EP4265981A1 - Gebäudeheizung und/oder -kühlung mit einer wärmepumpe - Google Patents

Gebäudeheizung und/oder -kühlung mit einer wärmepumpe Download PDF

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EP4265981A1
EP4265981A1 EP23167654.5A EP23167654A EP4265981A1 EP 4265981 A1 EP4265981 A1 EP 4265981A1 EP 23167654 A EP23167654 A EP 23167654A EP 4265981 A1 EP4265981 A1 EP 4265981A1
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EP
European Patent Office
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fluid
circuit
heat exchanger
source temperature
expansion valve
Prior art date
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Pending
Application number
EP23167654.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kruck Julian
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.)
Ratiotherm & Co Kg GmbH
Original Assignee
Ratiotherm & Co Kg GmbH
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Filing date
Publication date
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    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves

Definitions

  • the invention relates to building heating and/or cooling with a heat pump according to the preamble of claim 1 and a building according to the preamble of claim 14.
  • the invention further relates to a method for operating building heating and/or cooling according to the preamble of claim 15 .
  • the heat pump is installed in a building or connected to it.
  • the heat pump has a closed fluid circuit.
  • a working medium circulates in the fluid circuit, which can be operated as a heating and/or cooling circuit depending on the application.
  • a compressor, two heat exchangers and a throttle unit that has an expansion valve are integrated into the fluid circuit.
  • the expansion valve regulates the inflow of the working medium to the compressor, so that the compressor is always charged with a sufficient amount of working medium and it is ensured that only gaseous refrigerant reaches the compressor.
  • a nozzle with a nozzle opening is arranged in the expansion valve. The nozzle opening can be closed and/or opened by a certain value - the actual degree of opening - so that the working medium can flow through the expansion valve.
  • the expansion valve Depending on the diameter of the nozzle opening - the nozzle diameter - there is a nominal opening degree range of the nozzle opening due to the flow, in which the expansion valve can be operated efficiently.
  • the disadvantage of this is that the expansion valve must be adjusted to an actual degree of opening in an operating state that deviates from the optimal operating state of the heat pump, which is outside the nominal opening range and in which the expansion valve works inefficiently.
  • building heating and/or cooling is provided with a heat pump, the heat pump having a fluid circuit through which a working medium can flow and designed as a heating and/or cooling circuit.
  • This fluid circuit has a compressor, a first heat exchanger, a second heat exchanger and a throttle unit, which are fluidly connected to one another via fluid connections.
  • This list is not intended to be exhaustive; of course, there may be other or more components in the fluid circuit.
  • a control and / or regulating unit is provided, by means of which the fluid circuit can be controlled or regulated (hereinafter, for the sake of simplicity, we will only speak of "control", even if this means or can mean “regulation”). .
  • the throttle unit has at least two, preferably has exactly two expansion valves, which are arranged in a parallel connection and which, controlled by the control and / or regulating unit, can be flowed through by the working medium individually, in groups or in their entirety.
  • the first heat exchanger can be designed as a first heat exchanger and the second heat exchanger can be designed as a second heat exchanger.
  • the first heat exchanger can be referred to as a first heat exchanger and the second heat exchanger can be referred to as a second heat exchanger.
  • the throttle unit has a plurality of expansion valves connected in parallel, which, depending on the design of the fluid circuit, can be arranged in pairs or groups or in their entirety in a parallel connection to one another.
  • At least two expansion valves are combined in a hydraulic parallel connection in the throttle unit, whereby the throttle unit can be adjusted so that, for example in the case of two expansion valves, the working medium only flows through a first expansion valve or only through one second expansion valve or flows through both expansion valves.
  • the plurality of expansion valves can be arranged between the first heat exchanger and the second heat exchanger. Because the expansion valves are integrated into the fluid circuit between the heat exchangers, they carry The expansion valves advantageously help to relax and cool the pressurized working medium.
  • first expansion valves preferably the first expansion valve and the second expansion valve
  • first fluid connection between the first heat exchanger and the first expansion valve.
  • second fluid connection can exist between the first expansion valve and the second heat exchanger. In the event of repairs, it is therefore sufficient to only replace the first expansion valve, with the first and second fluid connections being able to be used again.
  • the fluid connections can be designed in different ways.
  • a bypass fluid connection can be provided between the first fluid connection and the second fluid connection, which bridges the first expansion valve.
  • the second expansion valve can be fluidly integrated into the bypass fluid connection. Because the bypass fluid connection is provided in addition to the first fluid connection and in addition to the second fluid connection, only minor changes are necessary to the first fluid connection and the second fluid connection in order to supplement the bypass fluid connection in an existing fluid circuit.
  • the bypass fluid connection may have a first bypass fluid connection section and a second bypass fluid connection section.
  • the first bypass fluid connection portion may provide a fluid connection between the first fluid connection and the second expansion valve.
  • the second bypass fluid connection section can provide a fluid connection between the second expansion valve and provide the second fluid connection. Because the bypass fluid connection is divided into the bypass fluid connection sections, a commercially available expansion valve can be inserted between the bypass fluid connection sections with little assembly effort. A mechanical disconnection of the bypass fluid connection is not necessary for this.
  • the first expansion valve and the second expansion valve can preferably be identical parts.
  • the first expansion valve and the second expansion valve can be designed the same in terms of their structural design and/or in terms of their design parameters.
  • first expansion valve and the second expansion valve can be designed differently, preferably designed differently in terms of their structural design and/or in terms of their design parameters. Because the expansion valves differ in design, each expansion valve also has a different nominal degree of opening range, in which the working medium can flow through it in a particularly streamlined manner. Depending on the operating state of the heat pump, the expansion valve that is most suitable for this operating state can then be used.
  • an actual degree of opening can be adjustable in at least one of the expansion valves connected in parallel, preferably in the case of two expansion valves connected in parallel, an actual degree of opening, preferably of the expansion valve, can be adjustable in the first expansion valve or in the second expansion valve or in both expansion valves.
  • the expansion valves connected in parallel can be opened to defined values - the actual opening degrees. It is therefore advantageous to have one enables exact and repeatable adjustment of a flow of working medium through the expansion valves.
  • the actual degree of opening can be adjustable for several of the expansion valves connected in parallel, with it preferably being provided that the actual degree of opening of the expansion valves can be adjusted independently of one another. In comparison to expansion valves that are coupled to one another and can only be adjusted together, it is also possible to open only one of the expansion valves and keep the other one closed in a targeted manner. The efficiency potential of each expansion valve can thus be optimally utilized in an advantageous manner.
  • the actual degree of opening can be in a nominal degree of opening range specific to the respective expansion valve.
  • each expansion valve can be operated in a flow-favorable area for the respective expansion valve.
  • the expansion valves connected in parallel can each have a nozzle with a, preferably circular, nozzle opening with a nozzle diameter, the expansion valves connected in parallel having the same or different nozzle diameter, it being preferably provided that in the case of two expansion valves, the first expansion valve and the second expansion valve each has a nozzle with a, preferably circular, nozzle opening and the nozzle diameter of the first nozzle opening is the same or different to the nozzle diameter of the second nozzle opening.
  • Circular nozzle openings can be produced more cost-effectively compared to geometrically more complex nozzle openings. For example, a circular nozzle opening can be produced inexpensively using an inexpensive twist drill.
  • the nozzle diameter of the first nozzle opening can differ from the nozzle diameter of the second nozzle opening.
  • the different nozzle openings can be implemented by the manufacturer of the expansion valves with little manufacturing effort. For example, only drills with different drill diameters are sufficient to be able to produce expansion valves with different nominal opening ranges. This advantageously reduces the manufacturing costs of the expansion valves.
  • each nozzle opening can be assigned a nozzle needle or a nozzle tappet, which is adapted to the respective nozzle diameter.
  • the nozzle diameter of the first nozzle opening and/or the nozzle diameter of the second nozzle opening can be predetermined for manufacturing reasons, that is to say preferably cannot be changed without mechanical processing of the nozzle.
  • the expansion valves only have a small number of moving parts, which advantageously increases reliability.
  • the nozzle diameter of the first nozzle opening can be in a range from 1 mm to 2 mm, with the nozzle diameter of the first nozzle opening preferably being 1.65 mm.
  • the nozzle diameter of the second nozzle opening can be in a range from 3 mm to 3.5 mm, with it preferably being provided that the nozzle diameter of the second nozzle opening is 3.2 mm.
  • At least one of the expansion valves connected in parallel can be designed in such a way that the nozzle opening for working medium flowing through can be released in discrete steps or continuously by means of a nozzle needle, it being preferably provided that the first expansion valve be designed in such a way that the first nozzle opening for working medium flowing through can be released in discrete steps Can be released in steps or continuously by means of a first nozzle needle.
  • the second expansion valve can be designed such that the second nozzle opening for working medium flowing through can be released in discrete steps or continuously by means of a second nozzle needle.
  • the flow rate of working medium can therefore be adjusted in fine increments. This has the advantage that the actual degree of opening of the expansion valves can be quickly and, above all, precisely adapted to changing operating states of the heat pump.
  • the compressor can be connected mechanically, preferably via a compressor shaft, to a speed-controllable compressor drive motor.
  • the compressor drive motor can be in signal connection with a frequency converter, it being preferably provided that the frequency converter is designed to supply the compressor drive motor with an electrical voltage with different, predefined frequencies.
  • a compressor speed is assigned to each predefined frequency.
  • the speed of the compressor drive motor can therefore be adjusted purely electrically to the current operating state of the heat pump.
