WO2017013163A1 - Heat pump system - Google Patents

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WO2017013163A1
WO2017013163A1 PCT/EP2016/067268 EP2016067268W WO2017013163A1 WO 2017013163 A1 WO2017013163 A1 WO 2017013163A1 EP 2016067268 W EP2016067268 W EP 2016067268W WO 2017013163 A1 WO2017013163 A1 WO 2017013163A1
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pump system
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Glen Dimplex Deutschland Gmbh
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    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers

Definitions

  • the invention relates to a heat pump system with a refrigeration cycle.
  • Heat pump systems for providing heat or cold for a consumer side are known in principle.
  • an air-loaded (lamellar) heat exchanger is frequently used.
  • a brine / water-charged heat exchanger for example a soldered plate heat exchanger.
  • defrosting is regularly required. The heat required for this purpose is usually withdrawn from a consumer connected heating network. This will negatively affect energy efficiency.
  • the present invention seeks to provide a particularly reversible heat pump system, which is characterized by high efficiency.
  • the heat pump system is used to air-condition a building system.
  • the heat pump system has for this purpose a refrigeration cycle, which is connected in operation via a first interface to a waste heat cycle to exploit waste heat from the building system.
  • a liquid heat carrier for example brine or a glycol-water mixture or other heat transfer medium.
  • the waste heat cycle without limiting the generality as a brine circuit and the heat carrier referred to as brine for the identification of the liquid heat carrier.
  • the refrigeration cycle is connected to a consumer-side air conditioning circuit for air conditioning of a building area of the building system.
  • air conditioning is understood herein to mean both the ability to heat and to cool the building area, and thus, suitably, is a reversibly operable heat pump installation Control unit for operating the heat pump system is set up in different operating modes.
  • the refrigeration cycle has a main branch in which a first, consumer-side heat exchanger and a second air-heated heat exchanger and also a throttle element and at least one compressor are arranged.
  • a heating mode in which heat is delivered to the consumer-side air conditioning circuit, the first consumer-side heat exchanger serves as a condenser and the second air-heated heat exchanger as an evaporator.
  • the first consumer-side heat exchanger is referred to as a condenser and the second air-heated heat exchanger as an evaporator.
  • the consumer-side air conditioning circuit is connected to the condenser in order to transfer heat into it.
  • the cold run has a parallel branch into which a third heat exchanger is integrated in parallel to the second heat exchanger, that is to say parallel to the evaporator is used in a combined waste heat heating mode as a waste heat evaporator.
  • This waste heat evaporator is used to transfer heat from the waste heat cycle in the refrigeration cycle.
  • the term "building system” generally refers to a locally connected system with one or several building parts.
  • the building complex is an office building, a supermarket, a production facility with offices, a leisure facility. such as swimming pool or wellness area as well as a hotel complex.
  • the waste heat evaporator connected in parallel serves in particular exclusively to absorb heat from the waste heat cycle.
  • the waste heat evaporator is therefore preferably flowed through in one direction.
  • the first and the second heat exchanger of the main branch of the refrigeration cycle are flowed through in a cooling mode in the opposite flow direction to the heating mode.
  • the two evaporators In combined waste heat heating mode, in which heat is thus absorbed into the refrigeration cycle via both evaporators, the two evaporators have different evaporation temperatures in an expedient embodiment.
  • the waste heat evaporator has a higher evaporation temperature than the evaporator.
  • the evaporation temperature may be lower in the main branch at the air-exposed evaporator.
  • the power of the waste heat evaporator is regulated in a preferred embodiment as a function of a temperature associated with the waste heat evaporator.
  • This is referred to below as the waste heat temperature.
  • This generally refers to all temperatures which are present in the region of the waste heat evaporator in the waste heat cycle or in the refrigeration cycle.
  • the power is regulated as a function of a return temperature of the waste heat cycle.
  • Under return temperature is generally understood the temperature of the heat carrier in the waste heat after flowing through the waste heat evaporator. This will in particular This ensures that kept in the waste heat cycle a certain temperature and / or a minimum temperature is not exceeded.
