EP2306125A1 - Wärmepumpe - Google Patents

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Publication number
EP2306125A1
EP2306125A1 EP10009871A EP10009871A EP2306125A1 EP 2306125 A1 EP2306125 A1 EP 2306125A1 EP 10009871 A EP10009871 A EP 10009871A EP 10009871 A EP10009871 A EP 10009871A EP 2306125 A1 EP2306125 A1 EP 2306125A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
heat
evaporator
heat pump
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10009871A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David Lahora Ponton
Jose Acedo Navarrete
Miguel Angel Besga Echavarri
Felix Gonzalez Sansomedi
Alberto Ruiz De Larramendi Moreno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP2306125A1 publication Critical patent/EP2306125A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02—Subcoolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
    • F25B6/04—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system

Definitions

  • the invention relates to a heat pump.
  • Heat pumps absorb heat from an environmental heat source or waste heat from another heat source even at relatively low temperatures and make this heat usable in a cycle process for heating purposes.
  • Environmental heat can be used as long as it is warmer than the refrigerant in the heat pump cycle. The problem is that just then much heating is needed when the environmental heat source is usually relatively cold.
  • the invention has for its object to increase the scope of environmental heat sources and thus to allow efficient operation of the heat pump even at very low temperatures of the environmental heat source.
  • the further heat exchanger receives environmental heat, in particular from the same environmental heat source as the evaporator, and / or waste heat of at least one of the other components.
  • the evaporator and the further heat exchanger can be components of an air heat exchanger, wherein the air first flows through the further heat exchanger and then the evaporator.
  • a solar, ground or room waste heat exchanger it is also possible according to the invention for a solar, ground or room waste heat exchanger to be used.
  • the heat from different heat sources can be used.
  • FIG. 1 shows heat pump cycle 1 with a compressor 2, a condenser 3, an expansion valve 4 and an evaporator 5.
  • the condenser 3 is connected to a heating circuit 7.
  • a further heat exchanger 8 is arranged between the condenser 3 and the expansion valve 4.
  • the evaporator 5 and the further heat exchanger 8 are part of an air heat exchanger 9, which has a fan 6.
  • the further heat exchanger 8 and the evaporator 5 are connected in series with respect to the air flow, wherein the further heat exchanger 8 is first in the flow direction of the air.
  • FIG. 2 shows the cycle in the log p - h diagram, in which the wet steam area is shown in terms of pressure and enthalpy.
  • the compressor 2 compresses the refrigerant, so behind the compressor 2 (operating point a), a pressure of about 20 * 10 5 Pa and a Temperature of above 50 ° C is present.
  • the condenser 3 the refrigerant is cooled and the heat is transferred to the heating circuit 7. Subsequently (operating point b), the refrigerant is passed to the further heat exchanger 8.
  • ambient air flows in with, for example, 7 ° C;
  • the refrigerant thereby cools in the further heat exchanger 8, while at the same time the ambient air is heated to 9 ° C (point g).
  • the refrigerant Downstream of the further heat exchanger 8 (operating point c), the refrigerant is conducted into the expansion valve 4, where it relaxes and at the same time cools down massively (operating point d).
  • the cold refrigerant flows into the evaporator 5, which is positioned immediately adjacent to the further heat exchanger 8 in the air heat exchanger 9, and there absorbs thermal energy from the heated ambient air.
  • the thereby cooled ambient air flows through the blower 6 at a temperature of about 3 ° C (point h).
  • the refrigerant flows at about 2 * 10 5 Pa (operating point e) back to the compressor to be compressed again there.