  • the performance of the heat pump can therefore be adjusted as required, which saves energy, especially in times of low performance requirements for the heat pump, compared to a compressor drive motor with a constant speed.
  • a reversing valve can preferably be integrated into the fluid circuit, with it preferably being provided that the reversing valve is replaced by a 4-way reversing valve is formed.
  • the direction of circulation in the fluid circuit can be reversed using the reversing valve.
  • the fluid circuit can therefore be used flexibly, depending on the direction of circulation, both as a cooling circuit and as a heating circuit.
  • a third fluid connection can exist between the first heat exchanger and the reversing valve and/or a fourth fluid connection can exist between the reversing valve and the second heat exchanger and/or a fifth fluid connection can exist between an outlet side of the compressor and the reversing valve and/or a sixth fluid connection can exist between the reversing valve and an inlet side of the compressor.
  • the first heat exchanger can be designed as a plate heat exchanger or as a finned tube heat exchanger.
  • the second heat exchanger can also be designed as a plate heat exchanger or as a finned tube heat exchanger.
  • the heat pump can be designed as a brine/water heat pump or a water/water heat pump.
  • the heat pump is preferably designed as a compression heat pump, whereby the heat pump can particularly preferably be designed as a high-pressure compression heat pump.
  • different energy sources can be used, such as warm water from an industrial process in the water/water heat pump. The overall energy balance of the industrial process can be improved by not using waste heat is released unused into the environment, but is used by the heat pump, for example to heat drinking water.
  • the first heat exchanger can be thermally coupled to an input circuit.
  • Heat transfer is preferably made possible between the working medium circulating in the fluid circuit and an input fluid circulating in the input circuit.
  • the input fluid can therefore give off heat to the working medium. This has the advantage that the working medium in the heat pump is already preheated and the energy consumption of the heat pump therefore remains low.
  • a minimum source temperature of the input fluid can be in a range from -20°C to +20°C, preferably in a range from -10°C to +15°C, with it preferably being provided that the minimum source temperature -10°C, -5°C, +5°C or +15°C.
  • a maximum source temperature of the input fluid can be in a range from -10°C to +30°C, preferably in a range from -5°C to +25°C, with it preferably being provided that the maximum source temperature is 5°C, +5°C, +15°C or +25°C.
  • the minimum source temperature can therefore vary greatly, with the heat pump being adaptable to the currently prevailing minimum source temperature by means of the two expansion valves. The heat pump can therefore be operated equally efficiently at a high level at different minimum source temperatures.
  • the input circuit can preferably be formed by a district heating circuit. This has the advantage that, for example, process heat from an industrial process is not lost unused, but can be used, for example, to heat drinking water or to heat a building using building heating and/or cooling.
  • the second heat exchanger can be thermally coupled to an output circuit, so that heat transfer between the working medium in the fluid circuit and an output fluid circulating in the output circuit can preferably be made possible.
  • the working medium can give off heat via the output circuit, so that efficient and permanent heat transfer from the input circuit to the output circuit is possible by means of the fluid circuit.
  • the output circuit can be formed by a heating circuit for building heating and/or cooling. Because the output circuit is a heating circuit for heating and/or cooling the building, the primary energy consumption for heating the building can be reduced.
  • the minimum source temperature can be -10 ° C and the maximum source temperature can be - 5°C.
  • the minimum source temperature can be -5 ° C and the maximum Source temperature is +5°C.
  • the minimum source temperature is +5°C and the maximum source temperature is -15°C.
  • the minimum source temperature is -10 ° C and the maximum source temperature is -5 °C.
  • the minimum source temperature is +5 ° C and the maximum source temperature at +15°C.
  • the minimum source temperature is +15°C and the maximum source temperature is +25°C.
  • Also according to the invention is a building, preferably a residential building, which has building heating and/or cooling according to at least one of the aspects described above.
  • a method for operating building heating and/or cooling preferably building heating and/or cooling, according to one of the above-described aspects, which has a fluid circuit through which a working medium can flow and designed as a heating and/or cooling circuit.
  • the fluid circuit has a compressor, a first heat exchanger, a second heat exchanger and a throttle unit, which are fluidly connected to one another via the fluid connections.
  • a control and/or regulating unit is provided, by means of which the fluid circuit can be controlled. This list is not intended to be exhaustive; of course, there may be other or more components in the fluid circuit.
  • control and / or regulating unit is provided, by means of which the fluid circuit can be controlled or regulated (hereinafter, for the sake of simplicity, we will only speak of "control”, even if this means or can mean “regulation”).
  • the throttle unit has at least two, preferably exactly two, expansion valves, which are arranged in a parallel connection and which, controlled by the control and / or regulating unit, are flowed through by the working medium individually, in groups or in their entirety.
  • the compressor drive motor can be controlled and/or regulated in terms of its compressor speed by means of the control and/or regulating unit.
  • the compressor speed is adapted to a power requirement placed on the heat pump.
  • the heat pump is operated in cycle mode when there is a low power requirement for the heat pump.
  • the heat pump is operated at full power at predefined time intervals for predefined time periods, whereas the heat pump is not in operation between the predefined time periods.
  • the heat output of the heat pump can be controlled according to the invention by adjusting the speed of the compressor drive motor. This leads to energy savings, particularly in the partial load range.
  • the first nozzle opening for working medium flowing through can be opened by means of the regulating and/or control unit in discrete steps or continuously by means of a first nozzle needle.
  • the second nozzle opening for working medium flowing through can be opened by means of the regulating and/or control unit in discrete steps or continuously by means of a second nozzle needle.
  • the flow rate of working medium can therefore be adjusted in small steps. This has the advantage that the actual degree of opening of the expansion valves can be quickly and, above all, precisely adapted to changing operating states of the heat pump.
  • the nozzle openings of the expansion valves can be released independently of one another and/or together by means of the regulating and/or control unit.
  • the efficiency potential of each expansion valve can be optimally used.
  • the fluid connections, the bypass fluid connection and the bypass fluid connection sections can each be formed by hoses or lines.
  • FIG. 1 A circuit diagram is shown which illustrates the basic structure of a fluid circuit 1 in a heat pump, which can be operated in a heating and a cooling mode.
  • the fluid circuit 1 is designed as a closed fluid circuit in which a working medium, such as a refrigerant, circulates.
  • the fluid circuit includes a compressor 3, a first heat exchanger 5 designed as a plate heat exchanger, a second heat exchanger 7 designed as a plate heat exchanger, a reversing valve 9 designed as a 4-way reversing valve and a throttle unit 11 integrated.
  • the throttle unit 11 has a first expansion valve 13 and a second expansion valve 15.
  • a first fluid connection 17 fluidly connects the first heat exchanger 5 to the first expansion valve 13 and the second expansion valve 15. Via a second fluid connection 19, both the first expansion valve 13 and the second expansion valve 15 are in flow connection with the second heat exchanger 7. Both the first expansion valve 13 as well as the second expansion valve 15 is fluidly arranged between the first heat exchanger 5 and the second heat exchanger 7.
  • a third fluid connection 21 exists between the first heat exchanger 5 and the reversing valve 9.
  • a fourth fluid connection 23 exists between the reversing valve 9 and the second heat exchanger 7.
  • a fifth fluid connection 25 exists between an output port of the compressor 3 and the reversing valve 9. Between the reversing valve 9 and an inlet connection of the compressor 3 there is a sixth fluid connection 27.
  • a bypass fluid connection 29 is provided as a bypass around the first expansion valve 13, which is in flow connection with the first fluid connection 17 and in flow connection with the second fluid connection 19.
  • the second expansion valve 15 is fluidically integrated into the bypass fluid connection 29, so that the first expansion valve 13 and the second expansion valve 15 are arranged in a parallel connection and/or are connected in parallel to one another.
  • the bypass fluid connection 29 has a first bypass fluid connection portion 29a and a second bypass fluid connection portion 29b.
  • the first bypass fluid connection section 29a provides a fluid connection between the first fluid connection 17 and the second expansion valve 15 ready.
  • the second bypass fluid connection section 29b provides a fluid connection between the second expansion valve 15 and the second fluid connection 19.
  • the fluid connections 17, 19, 21, 23, 25, 27 and the bypass fluid connection 29 or the bypass fluid connection sections 29a, 29b can each be designed as a fluid line.
  • the reversing valve 9 is fluidically integrated between the compressor 3 and the first heat exchanger 5 and fluidically between the compressor 3 and the second heat exchanger 7.
  • the fluid circuit 1 is designed as a heating or cooling circuit, so that the heat pump can be operated in heating or cooling mode.
  • the fluid circuit 1 In a first switching position of the reversing valve 9, the fluid circuit 1 is designed as a heating circuit and the heat pump is operated in heating mode.
  • the working medium in the fluid circuit 1 flows from the second heat exchanger 7 via the expansion valves 13, 15 arranged in parallel in the direction of the first heat exchanger 5.
  • An input circuit 31 is looped through the first heat exchanger 5.
  • An input fluid circulating in the input circuit 31 releases heat in the first heat exchanger 5 by means of heat transfer to the working medium circulating in the fluid circuit 1.
  • An output circuit 33 is looped through the second heat exchanger 7.
  • the working medium circulating in the fluid circuit 1 releases heat in the second heat exchanger 7 by means of heat transfer to an output fluid circulating in the output circuit 33.
  • the first heat exchanger 5 acts as an evaporator and the second heat exchanger 7 acts as a condenser.
  • the fluid circuit 1 is designed as a cooling circuit and the heat pump is operated in cooling mode.