  • the power of the waste heat evaporator ie the heat transferred per unit time to the refrigeration cycle, varies depending on the heat provided in the waste heat cycle. Overall, it is ensured that the function of the waste heat cycle is not affected by excessive heat extraction. This measure thus serves to ensure the function of the downstream waste heat supplier (eg refrigerated cabinets).
  • the control function of the return temperature of the waste heat cycle it is also possible to make the control in dependence on the evaporation temperature of the waste heat evaporator, and to keep this constant, for example. Since the evaporation temperature also correlates with the pressure, this also corresponds to a regulation as a function of the evaporation pressure.
  • the temperature of the refrigerant (superheat temperature) and the evaporation pressure are preferably measured on the output side of the waste heat evaporator.
  • the overall control is designed such that the transfer of heat in the waste heat evaporator adapts to a waste heat output in the waste heat cycle.
  • the control is designed such that the already mentioned minimum temperature in the waste heat cycle is not exceeded.
  • the mass flow of the refrigerant flowing through the waste heat evaporator is controlled to control the power of the waste heat evaporator.
  • a control valve is preferably provided, which is arranged downstream of the waste heat evaporator in the flow direction of the refrigerant.
  • an opening degree of the control valve is set.
  • the mass flow of the refrigerant flowing in the parallel branch and therefore by the waste heat evaporator is also at least implicitly regulated via this degree of opening.
  • an opening degree of the control valve is generally reduced.
  • the control valve therefore generates, depending on the degree of opening a certain pressure jerk, which leads to the pressure increase.
  • the control valve is so far an evaporation pressure regulator. With an increase in pressure is also accompanied by an increase in the evaporation temperature. As a result, a temperature difference between the refrigerant and the waste heat cycle is then reduced overall. By this measure, therefore, the performance of the waste heat evaporator is reduced, both by reducing the mass flow and by reducing the temperature difference between the refrigerant and the waste heat cycle.
  • a defined overheating of the refrigerant by a suitable throttling is set by a corresponding regulation of the waste heat evaporator associated expansion valve.
  • a change in the opening degree of the control valve therefore also entails a control of the expansion valve, which leads, in particular in combination, to a change in the mass flow.
  • the previously mentioned waste heat temperature is used as the controlled variable for the control valve.
  • another controlled variable for the control valve can be used, for example, the evaporation temperature of the waste heat evaporator.
  • the evaporation temperature of the waste heat evaporator is regulated to a constant evaporation temperature of the waste heat evaporator.
  • the at least one compressor is a non-output-controlled compressor.
  • the delivered mass flow is usually at least largely constant.
  • a total mass flow of refrigerant is circulated, which automatically distributed to the two branches (main branch and parallel branch).
  • both the main branch and the parallel branch each associated with a power-controlled compressor so that the mass flows in the main branch and in the parallel branch can be set independently via the respective compressor.
  • the control valve is preferably not used. Again, the control takes place in particular as a function of a waste heat temperature of the waste heat cycle, especially as a function of the return temperature of the waste heat cycle.
  • a reduced thermal performance of the waste heat evaporator must be compensated by an increased thermal performance of the evaporator in the main branch.
  • This is preferably done by a suitable control of a fan, which is arranged to generate an air flow through the evaporator.
  • This fan that is, the speed of which is thus controlled as a whole preferably in dependence on the waste heat output of the waste heat evaporator.
  • the speed of the fan ie the air mass flow, increased and vice versa.
  • the fan is in particular - at least indirectly - controlled depending on the degree of opening of the control valve.
  • the degree of opening of the control valve is so far a correlated with the performance of the waste heat evaporator size.
  • a check valve is expediently arranged between the parallel branch and the main branch, which avoids such a return flow of refrigerant into the evaporator.
  • the parallel branch is preferably switched off for the duration of the suction, so that no refrigerant flows through the parallel branch.
  • the throttle element which is designed as a controllable expansion valve and which is assigned to the evaporator and which is closed in the sole waste heat heating mode, is partially opened.
