Wärmetauscher (43, 44) erhitzt, um seinen Druck zu erhöhen. Als Folge erhält das Sekundärkältemittel eine Bewegungskraft, um aus dem Unter-Wärmetauscher (43, 44) herauszuströmen. Das flüssige Sekundärkältemittel wird dann in den jeweiligen Innenraum-Expansionsventilen (EV-A, EV-A, ...) druckgemindert, verdampft in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...), um zu Gas-Kältemittel zu werden und dadurch die jeweiligen Räume zu kühlen, und kehrt dann zu dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) zurück. Das Sekundärkältemittel wiederholt eine solche Zirkulation.
  • Bei der in (i) gezeigten Direktheizbetriebsart wird das Vierwege-Wahlventil (25) zu einer mit durchgezogenen Linien in 12 gezeigten Position verändert, so dass Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Heißwärme von der Hauptkältemaschine (30-R) in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) empfängt, um zu Gas-Kältemittel zu werden. Das Gas-Sekundärkältemittel kondensiert in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...), um sich zu verflüssigen und dadurch die jeweiligen Räume zu heizen, wird dann in den jeweiligen Innenraum-Expansionsventilen (EV-A, EV-A, ...) druckgemindert und strömt in den als Verdampfer dienenden Unter-Wärmetauscher (43, 44). Andererseits wird Sekundärkältemittel in dem als Kondensator dienenden Unter-Wärmetauscher erhitzt, um seinen Druck zu erhöhen. Als Folge erhält das Sekundärkältemittel eine Bewegungskraft, um aus dem Unter-Wärmetauscher (43, 44) herauszuströmen, und kehrt zu dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) zurück. Das Sekundärkältemittel wiederholt eine solche Zirkulation.
  • Nach dieser Ausführung 10 erhöht dies die Flexibilität der Anordnung, da der Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) und die Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) ungeachtet eines Niveauunterschieds, mit dem sie platziert sind, platziert werden können. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 1.
  • Varianten von Ausführung 10
  • Außerdem werden bei Ausführung 10 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 11
  • Wie in 13 gezeigt wird, zeigt Ausführung 11 eine Ausführung, bei der der Hauptkältemittelkreis (20) mit einem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) als einem einzelnen wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) und einer Hauptkältemaschine (30-R) als Einzel-Kälteeinrichtung für Wärmequelle ausgestattet ist wie bei Ausführung 10 und ein Kompressor (33) der Hauptkältemaschine (30-R) als der Kompressor der Unter-Kältemaschine (40) doppelt. Im Einzelnen sind zwei Öffnungen eines Vierwege-Wahlventils (42) der Unter-Kältemaschine (40) mit Ablass- bzw. Ansaugseiten des Kompressors (33) der Hauptkältemaschine (30-R) verbunden.
  • Nach dieser Ausführung 11 wird in der in (h) gezeigten Direktkühlbetriebsart wie bei Ausführung 10 bei der Hauptkältemaschine (30-R) das Vierwege-Ventil (34) zu einer mit gestrichelten Linien in 13 gezeigten Position verändert, so dass Kältemittel so zirkuliert, dass es von dem Kompressor (33) abgelassen wird, in dem Hauptwärmetauscher (35) kondensiert, sich in dem Expansionsventil (EV-M) ausdehnt, in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) verdampft und dann zu dem Kompressor (33) zurückkehrt. Parallel kondensiert bzw. verdampft von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel in den Unter-Wärmetauschern (43, 44) und kehrt zu dem Kompressor (33) zurück. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation.
  • Bei der Hauptkältemaschine (30-R) wird in der in (i) gezeigten Direktheizbetriebsart das Vierwege-Ventil (34) wie bei Ausführung 10 zu einer mit durchgezogenen Linien in 13 gezeigten Position verändert, so dass Kältemittel so zirkuliert, dass es von dem Kompressor (33) abgelassen wird, in dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) kondensiert, sich in dem Expansionsventil (EV-M) ausdehnt, in dem Hauptwärmetauscher (35) verdampft und dann zu dem Kompressor (33) zurückkehrt. Parallel kondensiert bzw. verdampft von dem Kompressor (33) abgelassenes Kältemittel in den Unter-Wärmetauschern (43, 44) und kehrt zu dem Kompressor (33) zurück. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation.