  • the working medium in the fluid circuit 1 flows from the first heat exchanger 5 via the expansion valves 13, 15 arranged in parallel in the direction of the second heat exchanger 7.
  • the input circuit 31 is looped through the first heat exchanger 5.
  • the input fluid circulating in the input circuit 31 absorbs heat from the working medium circulating in the fluid circuit 1 in the first heat exchanger 5 by means of heat transfer.
  • the output circuit 33 is looped through the second heat exchanger 7.
  • the working medium circulating in the fluid circuit 1 absorbs heat from the starting fluid circulating in the output circuit 33 in the second heat exchanger 7 by means of heat transfer.
  • the first heat exchanger 5 acts as a condenser and the second heat exchanger 7 acts as an evaporator.
  • the compressor 3 is mechanically connected to a compressor drive motor 37 via a compressor shaft 35.
  • the compressor drive motor 37 can be controlled or regulated in terms of its compressor speed and for this purpose is in signal connection with a frequency converter 39.
  • the compressor drive motor 37 is supplied with electrical voltage via the frequency converter 39, so that the compressor 3 is driven .
  • a target speed of the compressor drive motor 37 can be controlled or regulated by supplying the compressor drive motor 37 from the frequency converter 39 with an electrical voltage which has a frequency corresponding to the target speed.
  • the driven compressor 3 the working medium is circulated in the fluid circuit 1.
  • the compressor speed can be adapted to the power requirement of the heat pump as required.
  • the expansion valves 13, 15 arranged in parallel are controlled by a control and/or regulating unit 41 which is in signal connection with the expansion valves 13, 15.
  • the control is carried out in such a way that the compressor 3 is always charged with a sufficient or optimal amount of working medium for the operation of the heat pump. In particular, it is ensured that only gaseous refrigerant reaches the compressor 3.
  • the task of the expansion valves 13, 15 arranged in parallel is therefore not only to relax hot and pressurized working medium and thereby reduce the pressure and temperature of the working medium, but also to supply the compressor 3 with the working medium as required.
  • Both expansion valves 13, 15 each have a nozzle with a circular nozzle opening and a nozzle needle that is adjustable relative to the nozzle opening. By adjusting the nozzle needle relative to the nozzle opening, the expansion valve is either completely closed or a flow passage for the working medium is opened between the nozzle needle and an opening edge region of the nozzle opening. A relative position between the nozzle needle and the opening edge area is referred to below as the actual degree of opening.
  • the nozzle diameters of the nozzle openings of both expansion valves 13, 15 differ from one another, with the nozzle diameter of the nozzle opening of the first expansion valve 13 being dimensioned smaller than the nozzle diameter of the nozzle opening of the second expansion valve 15.
  • the nozzle diameters of the nozzle openings are predetermined by design. For physical or flow reasons, each nozzle diameter of a nozzle opening of an expansion valve can be assigned a nominal degree of opening range in which the expansion valve works efficiently. This means that with a fixed nozzle diameter Nozzle opening the expansion valve can then be operated efficiently, insofar as an actual degree of opening is set that lies within the nominal degree of opening range.
  • the expansion valves 13, 15 arranged in parallel can be controlled completely independently of one another by the control and/or regulating unit 41. Both expansion valves 13, 15 can therefore be operated in their specific nominal opening degree range depending on the speed of the compressor. Depending on the speed of the compressor 3, either only one of the two expansion valves 13, 15 arranged in parallel or both can be adjusted equally by the control and / or regulating unit 41 to an actual opening degree that is within the specific nominal opening degree range of each of the Expansion valves 13, 15 is located.
  • the heat pump as a whole can also be operated flexibly, that is, in a wide source temperature range.
  • the source temperature is the temperature of the input fluid, which transfers heat into the working medium of the fluid circuit 1 via thermal coupling in the first heat exchanger 5.
  • FIG. 2 a circuit diagram of the fluid circuit 1 in a heat pump is shown according to a specific exemplary embodiment.
  • several sensors are integrated into the fluid circuit 1, into the input circuit 31 and the output circuit 33, by means of which pressures and/or temperatures of the Working medium, the input fluid or the output fluid are measured at predefined points of the fluid circuit 1, the input circuit 31 or the output circuit 33 and forwarded as signals, for example to the control and / or regulating unit 41 in which they are processed become.
  • a sight glass 43 with an indicator and a filter dryer 45 are integrated into the second fluid connection 19, the sight glass being provided adjacent to the first expansion valve 13 and the filter dryer 45 between the sight glass 43 and the second heat exchanger 7.
  • a Schrader valve 47, 49 is provided in the flow direction upstream and downstream of the compressor 3, each Schrader valve 47, 49 being in hydraulic connection with the fifth fluid connection 25 or with the sixth fluid connection 27.
  • the input circuit 31 designed as a district heating circuit
  • ball valves 51, 53, an electric motor-operated valve 55, a district heat pump 57, a non-return valve 59, a flow measuring device 61 and the first heat exchanger 5 are integrated in terms of flow technology.
  • a ball valve 63 for emptying the input circuit fluid is provided between the ball valve 51 and the district heat pump 57.
  • a ball valve 65 for emptying the input circuit fluid is provided between the first heat exchanger 5 and the electric motor-operated valve 55.
  • the check valve 59 is arranged between the ball valve 53 and the district heat pump 57.
  • Ball valves 67, 69, 71, a check valve 73, a circulation pump 75, an electric heating element 77 and the second heat exchanger 7 are fluidically integrated into the output circuit 33, which is designed as a heating circuit. There is a between the electric heating element 77 and the ball valve 67 Ball valve 79 is provided for emptying the output fluid. A ball valve 81 for emptying the output fluid is provided between the ball valve 69 and the circulation pump 75. The check valve 73 is arranged between the second heat exchanger 7 and the circulation pump 75. An external security group 83 is also connected or integrated into the output circuit 33.

Abstract

Die Erfindung betrifft Gebäudeheizung und/oder -Kühlung mit einer Wärmepumpe, wobei die Wärmepumpe einen von einem Arbeitsmedium durchströmbaren und als Heiz- und/oder Kühlkreislauf ausgebildeten Fluidkreislauf (1) aufweist, wobei der Fluidkreislauf (1) einen Verdichter (3), einen ersten Wärmetauscher (5), einen zweiten Wärmetauscher (7) und eine Drosseleinheit (11) aufweist, die über Fluidverbindungen strömungstechnisch miteinander verbunden sind, wobei eine Steuer- und/oder Regeleinheit (41) vorgesehen ist, mittels der der Fluidkreislauf (1) steuerbar ist. Erfindungsgemäß weist die Drosseleinheit (11) wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei, Expansionsventile (13, 15) auf, die in einer Parallelschaltung angeordnet sind und die, gesteuert mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit (41), einzeln, gruppenweise oder in ihrer Gesamtheit von dem Arbeitsmedium durchströmbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gebäudeheizung und/oder -kühlung mit einer Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Gebäude nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Gebäudeheizung und/oder -kühlung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
  • Bei einer beispielhaften Gebäudeheizung und/oder -kühlung mit einer Wärmepumpe, ist die Wärmepumpe in einem Gebäude verbaut oder an dieses angebunden. Die Wärmepumpe weist einen geschlossenen Fluidkreislauf auf. Im Betrieb der Wärmepumpe zirkuliert ein Arbeitsmedium in dem Fluidkreislauf, der je nach Anwendungsfall als Heiz- und/oder Kühlkreislauf betreibbar ist. In den Fluidkreislauf sind ein Verdichter, zwei Wärmeüberträger und eine Drosseleinheit eingebunden, die ein Expansionsventil aufweist. Mit dem Expansionsventil wird der Zustrom des Arbeitsmediums zum Verdichter geregelt, so dass der Verdichter stets mit einer ausreichenden Menge an Arbeitsmedium beschickt wird und sichergestellt ist, dass nur gasförmiges Kältemittel den Verdichter erreicht. In dem Expansionsventil ist eine Düse mit einer Düsenöffnung angeordnet. Die Düsenöffnung kann geschlossen und/oder um einen bestimmten Wert - den Ist-Öffnungsgrad - geöffnet sein, so dass das Arbeitsmedium durch das Expansionsventil hindurchströmen kann.
  • Je nach Durchmesser der Düsenöffnung - dem Düsendurchmesser - ergibt sich strömungsbedingt ein Nenn- Öffnungsgradbereich der Düsenöffnung, in dem das Expansionsventil effizient betreibbar ist. Nachteilig daran ist, dass das Expansionsventil in einem vom optimalen Betriebszustand der Wärmepumpe abweichenden Betriebszustand in einen Ist-Öffnungsgrad verstellt werden muss, der außerhalb des Nenn-Öffnungsbereiches liegt und in dem das Expansionsventil ineffizient arbeitet.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Gebäudeheizung und/oder -kühlung mit einer in ihrer Effizienz gesteigerten Wärmepumpe bereitzustellen. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung ist, ein Gebäude, insbesondere ein Wohngebäude, mit einer derartigen Gebäudeheizung und/oder -kühlung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine Gebäudeheizung und/oder -kühlung effizienter betrieben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.