  • the opening degree is preferably below 15% and more preferably below 10% and especially in the range of 3% to 8% based on a complete opening of the expansion valve.
  • the compressor is simultaneously operated, so that in total this refrigerant is sucked out of the evaporator.
  • the expansion valve is closed again and the parallel branch is activated again. This suction process is preferably repeated cyclically.
  • the heat provided by the waste heat circuit is also used to defrost the air-heated heat exchanger. Conveniently, only the heat from the waste heat cycle is used. This is therefore prioritized. If this heat is insufficient, heat from the consumer-side air conditioning circuit can additionally be used in a manner known per se. That is, in the absence of heat in the waste heat cycle is switched either partially or completely to a heat extraction from the consumer-side air conditioning circuit expediently.
  • all the components of the refrigeration circuit that is to say all the components of the main branch as well as those of the parallel branch, are integrated in a common housing. This is therefore a completed unit in which all components are arranged. This unit has the first and the second interface, on the one hand, the waste heat cycle and on the other hand, the air conditioning circuit is connected.
  • the waste heat cycle is preferably a brine circuit, and therefore preferably brine or other liquid heat transfer medium is used as the heat transfer medium.
  • the waste heat cycle is expediently connected to a condenser of a further refrigeration circuit, which serves for cooling a cooling area.
  • the waste heat is therefore in particular condensation heat.
  • special areas are often cooled by means of further refrigeration machines with corresponding refrigeration circuits. With this measure, therefore, the heat dissipated by these other chillers via the respective condenser heat is used as waste heat of the waste heat cycle.
  • the capacitor of the further refrigeration cycle is coupled to the refrigeration cycle of the heat pump system via the parallel branch.
  • waste heat from the production process is made available as heat source for the waste heat cycle for heating the office area (via the consumer-side air conditioning cycle) in industrial manufacturing locations with production and office area.
  • Another possible use are spa and bath applications where, for example, sloshing water is used as the heat source.
  • the above-described specific embodiment of the heat pump system with the integration of the heat pump system in a building system is used in the waste heat from the building to heat other areas of the building, in principle, transferable to other applications.
  • the object is further achieved by a heat pump system with the feature combination of claim 21.
  • the heat required for the waste heat cycle can also be obtained from heat sources outside the building.
  • this is geothermal, which is obtained for example via a suitable probe.
  • the aforementioned specific embodiments of the refrigeration cycle and especially the regulation apply equally to the heat pump system according to claim 21.
  • FIGS. show partly in simplified representations:
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a refrigeration cycle of a heat pump system in a combined waste heat heating mode
  • FIG. 2 shows the circuit diagram according to FIG. 1 in a cooling mode
  • Fig. 3 shows the circuit diagram of FIG. 1 with a defrost mode
  • Fig. 4 shows a building system with a heat pump system in a highly simplified schematic representation.
  • FIGS. 1 to 3 show a heat pump system 1 with a refrigeration cycle 2.
  • the refrigeration cycle 2 can be generally divided into a main branch 4 and a parallel branch 6.
  • FIG. 1 shows the refrigeration cycle 2 in a special operating mode, hereinafter referred to as a combined waste heat heating mode.
  • the parallel branch 6 is active in this mode.
  • the parallel branch 6 is indicated by a thickened line.
  • the main branch 4 generally has a first consumer-side heat exchanger 8, which operates as a condenser in the combined waste heat heating mode.
  • the main branch 4 has a second heat exchanger 10, which operates in the combined waste heat heating mode as an evaporator.
  • the two heat exchangers 8, 10 are referred to as condenser 8 and evaporator 10.
  • the main branch 4 comprises a first throttle element, which in the exemplary embodiment is designed as a first (electronic) expansion valve 12. Furthermore, the main branch 4 has a compressor arrangement with two compressors 14 connected in parallel in the exemplary embodiment. Finally, in the main branch 4 still a collector 16 is arranged for a circulating in the refrigeration circuit 2 refrigerant.