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Abstract

Wärmepumpenkreislauf (1) mit mindestens einem Kompressor (2), einem Kondensator (3), einem Expansionsventil (4) und einem Verdampfer (5), wobei zwischen dem Kondensator (3) und dem Expansionsventil (4) ein weiterer Wärmetauscher (8) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmepumpe.
  • Wärmepumpen nehmen bereits bei relativ tiefen Temperaturen Wärme einer Umweltwärmequelle oder Abwärme einer anderen Wärmequelle auf und machen diese Wärme in einem Kreisprozess für Heizzwecke nutzbar. Umweltwärme kann solange genutzt werden, wie sie wärmer als das Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf ist. Problematisch ist, dass gerade dann viel Heizwärme benötigt wird, wenn die Umweltwärmequelle in der Regel relativ kalt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatzbereich von Umweltwärmequellen zu vergrößern und somit einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe auch bei sehr niedrigen Temperaturen der Umweltwärmequelle zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird dies gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zwischen dem Kondensator und dem Expansionsventil ein weiterer Wärmetauscher angeordnet ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
  • So ist es besonders vorteilhaft, wenn der weitere Wärmetauscher Umweltwärme, insbesondere von derselben Umweltwärmequelle wie der Verdampfer, und / oder Abwärme mindestens einer der anderen Komponenten aufnimmt. Der Verdampfer und der weitere Wärmetauscher können Bestandteile eines Luftwärmetauschers sein, wobei die Luft zunächst den weiteren Wärmetauscher und dann den Verdampfer durchströmt. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dass ein Solar-, Erd- oder Raumabwärmetauscher Verwendung findet. Auch kann die Wärme von unterschiedlichen Wärmequellen genutzt werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert. Hierbei zeigen:
    • Figur 1 einen erfindungsgemäßen Wärmepumpenkreislauf sowie
    • Figur 2 ein log p - h - Diagramm, welches den Kreisprozess verdeutlicht.
  • Figur 1 zeigt Wärmepumpenkreislauf 1 mit einem Kompressor 2, einem Kondensator 3, einem Expansionsventil 4 und einem Verdampfer 5. Der Kondensator 3 ist mit einem Heizungskreislauf 7 verbunden. Im Gegensatz zu üblichen Wärmepumpenkreisläufen ist zwischen dem Kondensator 3 und dem Expansionsventil 4 ein weiterer Wärmetauscher 8 angeordnet. Der Verdampfer 5 und der weitere Wärmetauscher 8 sind Bestandteil eines Luftwärmetauschers 9, der über ein Gebläse 6 verfügt. Der weitere Wärmetauscher 8 und der Verdampfer 5 sind bezüglich der Luftströmung in Reihe geschaltet, wobei der weitere Wärmetauscher 8 zuerst in der Durchströmungsrichtung der Luft liegt.
  • Figur 2 zeigt den Kreisprozess im log p - h - Diagramm, in welchem das Naßdampfgebiet bezüglich Druck und Enthalpie dargestellt ist. Der Kompressor 2 verdichtet das Kältemittel, so hinter dem Kompressor 2 (Betriebspunkt a) ein Druck von über 20 * 105 Pa und eine Temperatur von über 50°C vorliegt. Im Kondensator 3 wird das Kältemittel abgekühlt und die Wärme auf den Heizungskreislauf 7 übertragen. Anschließend (Betriebspunkt b) wird das Kältemittel zum weiteren Wärmetauscher 8 geleitet. Hier strömt Umgebungsluft (Punkt f) mit beispielsweise 7°C ein; das Kältemittel kühlt hierdurch im weiteren Wärmetauscher 8 ab, während gleichzeitig die Umgebungsluft auf 9°C erwärmt wird (Punkt g). Stromab des weiteren Wärmetauschers 8 (Betriebspunkt c) wird das Kältemittel in das Expansionsventil 4 geleitet, wo es sich entspannt und zugleich massiv abkühlt (Betriebspunkt d). Das kalte Kältemittel strömt in den Verdampfer 5, der unmittelbar neben dem weiteren Wärmetauscher 8 im Luftwärmetauscher 9 positioniert ist, und nimmt dort thermische Energie von der erwärmten Umgebungsluft auf. Die hierdurch abgekühlte Umgebungsluft strömt durch das Gebläse 6 mit einer Temperatur von etwa 3°C (Punkt h). Das Kältemittel strömt mit etwa 2 * 105 Pa (Betriebspunkt e) zum Kompressor zurück, um dort wieder komprimiert zu werden.

Claims (6)

  1. Wärmepumpenkreislauf (1) mit mindestens einem Kompressor (2), einem Kondensator (3), einem Expansionsventil (4) und einem Verdampfer (5),
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kondensator (3) und dem Expansionsventil (4) ein weiterer Wärmetauscher (8) angeordnet ist und der Verdampfer (5) direkt mit dem Kompressor (2) verbunden ist.
  2. Wärmepumpenkreislauf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Wärmetauscher (8) Umweltwärme und / oder Abwärme mindestens einer der anderen Komponenten aufnimmt.
  3. Wärmepumpenkreislauf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) und der weitere Wärmetauscher (8) Wärme von derselben Umweltwärmequelle beziehen.
  4. Wärmepumpenkreislauf (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) und der weitere Wärmetauscher (8) Bestandteile eines Luftwärmetauschers (9) sind, wobei die Luft zunächst den weiteren Wärmetauscher (8) und dann den Verdampfer (5) durchströmt.
  5. Wärmepumpenkreislauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) und der weitere Wärmetauscher (8) Bestandteile eines Solar-, Erd- oder Raumabwärmetauschers (9) sind.
  6. Wärmepumpenkreislauf (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Wärmetauscher (8) von einer anderen Wärmequelle Wärme bezieht als der Verdampfer (5).
EP10009871A 2009-09-28 2010-09-18 Wärmepumpe Withdrawn EP2306125A1 (de)

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