  • Gemäß Anspruch 1 ist eine Gebäudeheizung und/oder -kühlung mit einer Wärmepumpe vorgesehen, wobei die Wärmepumpe einen von einem Arbeitsmedium durchströmbaren und als Heiz- und/oder Kühlkreislauf ausgebildeten Fluidkreislauf aufweist. Dieser Fluidkreislauf weist einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher und eine Drosseleinheit auf, die über Fluidverbindungen strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Diese Aufzählung ist nicht abschließend zu verstehen, selbstverständlich können noch andere oder mehr Bauteile im Fluidkreislauf vorhanden sein. Ferner ist eine Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen, mittels der der Fluidkreislauf steuer- bzw. regelbar ist (nachstehend wird der Einfachheit halber nur noch von "Steuern" gesprochen, auch wenn damit ein "Regeln" gemeint ist bzw. gemeint sein kann). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Drosseleinheit wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei, Expansionsventile aufweist, die in einer Parallelschaltung angeordnet sind und die, gesteuert mittels der Steuerund/oder Regeleinheit, einzeln, gruppenweise oder in ihrer Gesamtheit von dem Arbeitsmedium durchströmbar sind.
  • Der erste Wärmetauscher kann als erster Wärmeüberträger und der zweite Wärmetauscher kann als zweiter Wärmeüberträger ausgebildet sein. Der erste Wärmetauscher kann als erster Wärmeüberträger bezeichnet werden und der zweite Wärmetauscher kann als zweiter Wärmeüberträger bezeichnet werden.
  • Das heißt mit anderen Worten, dass die Drosseleinheit mehrere parallel geschaltete Expansionsventile aufweist, die je nach Auslegung des Fluidkreislaufs paar- bzw. gruppenweise oder in ihrer Gesamtheit zueinander in einer Parallelschaltung angeordnet sein können.
  • Im Vergleich zu bisher bekannten Wärmepumpen sind in der Drosseleinheit somit wenigstens zwei Expansionsventile in einer hydraulischen Parallelschaltung zusammengefasst, wodurch die Drosseleinheit so eingestellt werden kann, dass, zum Beispiel bezogen auf den Fall zweier Expansionsventile, das Arbeitsmedium nur durch ein erstes Expansionsventil oder nur durch ein zweites Expansionsventil oder durch beide Expansionsventile strömt. Dies hat den Vorteil, dass die Wärmepumpe auch bei unterschiedlichen, vorzugsweise sich ändernden, Quelltemperaturen effizient betrieben werden kann.
  • In einem konkreten Ausführungsbeispiel können die mehreren Expansionsventile zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher angeordnet sein. Dadurch, dass die Expansionsventile jeweils zwischen den Wärmetauschern in den Fluidkreislauf eingebunden sind, tragen die Expansionsventile in vorteilhafter Weise dazu bei, das unter Druck stehende Arbeitsmedium zu entspannen und abzukühlen.
  • Beispielhaft können genau zwei Expansionsventile, vorzugsweise das erste Expansionsventil und das zweite Expansionsventil, vorgesehen sein. Es kann eine erste Fluidverbindung zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem ersten Expansionsventil bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann eine zweite Fluidverbindung kann zwischen dem ersten Expansionsventil und dem zweiten Wärmetauscher bestehen. Im Reparaturfall ist es daher ausreichend, nur das erste Expansionsventil zu tauschen, wobei die erste und die zweite Fluidverbindung wieder verwendet werden können. Die Fluidverbindungen können auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein.
  • Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel kann eine Bypass-Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidverbindung und der zweiten Fluidverbindung vorgesehen sein, die das erste Expansionsventil überbrückt. Das zweite Expansionsventil kann strömungstechnisch in die Bypass-Fluidverbindung eingebunden sein. Dadurch, dass die Bypass-Fluidverbindung zusätzlich zu der ersten Fluidverbindung und zusätzlich zu der zweiten Fluidverbindung vorgesehen ist, sind an der ersten Fluidverbindung und der zweiten Fluidverbindung nur geringfügige Änderung nötig, um die Bypass-Fluidverbindung bei einem bestehenden Fluidkreislauf zu ergänzen.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Bypass-Fluidverbindung einen ersten Bypass-Fluidverbindungsabschnitt und einen zweiten Bypass-Fluidverbindungsabschnitt aufweisen. Der erste Bypass-Fluidverbindungsabschnitt kann eine strömungstechnische Verbindung zwischen der ersten Fluidverbindung und dem zweiten Expansionsventil bereitstellen. Der zweite Bypass-Fluidverbindungsabschnitt kann eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem zweiten Expansionsventil und der zweiten Fluidverbindung bereitstellen. Dadurch, dass die Bypass-Fluidverbindung in die Bypass-Fluidverbindungsabschnitte unterteilt ist, kann zwischen den Bypass-Fluidverbindungsabschnitten mit geringem Montageaufwand ein handelsübliches Expansionsventil eingesetzt werden. Ein mechanisches Trennen der Bypass-Fluidverbindung ist hierfür nicht notwendig.
  • Bevorzugt können das erste Expansionsventil und das zweite Expansionsventil Gleichteile sein. Vorzugsweise können das erste Expansionsventil und das zweite Expansionsventil hinsichtlich ihrer konstruktiven Ausgestaltung und/oder hinsichtlich ihrer Auslegungsparameter gleich ausgebildet sein. Für die Montage der Drosseleinheit sind somit im Hinblick auf einen geringen Logistikaufwand nur baugleiche Expansionsventile vorzuhalten.
  • Alternativ können das erste Expansionsventil und das zweite Expansionsventil unterschiedlich ausgebildet sein, vorzugsweise hinsichtlich ihrer konstruktiven Ausgestaltung und/oder hinsichtlich ihrer Auslegungsparameter ungleich ausgebildet sind. Dadurch, dass sich die Expansionsventile konstruktiv unterscheiden, weist auch jedes Expansionsventil einen anderen Nenn-Öffnungsgradbereich auf, in dem es besonders strömungsgünstig von dem Arbeitsmedium durchströmbar ist. In Abhängigkeit des Betriebszustandes der Wärmepumpe kann dann das für diesen Betriebszustand am besten geeignete Expansionsventil eingesetzt werden.
  • Besonders bevorzugt kann bei wenigstens einem der parallel geschalteten Expansionsventile ein Ist-Öffnungsgrad einstellbar sein, vorzugsweise im Falle zweier parallel geschalteter Expansionsventile bei dem ersten Expansionsventil oder bei dem zweiten Expansionsventil oder bei beiden Expansionsventilen ein Ist-Öffnungsgrad, vorzugsweise des Expansionsventils, einstellbar sein. Die parallel geschalteten Expansionsventile können so auf definierte Werte - den Ist-Öffnungsgraden - geöffnet werden. In vorteilhafter Weise ist daher eine exakte und wiederholgenaue Einstellung eines Durchflusses an Arbeitsmedium durch die Expansionsventile ermöglicht.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Ist-Öffnungsgrad bei mehreren der parallel geschalteten Expansionsventile einstellbar sein, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Ist-Öffnungsgrade der Expansionsventile unabhängig voneinander einstellbar sind. Im Vergleich zu miteinander gekoppelten und nur gemeinsam einstellbaren Expansionsventilen, ist es außerdem möglich, auch nur eines der Expansionsventile zu öffnen und das andere gezielt geschlossen zu halten. In vorteilhafter Weise kann damit das Wirkungsgradpotential eines jeden Expansionsventils optimal genutzt werden.
  • Bevorzugt kann der Ist-Öffnungsgrad in einem für das jeweilige Expansionsventil spezifischen Nenn-Öffnungsgradbereich liegen. Somit kann jedes Expansionsventil in einem für das jeweilige Expansionsventil strömungsgünstigen Bereich betrieben werden.
  • Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel können die parallel geschalteten Expansionsventile jeweils eine Düse mit einer, vorzugsweise kreisrunden, Düsenöffnung mit einem Düsendurchmesser aufweisen, wobei die parallel geschalteten Expansionsventile einen gleichen oder unterschiedlichen Düsendurchmesser aufweisen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass im Falle zweier Expansionsventile das erste Expansionsventil und das zweite Expansionsventil, jeweils eine Düse mit einer, vorzugsweise kreisrunden, Düsenöffnung aufweist und der Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung gleich oder unterschiedlich zu dem Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung ist. Kreisrunde Düsenöffnungen sind im Vergleich zu geometrisch komplexeren Düsenöffnungen kostengünstiger herstellbar. So ist beispielsweise eine kreisrunde Düsenöffnung kostengünstig unter Einsatz eines preiswerten Spiralbohrers herstellbar.
  • Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel kann sich der Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von dem Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung unterscheiden. Die unterschiedlichen Düsenöffnungen sind beim Hersteller der Expansionsventile mit geringem Herstellungsaufwand realisierbar. So sind beispielsweise lediglich Bohrer mit unterschiedlichen Bohrer-Durchmessern ausreichend, um Expansionsventile mit unterschiedlichen Nenn-Öffnungsgradbereichen herstellen zu können. Die senkt in vorteilhafter Weise die Herstellkosten der Expansionsventile. Zusätzlich kann jeder Düsenöffnung eine Düsennadel oder ein Düsenstößel zugeordnet sein, der an den jeweiligen Düsendurchmesser angepasst ist.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung und/oder der Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung herstellungsbedingt vorgegeben sein, das heißt vorzugsweise ohne mechanische Bearbeitung der Düse nicht veränderbar sein. Dadurch haben die Expansionsventile nur eine geringe Anzahl an beweglichen Teilen, wodurch in vorteilhafter Weise die Ausfallsicherheit erhöht ist.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung in einem Bereich von 1 mm bis 2 mm liegen, wobei der Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung vorzugsweise 1,65 mm beträgt. Der Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung kann in einem Bereich von 3 mm bis 3,5 mm liegen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung 3,2 mm beträgt. Diese Düsendurchmesser ermöglichen einen besonders effizienten Betrieb der Wärmepumpe, insbesondere im Bereich gängiger Quelltemperaturen.