  • Des Weiteren erhält bei dem Hauptkältemittelkreis (20), wie bei Ausführung 10, Sekundärkältemittel eine Bewegungskraft in den beiden Unter-Wärmetauschern (43, 44), um zwischen dem Kühl- und Heiz-Wärmetauscher (21) und den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) zu zirkulieren und dadurch die jeweiligen Räume zu kühlen oder zu heizen.
  • Als Folge kann bei dieser Ausführung 11 mit dem einen Kompressor (33) eine Bewegungskraft sowie Wärme auf Sekundärkältemittel angewendet werden. Dies senkt die Anzahl von Bauteilen, wodurch die Gestaltung des Klimageräts vereinfacht wird. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 10.
  • Varianten von Ausführung 11
  • Außerdem werden bei Ausführung 11 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Ausführung 12
  • Wie in 14 gezeigt wird, zeigt Ausführung 12 eine Ausführung, bei der der Hauptkältemittelkreis (20) eine erste Wärmetauschergruppe (2A) und eine zweite Wärmetau schergruppe (2B) sowie einen Kühl-Wärmetauscher (21-C) und einen Heiz-Wärmetauscher (21-H) umfasst.
  • Im Besonderen ist der Hauptkältemittelkreis (20) so gestaltet, dass der Kühl-Wärmetauscher (21-C), der Heiz-Wärmetauscher (21-H), die erste Wärmetauschergruppe (2A) und die zweite Wärmetauschergruppe (2B) in Reihe verbunden sind. Zwei Unter-Wärmetauscher (43, 44) werden zwischen dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) und dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) bereitgestellt.
  • Die beiden Wärmetauschergruppen (2A, 2B) sind jeweils so gestaltet, dass eine Vielzahl von Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) parallel miteinander verbunden sind. Die Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) sind jeweils mit Innenraum-Expansionsventilen (EV-A, EV-A, ...) verbunden.
  • Die Hauptkältemaschine (30-R) bildet einen Einzel-Kältekreislauf auf eine Weise, dass ein Kompressor (33), der Heiz-Wärmetauscher (21-H), ein Expansionsventil (EV-M) und der Kühl-Wärmetauscher (21-C) in Reihe verbunden sind.
  • Entsprechend werden bei dieser Ausführung 12 nur der Direktheizbetrieb und der Direktkühlbetrieb parallel durchgeführt. Während des Betriebs kondensiert Kältemittel in der Hauptkältemaschine (30-R) in dem Heiz-Wärmetauscher (21-H), dehnt sich in dem Expansionsventil (EV-M) aus, verdampft in dem Kühl-Wärmetauscher (21-C) und kehrt dann zu dem Kompressor (33) zurück. Das Kältemittel wiederholt eine solche Zirkulation.
  • Andererseits empfängt Sekundärkältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) Heißwärme von der Hauptkältemaschine (30-R) in dem Heiz-Wärmetauscher (21-H), um zu Gas-Kältemittel zu verdampfen, und strömt in die jeweiligen Innenraum-Wärmetauscher (22, 22, ...) der zweiten Wärmetauschergruppe (2B), um zu flüssigem Kältemittel zu kondensieren und dadurch die jeweiligen Räume zu heizen. Dann dehnt sich das flüssige Sekundärkältemittel in den jeweiligen Expansionsventilen (EV-A, EV-A, ...) aus, verdampft in den jeweiligen Innenraum-Wärmetauschern (22, 22, ...) der ersten Wärmetauschergruppe (2A), um zu Gas-Kältemittel zu werden und dadurch die jeweiligen Räume zu kühlen. Das Gas-Sekundärkältemittel strömt in den Kühl-Wärmetauscher (21-C) und empfängt darin Kaltwärme von der Hauptkältemaschine (30-R), um zu flüssigem Kältemittel zu kondensieren.