  • Bevorzugt kann wenigstens eines der parallel geschalteten Expansionsventile derart ausgebildet sein, dass die Düsenöffnung für durchströmendes Arbeitsmedium in diskreten Schritten oder stufenlos mittels einer Düsennadel freigebbar ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, das erste Expansionsventil derart ausgebildet sein, dass die erste Düsenöffnung für durchströmendes Arbeitsmedium in diskreten Schritten oder stufenlos mittels einer ersten Düsennadel freigebbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Expansionsventil derart ausgebildet sein, dass die zweite Düsenöffnung für durchströmendes Arbeitsmedium in diskreten Schritten oder stufenlos mittels einer zweiten Düsennadel freigebbar ist. Die Durchflussmenge an Arbeitsmedium ist somit in feinen Abstufungen einstellbar. Dies hat den Vorteil, dass der Ist-Öffnungsgrad der Expansionsventile schnell und vor allem exakt an sich ändere Betriebszustände der Wärmepumpe angepasst werden kann.
  • Beispielhaft kann der Verdichter mechanisch, bevorzugt über eine Verdichter-Welle, mit einem drehzahlregelbaren Verdichter-Antriebsmotor verbunden sein. Der Verdichter-Antriebsmotor kann in Signalverbindung mit einem Frequenzumrichter stehen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Frequenzumrichter dazu ausgebildet ist, den Verdichter-Antriebsmotor mit einer elektrischen Spannung mit unterschiedlichen, vordefinierten Frequenzen zu versorgen. Jeder vordefinierten Frequenz ist eine Verdichter-Drehzahl zugeordnet. Die Drehzahl des Verdichter-Antriebsmotors kann somit reinelektrisch auf den jeweiligen, momentan vorliegenden Betriebszustand der Wärmepumpe angepasst werden. Die Leistung der Wärmepumpe ist somit bedarfsgerecht einstellbar, wodurch insbesondere in Zeiten niedriger Leistungsanforderung an die Wärmepumpe im Vergleich zu einem Verdichter-Antriebsmotor mit konstanter Drehzahl Energie gespart wird.
  • Bevorzugt kann in den Fluidkreislauf ein Umkehrventil eingebunden sein, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Umkehrventil durch ein 4-Wege-Umkehrventil gebildet ist. Mit dem Umkehrventil kann die Zirkulationsrichtung im Fluidkreislauf umgedreht werden. Der Fluidkreislauf ist somit flexibel einsetzbar, und zwar je nach Zirkulationsrichtung sowohl als Kühlkreislauf als auch als Heizkreislauf.
  • Besonders bevorzugt kann eine dritte Fluidverbindung zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem Umkehrventil bestehen und/oder eine vierte Fluidverbindung zwischen dem Umkehrventil und dem zweiten Wärmetauscher bestehen und/oder eine fünfte Fluidverbindung zwischen einer Ausgangsseite des Verdichters und dem Umkehrventil bestehen und/oder eine sechste Fluidverbindung zwischen dem Umkehrventil und einer Eingangsseite des Verdichters bestehen. Mit diesen Fluidverbindungen ist gewährleistet, dass das Arbeitsmedium den Fluidkreislauf verlustarm durchströmen kann.
  • Bei einer konkreten Ausführungsform kann der erste Wärmetauscher als Platten-Wärmetauscher oder als Rippenrohr-Wärmetauscher ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch der zweite Wärmetauscher als PlattenWärmetauscher oder als Rippenrohr-Wärmetauscher ausgebildet sein. Diese Arten von Wärmetauschern weisen eine große Oberfläche auf, wodurch in vorteilhafter Weise ein hoher Wärmestrom übertragbar ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Wärmepumpe als eine Sole/Wasser-Wärmepumpe oder eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Wärmepumpe als Kompressionswärmepumpe ausgebildet, wobei die Wärmepumpe besonders bevorzugt als Hochdruck-Kompressionswärmepumpe ausgebildet sein kann. Je nach Ausgestaltung der Wärmepumpe sind unterschiedliche Energiequellen nutzbar, wie beispielweise warmes Wasser aus einem Industrieprozess bei der Wasser/Wasser-Wärmepumpe. Die Gesamtenergiebilanz des Industrieprozesses kann verbessert werden, indem die Abwärme nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, sondern mittels der Wärmepumpe beispielsweise zur Erwärmung von Trinkwasser genutzt wird.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der erste Wärmetauscher thermisch an einen Eingangs-Kreislauf gekoppelt sein. Vorzugsweise ist eine Wärmeübertragung zwischen dem im Fluidkreislauf zirkulierenden Arbeitsmedium und einem in dem Eingangskreislauf zirkulierenden Eingangs-Fluid ermöglicht. Das Eingangs-Fluid kann somit Wärme an das Arbeitsmedium abgeben. Dies hat den Vorteil, dass das Arbeitsmedium in der Wärmepumpe bereits vorgewärmt ist und der Energieaufwand der Wärmepumpe dadurch niedrig bleibt.
  • Bevorzugt kann eine Mindest-Quelltemperatur des Eingangs-Fluids in einem Bereich von -20°C bis +20°C, vorzugsweise in einem Bereich von -10°C bis +15°C liegen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Mindest-Quelltemperatur -10°C, -5°C, +5°C oder +15°C beträgt. Eine Maximal-Quelltemperatur des Eingangs-Fluids kann in einem Bereich von -10°C bis +30°C, vorzugsweise in einem Bereich von -5°C bis +25°C liegen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Maximal-Quelltemperatur-5°C, +5°C, +15°C oder +25°C beträgt. Die Mindest-Quelltemperatur kann also stark variieren, wobei mittels der beiden Expansionsventile die Wärmepumpe an die jeweils aktuell vorherrschende Mindest-Quelltemperatur anpassbar ist. Die Wärmepumpe kann also bei unterschiedlichen Mindest-Quelltemperaturen gleichermaßen auf hohem Niveau effizient betreiben werden.
  • Bevorzugt kann der Eingangs-Kreislauf durch einen Fernwärme-Kreislauf gebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise Prozesswärme aus einem industriellen Prozess nicht ungenutzt verloren geht, sondern dass damit beispielsweise Trinkwasser erwärmt oder ein Gebäude mittels der Gebäudeheizung und/oder -kühlung beheizt werden kann.
  • Besonders bevorzugt kann der zweite Wärmetauscher thermisch an einen Ausgangs-Kreislauf gekoppelt sein, so dass vorzugsweise eine Wärmeübertragung zwischen dem Arbeitsmedium im Fluidkreislauf und einem in dem Ausgangs-Kreislauf zirkulierenden Ausgangs-Fluid ermöglicht sein kann. Über den Ausgangs-Kreislauf kann das Arbeitsmedium Wärme abgeben, so dass mittels des Fluidkreislaufes eine effiziente und dauerhafte Wärmeübertragung vom Eingangs-Kreislauf zum Ausgangs-Kreislauf ermöglicht ist.
  • Beispielhaft kann der Ausgangs-Kreislauf durch einen Heiz-Kreislauf der Gebäudeheizung und/oder-kühlung gebildet sein. Dadurch dass der AusgangsKreislauf ein Heiz-Kreislauf der Gebäudeheizung und/oder -kühlung ist, kann der Primärenergieaufwand zum Heizen des Gebäudes gesenkt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann bei einer Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 1,65 mm oder in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm die Mindest-Quelltemperatur bei -10°C und die Maximal-Quelltemperatur bei -5°C liegen.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann bei einer Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 3,2 mm oder in einem Bereich zwischen 3 mm und 3,5 mm die Mindest-Quelltemperatur bei -5°C und die Maximal-Quelltemperatur bei +5°C liegen.
  • Beispielhaft kann bei einer Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 1,65 mm oder in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm und bei einem Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung von 3,2 mm oder in einem Bereich von 3 mm bis 3,5 mm die Mindest-Quelltemperatur bei +5°C und die Maximal-Quelltemperatur bei -15°C liegen.
  • Bevorzugt kann bei der Hälfte der Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 1,65 mm oder in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm die Mindest-Quelltemperatur bei -10°C und die Maximal-Quelltemperatur bei -5°C liegen.
  • Besonders bevorzugt kann bei der Hälfte der Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 3,2 mm oder in einem Bereich zwischen 3 mm und 3,5 mm die Mindest-Quelltemperatur bei +5°C und die Maximal-Quelltemperatur bei +15°C liegen.
  • Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel kann bei der Hälfte der Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 1,65 mm oder in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm und bei einem Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung von 3,2 mm oder in einem Bereich von 3 mm bis 3,5 mm die Mindest-Quelltemperatur bei +15°C und die Maximal-Quelltemperatur bei +25°C liegen.
  • Die angegebenen Düsendurchmesser der Düsenöffnungen und die Angaben der Mindest- und Maximal-Quelltemperaturen haben sich als besonders vorteilhaft und effizient für den Betrieb der Wärmepumpe herausgestellt.
  • Erfindungsgemäß ist auch ein Gebäude, vorzugsweise ein Wohngebäude, welches eine Gebäudeheizung und/oder kühlung nach zumindest einem der vorbeschriebenen Aspekte aufweist.
  • Ferner ist ein Verfahren zum Betreiben einer Gebäudeheizung und/oder - kühlung, vorzugsweise einer Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der vorbeschriebenen Aspekte, die einen von einem Arbeitsmedium durchströmbaren und als Heiz- und/oder Kühlkreislauf ausgebildeten Fluidkreislauf aufweist. Der Fluidkreislauf weist einen Verdichter, einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher und eine Drosseleinheit auf, die über die Fluidverbindungen strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Zusätzlich ist eine Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen, mittels der der Fluidkreislauf steuerbar ist. Diese Aufzählung ist nicht abschließend zu verstehen, selbstverständlich können noch andere oder mehr Bauteile im Fluidkreislauf vorhanden sein. Ferner ist eine Steuer- und/oder Regeleinheit vorgesehen, mittels der der Fluidkreislauf steuer- bzw. regelbar ist (nachstehend wird der Einfachheit halber nur noch von "Steuern" gesprochen, auch wenn damit ein "Regeln" gemeint ist bzw. gemeint sein kann). Erfindungsgemäß weist die Drosseleinheit wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei, Expansionsventile auf, die in einer Parallelschaltung angeordnet sind und die, gesteuert mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit, einzeln, gruppenweise oder in ihrer Gesamtheit von dem Arbeitsmedium durchströmt werden.
  • Im Vergleich zu bisher bekannten Wärmepumpen sind in der Drosseleinheit somit zwei Expansionsventile in einer hydraulischen Parallelschaltung zusammengefasst. Die Drosseleinheit kann so eingestellt werden, dass das Arbeitsmedium nur durch das erste Expansionsventil oder nur durch das zweite Expansionsventil oder durch beide Expansionsventile hindurchströmt. Dies hat den Vorteil, dass die Wärmepumpe bei unterschiedlichen, vorzugsweise sich ändernden, Quelltemperaturen effizient betrieben werden kann.
  • Bevorzugt kann der Verdichter-Antriebsmotor mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit in seiner Verdichter-Drehzahl steuer- und/oder regelbar sein. Vorzugsweise wird die Verdichter-Drehzahl an eine an die Wärmepumpe gestellte Leistungsanforderung angepasst. Bei Wärmepumpen mit Verdichter-Antriebsmotor mit unveränderlicher Drehzahl wird bei einer geringen Leistungsanforderung an die Wärmepumpe die Wärmepumpe im Taktbetrieb betrieben. Dabei wird die Wärmepumpe in vordefinierten Zeitabständen für vordefinierte Zeitabschnitt bei voller Leistung betrieben, wohingegen zwischen den vordefinierten Zeitabschnitten die Wärmepumpe nicht in Betrieb ist. Insbesondere im Teillastbereich kann die Wärmeabgabe der Wärmepumpe erfindungsgemäß durch Anpassung der Drehzahl des Verdichter-Antriebsmotors gesteuert werden. Dies führt insbesondere im Teillastbereich zu einer Energieeinsparung.
  • Besonders bevorzugt kann die erste Düsenöffnung für durchströmendes Arbeitsmedium mittels der Regel- und/oder Steuereinheit in diskreten Schritten oder stufenlos mittels einer ersten Düsennadel freigegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Düsenöffnung für durchströmendes Arbeitsmedium mittels der Regel- und/oder Steuereinheit in diskreten Schritten oder stufenlos mittels einer zweiten Düsennadel freigegeben werden. Die Durchflussmenge an Arbeitsmedium ist somit in kleinen Stufen einstellbar. Dies hat den Vorteil, dass der Ist-Öffnungsgrad der Expansionsventile schnell und vor allem exakt an sich ändere Betriebszustände der Wärmepumpe angepasst werden kann.
  • Beispielhaft können die Düsenöffnungen der Expansionsventile mittels der Regel- und/oder Steuereinheit unabhängig voneinander und/oder gemeinsam freigegeben werden. Im Vergleich zu miteinander gekoppelten und nur gemeinsam einstellbaren Expansionsventilen, ist es möglich, auch nur eines der Expansionsventile zu öffnen und das andere gezielt geschlossen zu halten. In vorteilhafter Weise kann damit das Wirkungsgradpotential eines jeden Expansionsventils optimal genutzt werden.
  • Besonders bevorzugt können die Fluidverbindungen, die Bypass-Fluidverbindung und die Bypass-Fluidverbindungsabschnitte jeweils durch Schläuche oder Leitungen gebildet sein.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Figurenbeschreibung beispielhaft näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    in einer rein schematischen Darstellung ein Schaltbild eines Fluidkreislaufes einer Wärmepumpe; und
    Fig. 2
    in einem Schaltbild den Fluidkreislauf gemäß der Fig. 1 eingesetzt in einer Wärmepumpe gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel.
  • In der Figur 1 ist ein Schaltbild dargestellt, welches den prinzipiellen Aufbau eines Fluidkreislaufes 1 in einer Wärmepumpe veranschaulicht, die in einem Heiz- und einem Kühlmodus betreibbar ist. Der Fluidkreislauf 1 ist als ein geschlossener Fluidkreislauf ausgebildet, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert, wie bspw. ein Kältemittel.
  • Als Teile des Fluidkreislaufes 1 sind in den Fluidkreislauf ein Verdichter 3, ein erster und als Plattenwärmetauscher ausgebildeter Wärmetauscher 5, ein zweiter und als Plattenwärmetauscher ausgebildeter Wärmetauscher 7, ein als 4-Wege-Umkehrventil ausgebildetes Umkehrventil 9 und eine Drosseleinheit 11 eingebunden. Die Drosseleinheit 11 weist ein erstes Expansionsventil 13 und ein zweites Expansionsventil 15 auf.
  • Zusätzlich weist der Fluidkreislauf 1 mehrere Fluidverbindungen auf. Eine erste Fluidverbindung 17 verbindet den ersten Wärmetauscher 5 strömungstechnisch mit dem ersten Expansionsventil 13 und dem zweiten Expansionsventil 15. Über eine zweite Fluidverbindung 19 stehen sowohl das erste Expansionsventil 13 als auch das zweite Expansionsventil 15 in Strömungsverbindung mit dem zweiten Wärmetauscher 7. Sowohl das erste Expansionsventil 13 als auch das zweite Expansionsventil 15 ist strömungstechnisch zwischen dem ersten Wärmetauscher 5 und dem zweiten Wärmetauscher 7 angeordnet. Eine dritte Fluidverbindung 21 besteht zwischen dem ersten Wärmetauscher 5 und dem Umkehrventil 9. Eine vierte Fluidverbindung 23 besteht zwischen dem Umkehrventil 9 und dem zweiten Wärmetauscher 7. Zwischen einem Ausgangsanschluss des Verdichters 3 und dem Umkehrventil 9 besteht eine fünfte Fluidverbindung 25. Zwischen dem Umkehrventil 9 und einem Eingangsanschluss des Verdichters 3 besteht eine sechste Fluidverbindung 27.
  • Als Bypass um das erste Expansionsventil 13 herumführend ist eine Bypass-Fluidverbindung 29 vorgesehen, die in Strömungsverbindung mit der ersten Fluidverbindung 17 und in Strömungsverbindung mit der zweiten Fluidverbindung 19 ist. In die Bypass-Fluidverbindung 29 ist das zweite Expansionsventil 15 strömungstechnisch eingebunden, so dass das erste Expansionsventil 13 und das zweite Expansionsventil 15 in einer Parallelschaltung angeordnet und/oder zueinander parallelgeschaltet sind. Die Bypass-Fluidverbindung 29 weist einen ersten Bypass-Fluidverbindungsabschnitt 29a und einen zweiten Bypass-Fluidverbindungsabschnitt 29b auf. Der erste Bypass-Fluidverbindungsabschnitt 29a stellt eine strömungstechnische Verbindung zwischen der ersten Fluidverbindung 17 und dem zweiten Expansionsventil 15 bereit. Der zweite Bypass-Fluidverbindungsabschnitt 29b stellt eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem zweiten Expansionsventil 15 und der zweiten Fluidverbindung 19 bereit. Die Fluidverbindungen 17, 19, 21, 23, 25, 27 und die Bypass-Fluidverbindung 29 bzw. die Bypass-Fluidverbindungsabschnitte 29a, 29b können jeweils als Fluidleitung ausgebildet sein.
  • Das Umkehrventil 9 ist strömungstechnisch zwischen dem Verdichter 3 und dem ersten Wärmetauscher 5 sowie strömungstechnisch zwischen dem Verdichter 3 und dem zweiten Wärmetauscher 7 eingebunden. Je nach Stellung des in zwei Schaltstellungen schaltbaren Umkehrventils 9 ist der Fluidkreislauf 1 als Heiz- oder als Kühlkreislauf ausgebildet, so dass die Wärmepumpe im Heiz- oder im Kühlmodus betreibbar ist.
  • In einer ersten Schaltstellung des Umkehrventils 9 ist der Fluidkreislauf 1 als Heizkreislauf ausgebildet und die Wärmepumpe wird im Heizmodus betrieben. Das Arbeitsmedium im Fluidkreislauf 1 strömt ausgehend vom zweiten Wärmetauscher 7 über die in Parallelschaltung angeordneten Expansionsventile 13, 15 in Richtung des ersten Wärmetauschers 5. Dabei ist ein Eingangskreislauf 31 durch den ersten Wärmetauscher 5 hindurch geschleift. Ein im Eingangskreislauf 31 zirkulierendes Eingangs-Fluid gibt im ersten Wärmetauscher 5 mittels Wärmeübertragung Wärme an das im Fluidkreislauf 1 zirkulierende Arbeitsmedium ab. Ein Ausgangskreislauf 33 ist durch den zweiten Wärmetauscher 7 hindurch geschleift. Das im Fluidkreislauf 1 zirkulierende Arbeitsmedium gibt im zweiten Wärmetauscher 7 mittels Wärmeübertragung Wärme an ein im Ausgangskreislauf 33 zirkulierendes Ausgangs-Fluid ab. Im Heizmodus wirkt der erste Wärmetauscher 5 als Verdampfer und der zweite Wärmetauscher 7 als Verflüssiger.