  • Nachfolgend strömt das flüssige Sekundärkältemittel in den als Verdampfer dienenden Unter-Wärmetauscher (43, 44) der Unter-Kältemaschine (40). Parallel wird flüssiges Sekundärkältemittel in dem anderen als Kondensator dienenden Unter-Wärmetauscher (43, 44) erhitzt, um seinen Druck zu erhöhen und dadurch eine Bewegungskraft zu erzielen. Das flüssige Sekundärkältemittel, das die Bewegungskraft erhält, strömt aus dem Unter-Wärmetauscher (43, 44) heraus und kehrt dann zu dem Heiz-Wärmetauscher (21-H) zurück. Das Sekundärkältemittel wiederholt eine solche Zirkulation.
  • Folglich erhöht dies die Effizienz, da von dem Hauptkältemittelkreis (20) abgelassene Wärme durch die Hautkältemaschine (30-R) wiedergewonnen werden kann. Andere Strukturen, Funktionsweisen und Auswirkungen sind dieselben wie bei Ausführung 8.
  • Varianten von Ausführung 12
  • Außerdem werden bei Ausführung 12 die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt. Wie in 2 von Ausführung 1 gezeigt wird, können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) des Hauptkältemittelkreises (20) jedoch weggelassen werden. Wie in 3 von Ausführung 1 gezeigt wird, können statt der Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) Strömungsgeschwindigkeits-Steuerventile (FV, FV, ...) als Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismen bereitgestellt werden. Alternativ können die Expansionsventile (EV-A, EV-A, ...) die Funktion des Steuerns der Strömungsgeschwindigkeit haben.
  • Andere Ausführungen der Erfindung
  • Bei den vorgenannten Ausführungen 4 bis 9 werden ein Hauptkälteeinkreis (20) und ein Unter-Kälteeinkreis (40) bereitgestellt. Wie bei Ausführung 2 können jedoch eine Vielzahl der Hauptkältekreise (20, 20) und eine Vielzahl der Unter-Kältemaschinen (40, 40) bereitgestellt werden.
  • Bei Ausführung 13 führt die erste Wärmetauschergruppe (2A) den Kühlbetrieb durch, und die zweite Wärmetauschergruppe (2B) führt den Heizbetrieb durch. Die Hauptkältemaschine (30-R) kann jedoch mit einem Vierwege-Wahlventil ausgestattet sein, um hin- und herbewegend so zwischen dem Kühl- und dem Heizbetrieb zu arbeiten, dass die erste Wärmetauschergruppe (2A) nicht nur den Kühlbetrieb durchführt, sondern auch den Heizbetrieb, und die zweite Wärmetauschergruppe (2B) nicht nur den Heizbetrieb durchführt, sondern auch den Kühlbetrieb.
  • [Gewerbliche Verwendbarkeit]
  • Wie bisher angegeben wurde, ist das Klimagerät dieser Erfindung als Klimagerät nützlich, um Wärme auf eine Weise zu übertragen, dass Kältemittel ohne Verwendung einer Antriebsquelle, wie einer Pumpe, zirkuliert wird. Da das Klimagerät dieser Erfindung ein vereinfachtes Rohrleitungssystem bereitstellt, ist es des Weiteren besonders zum Klimatisieren von großen Gebäuden geeignet.