  • In einer zweiten Schaltstellung des Umkehrventils 9 ist der Fluidkreislauf 1 als Kühlkreislauf ausgebildet und die Wärmepumpe wird im Kühlmodus betrieben. Das Arbeitsmedium im Fluidkreislauf 1 strömt ausgehend vom ersten Wärmetauscher 5 über die in Parallelschaltung angeordneten Expansionsventile 13, 15 in Richtung des zweiten Wärmetauschers 7. Dabei ist der Eingangskreislauf 31 durch den ersten Wärmetauscher 5 hindurch geschleift. Das im Eingangskreislauf 31 zirkulierende Eingangs-Fluid nimmt im ersten Wärmetauscher 5 mittels Wärmeübertragung Wärme von dem im Fluidkreislauf 1 zirkulierenden Arbeitsmedium auf. Der Ausgangskreislauf 33 ist durch den zweiten Wärmetauscher 7 hindurch geschleift. Das im Fluidkreislauf 1 zirkulierende Arbeitsmedium nimmt im zweiten Wärmetauscher 7 mittels Wärmeübertragung Wärme von dem im Ausgangskreislauf 33 zirkulierenden Ausgangs-Fluid auf. Im Kühlmodus wirkt der erste Wärmetauscher 5 als Verflüssiger und der zweite Wärmetauscher 7 als Verdampfer.
  • Der Verdichter 3 ist über eine Verdichter-Welle 35 mit einem Verdichter-Antriebsmotor 37 mechanisch verbunden. Der Verdichter-Antriebsmotor 37 ist in seiner Verdichter-Drehzahl steuer- bzw. regelbar und ist zu diesem Zweck in Signalverbindung mit einem Frequenzwandler 39. Über den Frequenzwandler 39 wird der Verdichter-Antriebsmotor 37 mit elektrischer Spannung versorgt, so dass der Verdichter 3 angetrieben wird. Eine Soll-Drehzahl des Verdichter-Antriebsmotors 37 kann dabei dadurch gesteuert oder geregelt werden, dass der Verdichter-Antriebsmotor 37 von dem Frequenzwandler 39 mit einer elektrischen Spannung versorgt wird, die eine zur Soll-Drehzahl korrespondierende Frequenz aufweist. Mittels des angetriebenen Verdichters 3 wird das Arbeitsmedium in dem Fluidkreislauf 1 in Zirkulation versetzt.
  • Da der Verdichter 3 mit unterschiedlichen Verdichter-Drehzahlen betreibbar ist, kann die Verdichter-Drehzahl bedarfsgerecht an die Leistungsanforderung an die Wärmepumpe angepasst werden. In Abhängigkeit der Verdichter-Drehzahl werden die in Parallelschaltung angeordneten Expansionsventile 13, 15 von einer mit den Expansionsventilen 13, 15 in Signalverbindung stehenden Steuerund/oder Regeleinheit 41 angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt dabei derart, dass der Verdichter 3 für den Betrieb der Wärmepumpe stets mit einer ausreichenden bzw. einer optimalen Menge an Arbeitsmedium beschickt wird. Insbesondere ist sichergestellt, dass nur gasförmiges Kältemittel den Verdichter 3 erreicht. Die Aufgabe der in Parallelschaltung angeordneten Expansionsventile 13, 15 besteht somit nicht nur darin, heißes und unter Druck stehendes Arbeitsmedium zu entspannen und dadurch den Druck und die Temperatur des Arbeitsmediums abzusenken, sondern auch darin, dem Verdichter 3 das Arbeitsmedium bedarfsgerecht zuzuführen.
  • Beide Expansionsventile 13, 15 weisen jeweils eine Düse mit einer kreisförmigen Düsenöffnung und einer relativ zur Düsenöffnung verstellbaren Düsennadel auf. Durch Verstellen der Düsennadel relativ zur Düsenöffnung wird das Expansionsventil entweder ganz geschlossen oder zwischen der Düsennadel und einem Öffnungsrandbereich der Düsenöffnung ein Strömungsdurchlass für das Arbeitsmedium freigegeben. Eine relative Position zwischen der Düsennadel und dem Öffnungsrandbereich wird nachfolgend als Ist-Öffnungsgrad bezeichnet.
  • Die Düsendurchmesser der Düsenöffnungen beider Expansionsventile 13, 15 unterscheiden sich voneinander, wobei der Düsendurchmesser der Düsenöffnung des ersten Expansionsventils 13 kleiner dimensioniert ist als der Düsendurchmesser der Düsenöffnung des zweiten Expansionsventils 15. Die Düsendurchmesser der Düsenöffnungen sind konstruktionsbedingt vorgegeben. Physikalisch- bzw. strömungsbedingt kann jedem Düsendurchmesser einer Düsenöffnung eines Expansionsventils ein Nenn-Öffnungsgradbereich zugeordnet werden, in dem das Expansionsventil effizient arbeitet. Das heißt, dass bei einem fest vorgegebenen Düsendurchmesser der Düsenöffnung das Expansionsventil dann effizient zu betreiben ist, insofern ein Ist-Öffnungsgrad eingestellt ist, der innerhalb des Nenn-Öffnungsgradbereiches liegt.
  • Die in Parallelschaltung angeordneten Expansionsventile 13, 15 können von der Steuer- und/oder Regeleinheit 41 völlig unabhängig voneinander angesteuert werden. Beide Expansionsventile 13, 15 können daher in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verdichters in ihrem spezifischen Nenn-Öffnungsgradbereich betrieben werden. Je nach Drehzahl des Verdichters 3 kann hierzu entweder nur eines der beiden in Parallelschaltung angeordneten Expansionsventile 13, 15 oder beide gleichermaßen von der Steuer- und/oder Regeleinheit 41 in einen Ist-Öffnungsgrad verstellt werden, der innerhalb des spezifischen Nenn-Öffnungsgradbereiches eines jeden der Expansionsventile 13, 15 liegt.
  • Dadurch, dass beide in Parallelschaltung angeordneten Expansionsventile 13, 15 eingebunden sind, kann auch die Wärmepumpe als Ganzes flexibel, das heißt in einem breiten Quelltemperatur-Bereich betrieben werden. Anders ausgedrückt: Dadurch, dass die in Parallelschaltung angeordneten Expansionsventile 13, 15 in der oben beschriebenen Weise bedarfsgerecht ansteuerbar und effizient betreibbar sind, kann auch die Wärmepumpe mit unterschiedlichen Quelltemperaturen effizient betrieben werden. Die Quelltemperatur ist dabei die Temperatur des Eingangs-Fluids, welches über thermische Koppelung in dem ersten Wärmetauscher 5 Wärme in das Arbeitsmedium des Fluidkreislaufes 1 überträgt.
  • In der Figur 2 ist ein Schaltbild des Fluidkreislaufes 1 in einer Wärmepumpe gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in den Fluidkreislauf 1, in den Eingangskreislauf 31 und den Ausgangskreislauf 33 mehrere nicht dargestellte Sensoren eingebunden, mittels derer Drücke und/oder Temperaturen des Arbeitsmediums, des Eingangs-Fluids oder des Ausgangs-Fluids an vordefinierten Stellen des Fluidkreislaufes 1, des Eingangskreislaufes 31 oder des Ausgangskreislaufes 33 gemessen und als Signale weitergeleitet werden, und zwar bspw. an die Steuer- und/oder Regeleinheit 41, in der sie verarbeitet werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel sind in die zweite Fluidverbindung 19 ein Schauglas 43 mit Indikator und ein Filtertrockner 45 eingebunden, wobei das Schauglas benachbart zum ersten Expansionsventil 13 und der Filtertrockner 45 zwischen dem Schauglas 43 und dem zweiten Wärmetauscher 7 vorgesehen ist. In Strömungsrichtung stromauf- und stromabwärts des Verdichters 3 ist jeweils ein Schraderventil 47, 49 vorgesehen, wobei jedes Schraderventil 47, 49 in hydraulischer Verbindung mit der fünften Fluidverbindung 25 oder mit der sechsten Fluidverbindung 27 steht.
  • In den als Fernwärme-Kreislauf ausgebildeten Eingangskreislauf 31 sind Kugelventile 51, 53, ein elektromotorisch betätigbares Ventil 55, eine Fernwärmepumpe 57, eine Rückschlagklappe 59, ein Strömungsmessgerät 61 und der erste Wärmetauscher 5 strömungstechnisch eingebunden. Zwischen dem Kugelventil 51 und der Fernwärmepumpe 57 ist ein Kugelhahn 63 zur Entleerung des Eingangskreislauf-Fluids vorgesehen. Zwischen dem ersten Wärmetauscher 5 und dem elektromotorisch betätigbaren Ventil 55 ist ein Kugelhahn 65 zur Entleerung des Eingangskreislauf-Fluids vorgesehen. Die Rückschlagklappe 59 ist zwischen dem Kugelventil 53 und der Fernwärmepumpe 57 angeordnet.