Claims (14)

  1. Klimagerät, umfassend: – Hauptkältemittelkreis (20), der auf eine wechselseitig betreibbare Weise zwischen einem Kühlkreislauf, bei dem ein wärmequellenseitiger Wärmetauscher (21) als Kondensator dient und ein benutzerseitiger Wärmetauscher (22) als Verdampfer dient, und einem Heizkreislauf angeordnet ist, bei dem der benutzerseitige Wärmetauscher (22) als Kondensator dient und der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) als Verdampfer dient, und wobei der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) und der benutzerseitige Wärmetauscher (22) mit einer Kältemittelrohrleitung verbunden sind; – Wärmequelleneinrichtung (30), aus Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle bestehend, die einen Kompressor (33), einen Hauptwärmetauscher (35) und einen Expansionsmechanismus (EV-M) umfasst, der mit dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) verbunden ist und das Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) kühlt oder heizt; und – Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung, so angeordnet, dass ein Kompressor der Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung als der Kompressor (33) der Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle doppelt, ein erster Unter-Wärmetauscher (43), ein Expansionsmechanismus (4V) und ein zweiter Unter-Wärmetauscher (44) in dieser Reihenfolge verbunden sind und mit dem Kompressor (33) der Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle verbunden sind und beide Unter-Wärmetauscher (43, 44) mit einer Flüssigkeitsleitung (23-L) des Hauptkältemittelkreises (20) verbunden sind, so dass Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) während des jeweiligen Betriebs des Kühl- und des Heizkreislaufs des Hauptkältemittelkreises (20) durch beide Unter-Wärmetauscher (43, 44) hindurchgeht, wobei das Unter-Kältemittel in einem der Unter-Wärmetauscher (43, 44) kondensiert wird und in dem anderen Unter-Wärmetauscher (43, 44) verdampft wird und bei der beide Unter-Wärmetauscher (43, 44) mit einem gewissen Mittelpunkt in der Flüssigkeitsleitung (23-L) des Hauptkältemittelkreises (20) verbunden sind und das Unter-Kältemittel flüssiges Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) kühlt und heizt, wodurch dem flüssigen Kältemittel eine Bewegungskraft gegeben wird.
  2. Klimagerät nach Anspruch 1, wobei ein Expansionsmechanismus (EV-A) an einem Teil der Kältemittelrohrleitung (23) zwischen dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) und dem benutzerseitigen Wärmetauscher (22) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt wird.
  3. Klimagerät nach Anspruch 1, wobei ein Strömungsgeschwindigkeits-Anpassmechanismus (FV) zum Anpassen einer Kältemittel-Strömungsgeschwindigkeit an einem Teil der Kältemittelrohrleitung (23) zwischen dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) und dem benutzerseitigen Wärmetauscher (22) in dem Hauptkältemittelkreis (20) bereitgestellt wird.
  4. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) und der benutzerseitige Wärmetauscher (22) des Hauptkältemittelkreises (20) wenigstens in einer höheren bzw. einer niedrigeren Position platziert sind; während eines Kühlbetriebs Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) natürlich zwischen dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) und dem benutzerseitigen Wärmetauscher (22) zirkuliert; und während eines Heizbetriebs die Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung so angetrieben wird, dass das Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) zwischen dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) und dem benutzerseitigen Wärmetauscher (22) zirkuliert.
  5. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der benutzerquellenseitige Wärmetauscher (22) und der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) des Hauptkältemittelkreises (20) wenigstens in einer höheren bzw. einer niedrigeren Position platziert sind; während eines Heizbetriebs Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) natürlich zwischen dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) und dem benutzerseitigen Wärmetauscher (22) zirkuliert; und während eines Kühlbetriebs die Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung so angetrieben wird, dass das Kältemittel in dem Hauptkältemittelkreis (20) zwischen dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) und dem benutzerseitigen Wärmetauscher (22) zirkuliert.
  6. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung flüssiges Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) heizt, um das flüssige Kältemittel von einem der Unter-Wärmetauscher (43, 44) abzulassen und Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) kühlt, um flüssiges Kältemittel in den anderen Unter-Wärmetauschern (43, 44) zu speichern.
  7. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) aus einem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit einer ersten Temperatur (21-C) und einem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit einer zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), besteht; und die Wärmequelleneinrichtung (30) aus Folgendem besteht: – Wasserkreis (30-C) zum Zirkulieren von Wasser mit der ersten Temperatur zwischen einem Wärmespeicherbehälter (3T-C) und dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C), so dass das in dem Wärmespeicherbehälter (3T-C) gespeicherte Wasser zu dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C) gefördert wird, wodurch das Kältemittel in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C) gekühlt wird; – Wasserkreis (30-C) mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (30-H), um Wasser mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist, zwischen einem Wärmespeicherbehälter (3T-H) und dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), zu zirkulieren, so dass das in dem Wärmespeicherbehälter (3T-H) gespeicherte Wasser mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist, zu dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), gefördert wird, wodurch das Kältemittel in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), geheizt wird; und – Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle zum Kühlen des Wassers mit der ersten Temperatur in dem Wasserkreis mit der ersten Temperatur (30-C) und Heizen des Wassers mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist, in dem Wasserkreis mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (30-H), um Wärme in dem Wasserkreis mit der ersten Temperatur (30-C) bzw. dem Wasserkreis mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (30-H), zu speichern.
  8. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) aus einem einzelnen Wärmetauscher gebildet wird; und die Wärmequelleneinrichtung (30) aus Folgendem besteht: – Wärmequellenwasserkreis (30-S) zum Zirkulieren von Wärmequellenwasser zwischen einem Wärmespeicherbehälter (3T) und dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21), so dass das in dem Wärmespeicherbehälter (3T) gespeicherte Wärmequellenwasser zu dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) gefördert wird, wodurch das Kältemittel in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher (21) gekühlt oder geheizt wird; und – Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle zum Kühlen oder Heizen des Wärmequellenwassers in dem Wärmequellenwasserkreis (30-S), um Wärme in dem Wärmequellenwasser zu speichern.
  9. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) aus einem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit einer ersten Temperatur (21-C) und einem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit einer zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), besteht; und die Wärmequelleneinrichtung (30) aus Folgendem besteht: – Wasserkreis mit der ersten Temperatur (30-C) zum Zirkulieren von Wasser mit der ersten Temperatur zwischen einem Wärmespeicherbehälter (3T-C) und dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C), so dass das in dem Wärmespeicherbehälter (3T-C) gespeicherte Wasser mit der ersten Temperatur zu dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C) gefördert wird, wodurch das Kältemittel in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C) gekühlt wird; und – Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle, die einen Kompressor (33), einen Hauptwärmetauscher (35), Expansionsmechanismen (EVM1, ...) und einen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (36) umfasst, mit dem wärmequel lenseitigen Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), verbunden ist, das Wasser mit der ersten Temperatur des Wasserkreises mit der ersten Temperatur (30-C) in dem Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (36) kühlt, um Wärme in dem Wasserkreis mit der ersten Temperatur (30-C) zu speichern und das Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), zu kühlen oder zu heizen.
  10. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) aus einem einzelnen Wärmetauscher gebildet wird.
  11. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Wärmequelleneinrichtung (30) und der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) des Hauptkältemittelkreises (20) in höheren Positionen platziert sind und der benutzerseitige Wärmetauscher (22) des Hauptkältemittelkreises (20) in einer niedrigeren Position platziert ist.
  12. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der benutzerseitige Wärmetauscher (22) des Hauptkältemittelkreises (20) in einer höheren Position platziert ist und die Wärmequelleneinrichtung (30) und der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) des Hauptkältemittelkreises (20) in niedrigeren Positionen platziert sind.
  13. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine Vielzahl der Hauptkältemittelkreise (20) bereitgestellt werden und eine Vielzahl der Kälteeinrichtungen (40) für Kältemittelförderung entsprechend den Hauptkältemittelkreisen (20) bereitgestellt werden.
  14. Klimagerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der wärmequellenseitige Wärmetauscher (21) des Hauptkältemittelkreises (20) aus einem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit einer ersten Temperatur (21-C) und einem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), besteht und der Hauptkältemittelkreis (20) eine Vielzahl der benutzerseitigen Wärmetauscher (22, 22, ...) umfasst und Kältemittel so zirkuliert, dass Kältemittel in wenigstens einem der benutzerseitigen Wärmetauscher (22, 22, ...) kondensiert wird und in den anderen benutzerseitigen Wärmetauschern (22, 22, ...) verdampft wird; die Wärmequelleneinrichtung (30) aus Kälteeinrichtung (30-R) für Wärmequelle besteht, bei der ein Kompressor (33), ein wärmequellenseitiger Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), ein Expansionsmechanismus (EV-M) und ein wärmequellenseitiger Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C) verbunden sind und die Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), verdampft und Kältemittel des Hauptkältemittelkreises (20) in dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C) kondensiert; und beide Unter-Wärmetauscher (43, 44) der Kälteeinrichtung (40) für Kältemittelförderung mit einem gewissen Mittelpunkt in der Flüssigkeitsleitung (23-L) zwischen dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der ersten Temperatur (21-C) und dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher mit der zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist (21-H), des Hauptkältemittelkreises (20) verbunden sind.
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