  • In den als Heiz-Kreislauf ausgebildeten Ausgangskreislauf 33 sind Kugelventile 67, 69, 71, ein Rückschlagventil 73, eine Zirkulationspumpe 75, ein Elektro-Heizstab 77 und der zweite Wärmetauscher 7 strömungstechnisch eingebunden. Zwischen dem Elektro-Heizstab 77 und dem Kugelventil 67 ist ein Kugelhahn 79 zur Entleerung des Ausgangs-Fluids vorgesehen. Zwischen dem Kugelventil 69 und der Zirkulationspumpe 75 ist ein Kugelhahn 81 zur Entleerung des Ausgangs-Fluids vorgesehen. Das Rückschlagventil 73 ist zwischen dem zweiten Wärmetauscher 7 und der Zirkulationspumpe 75 angeordnet. An- bzw. eingebunden in den Ausgangskreislauf 33 ist zusätzlich eine externe Sicherheitsgruppe 83.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fluidkreislauf
    3
    Verdichter
    5
    erster Wärmetauscher
    7
    zweiter Wärmetauscher
    9
    Umkehrventil
    11
    Drosseleinheit
    13
    erstes Expansionsventil
    15
    zweites Expansionsventil
    17
    erste Fluidverbindung
    19
    zweite Fluidverbindung
    21
    dritte Fluidverbindung
    23
    vierte Fluidverbindung
    25
    fünfte Fluidverbindung
    27
    sechste Fluidverbindung
    29
    Bypass-Fluidverbindung
    29a
    erster Bypass-Fluidverbindungsabschnitt
    29b
    zweiter Bypass-Fluidverbindungsabschnitt
    31
    Eingangskreislauf
    33
    Ausgangskreislauf
    35
    Verdichter-Welle
    37
    Verdichter-Antriebsmotor
    39
    Frequenzwandler
    41
    Steuer- und/oder Regeleinheit
    43
    Schauglas
    45
    Filtertrockner
    47,49
    Schraderventil
    51, 53
    Kugelventil
    55
    elektromotorisch betätigbares Ventil
    57
    Fernwärmepumpe
    59
    Rückschlagklappe
    61
    Strömungsmessgerät
    63, 65
    Kugelhahn
    67, 69, 71
    Kugelventil
    73
    Rückschlagventil
    75
    Zirkulationspumpe
    77
    Elektro-Heizstab
    79; 81
    Kugelhahn
    83
    Sicherheitsgruppe

Claims (15)

  1. Gebäudeheizung und/oder -kühlung mit einer Wärmepumpe,
    wobei die Wärmepumpe einen von einem Arbeitsmedium durchströmbaren und als Heiz- und/oder Kühlkreislauf ausgebildeten Fluidkreislauf (1) aufweist,
    wobei der Fluidkreislauf (1) einen Verdichter (3), einen ersten Wärmetauscher (5), einen zweiten Wärmetauscher (7) und eine Drosseleinheit (11) aufweist, die über Fluidverbindungen strömungstechnisch miteinander verbunden sind,
    wobei eine Steuer- und/oder Regeleinheit (41) vorgesehen ist, mittels der der Fluidkreislauf (1) steuerbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drosseleinheit (11) wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei, Expansionsventile (13, 15) aufweist, die in einer Parallelschaltung angeordnet sind und die, gesteuert mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit (41), einzeln, gruppenweise oder in ihrer Gesamtheit von dem Arbeitsmedium durchströmbar sind.
  2. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Expansionsventile (13, 15) strömungstechnisch zwischen dem ersten Wärmetauscher (5) und dem zweiten Wärmetauscher (7) angeordnet sind.
  3. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass genau zwei Expansionsventile (13, 15), vorzugsweise ein erstes Expansionsventil (13) und ein zweites Expansionsventil (15), vorgesehen sind,
    dass eine erste Fluidverbindung (17) zwischen dem ersten Wärmetauscher (5) und dem ersten Expansionsventil (13) besteht,
    dass eine zweite Fluidverbindung (19) zwischen dem ersten Expansionsventil (13) und dem zweiten Wärmetauscher (7) besteht, und
    dass eine Bypass-Fluidverbindung (29) zwischen der ersten Fluidverbindung (17) und der zweiten Fluidverbindung (19) besteht, die das erste Expansionsventil (13) überbrückt, und
    dass das zweite Expansionsventil (15) strömungstechnisch in die Bypass-Fluidverbindung (29) eingebunden ist.
  4. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Expansionsventil (13) und das zweite Expansionsventil (15) Gleichteile sind, vorzugsweise hinsichtlich ihrer konstruktiven Ausgestaltung und/oder hinsichtlich ihrer Auslegungsparameter gleich ausgebildet sind.
  5. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Expansionsventil (13) und das zweite Expansionsventil (15) unterschiedlich ausgebildet sind, vorzugsweise hinsichtlich ihrer konstruktiven Ausgestaltung und/oder hinsichtlich ihrer Auslegungsparameter ungleich ausgebildet sind.
  6. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (3) mechanisch, bevorzugt über eine Verdichter-Welle (35), mit einem drehzahlregelbaren Verdichter-Antriebsmotor (37) verbunden ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass der Verdichter-Antriebsmotor (37) in Signalverbindung mit einem Frequenzumrichter (39) steht, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass der Frequenzumrichter (39) dazu ausgebildet ist, den Verdichter-Antriebsmotor (37) mit einer elektrischen Spannung mit unterschiedlichen, vordefinierten Frequenzen zu versorgen.
  7. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fluidkreislauf (1) ein Umkehrventil (9) eingebunden ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das Umkehrventil (9) durch ein 4-Wege-Umkehrventil gebildet ist.
  8. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (5) thermisch an einen, vorzugsweise als Fernwärme-Kreislauf ausgebildeten, Eingangs-Kreislauf (31) gekoppelt ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem im Fluidkreislauf (1) zirkulierenden Arbeitsmedium und einem in dem Eingangskreislauf (31) zirkulierenden Eingangs-Fluid ermöglicht ist.
  9. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mindest-Quelltemperatur des Eingangs-Fluids in einem Bereich von -20°C bis +20°C, vorzugsweise in einem Bereich von -10°C bis +15°C liegt, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Mindest-Quelltemperatur -10°C, -5°C, +5°C oder +15°C beträgt.
  10. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maximal-Quelltemperatur des Eingangs-Fluids in einem Bereich von -10°C bis +30°C, vorzugsweise in einem Bereich von -5°C bis +25°C liegt, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Maximal-Quelltemperatur -5°C, +5°C, +15°C oder +25°C beträgt.
  11. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (7) thermisch an einen, vorzugsweise als Heiz-Kreislauf eines Gebäudes ausgebildeten, Ausgangs-Kreislauf (33) gekoppelt ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass eine Wärmeübertragung zwischen dem Arbeitsmedium im Fluidkreislauf (1) und einem in dem AusgangsKreislauf (33) zirkulierenden Ausgangs-Fluid ermöglicht ist.
  12. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors (37) und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 1,65 mm oder in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm die Mindest-Quelltemperatur bei -10°C und die Maximal-Quelltemperatur bei -5°C liegt, und/oder dass bei einer Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors (37) und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 3,2 mm oder in einem Bereich zwischen 3 mm und 3,5 mm die Mindest-Quelltemperatur bei -5°C und die Maximal-Quelltemperatur bei +5°C liegt, und/oder dass bei einer Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors (37) und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 1,65 mm oder in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm und bei einem Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung von 3,2 mm oder in einem Bereich von 3 mm bis 3,5 mm die Mindest-Quelltemperatur bei +5°C und die Maximal-Quelltemperatur bei -15°C liegt.
  13. Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Hälfte der Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors (37) und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 1,65 mm oder in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm die Mindest-Quelltemperatur bei -10°C und eine Maximal-Quelltemperatur bei -5°C liegt und/oder dass bei der Hälfte der Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors (37) und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 3,2 mm oder in einem Bereich zwischen 3 mm und 3,5 mm die Mindest-Quelltemperatur bei +5°C und die Maximal-Quelltemperatur bei +15°C liegt, und/oder dass bei der Hälfte der Maximaldrehzahl des Verdichter-Antriebsmotors (37) und bei einem Düsendurchmesser der ersten Düsenöffnung von 1,65 mm oder in einem Bereich zwischen 1 mm und 2 mm und bei einem Düsendurchmesser der zweiten Düsenöffnung von 3,2 mm oder in einem Bereich von 3 mm bis 3,5 mm die Mindest-Quelltemperatur bei +15°C und die Maximal-Quelltemperatur bei +25°C liegt.
  14. Gebäude, insbesondere Wohngebäude, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebäude wenigstens eine Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
  15. Verfahren zum Betreiben einer Gebäudeheizung und/oder -kühlung, vorzugsweise einer Gebäudeheizung und/oder -kühlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen von einem Arbeitsmedium durchströmbaren und als Heiz- und/oder Kühlkreislauf ausgebildeten Fluidkreislauf (1) aufweist, wobei der Fluidkreislauf (1) einen Verdichter (3), einen ersten Wärmetauscher (5), einen zweiten Wärmetauscher (7) und eine Drosseleinheit (11) aufweist, die über die Fluidverbindungen strömungstechnisch miteinander verbunden sind, und wobei eine Steuerund/oder Regeleinheit (41) vorgesehen ist, mittels der der Fluidkreislauf (1) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinheit (11) wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei, Expansionsventile (13, 15) aufweist, die in einer Parallelschaltung angeordnet sind und die, gesteuert mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit (41), einzeln, gruppenweise oder in ihrer Gesamtheit von dem Arbeitsmedium durchströmt werden.
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