  • the refrigeration cycle 2 can be reversibly operated, in particular in the main branch 4, i. the direction of flow of the refrigerant through the two heat exchangers 8,10 can be reversed.
  • a suitable flow direction reversing device is arranged in the main branch 4, in the exemplary embodiment in particular a 4-way switching valve 18.
  • the evaporator 10 is an air-operated evaporator 10, which is traversed by air during operation.
  • at least one fan 20 is arranged, the speed of which is controllable.
  • two fans 20 are arranged.
  • the flow direction of the refrigerant in the combined waste heat heating mode is shown by arrows in FIG.
  • the evaporator 10 is in this case flows through from top to bottom as shown in FIG.
  • the refrigerant is then passed via the 4-way switching valve 18 in a branch line 22 in which a check valve 24 is arranged.
  • the branch line 22 opens at a first branch point 26a into a suction line 28 which leads to the compressors 14.
  • a pressure-side line leads from the compressors 14 back to the 4-way switching valve 18.
  • the refrigerant is passed through a corresponding valve position from there to the condenser 8, flows through this, passes through the Collector 16 to a second branch point 26 b and is returned to the evaporator 10 via the first expansion valve 12.
  • the parallel branch 6 is connected to the main branch 4 at the two branch points 26a, 26b, specifically directly, so that the refrigerant can flow equally through the fluidic connection between main branch 4 and parallel branch 6 through both branches 4, 6.
  • the parallel branch 6 flows from the second branch point 26b in the direction of the first branch point 26a through the refrigerant, as indicated by the arrowheads.
  • a third heat exchanger is arranged, which is hereinafter referred to as waste heat evaporator 30.
  • waste heat evaporator 30 Between the second branch point 26b and the waste heat evaporator 30, a second (electronically) controllable expansion valve 32 is arranged as a second throttle element.
  • a preferably also electronically controllable control valve 34 is arranged downstream of the evaporator 10.
  • the heat pump system 1 comprises a plurality of temperature sensors TO to T2, a plurality of pressure sensors P1, P2 and regulators R1 to R6.
  • a waste heat circuit 36 is connected to a liquid heat carrier, such as brine.
  • a liquid heat carrier such as brine.
  • the waste heat evaporator 30 is generally a refrigerant-liquid heat exchanger, in particular a plate heat exchanger, as well as in the capacitor 8.
  • the capacitor 8 is the consumer connected to an air conditioning circuit 38.
  • the waste heat cycle 36 is connected via a first interface 40 and the air conditioning circuit 38 via a second interface 42 to the refrigeration cycle 2. All the components between the two interfaces 40, 42 are arranged in particular within a common housing 44 (cf., Fig. 4), so that a total of a heat pump device is provided, which is preferably placed in the outer area and is designed accordingly.
  • the heat pump system 1 is part of a building system 52 (see Fig. 4).
  • the heat pump system 1 shown in the figures can be operated in total in different operating modes. These are:
  • Waste heat from the building system 52 is provided via the waste heat cycle 36.
  • a return temperature of this waste heat circuit 36 is detected via the temperature sensor TO.
  • the minimum return temperature is, for example, minus 10 ° C. and the maximum return temperature is 30 ° C.
  • a minimum return temperature is for example between 5 and 10 ° C. This must not be exceeded, in order to maintain the functionality of the waste heat circuit 36 and the components cooled above.
  • About the waste heat circuit 36 is generally over time fluctuating waste heat available.
  • a predetermined heat is required on the consumer side in the air conditioning circuit 38, which is designed as a heating circuit in the combined waste heat heating mode. borrowed. Inn combined waste heat heating mode is absorbed by both the waste heat evaporator 30 and 10 through the evaporator heat and discharged through the condenser 8 again.
  • both the main branch 4 and the parallel branch 6 are active.
  • a significantly lower evaporation temperature than in the waste-heat evaporator 30 will usually set.
  • the higher evaporation temperature in the waste heat evaporator 30 is required because of the (high) minimum return temperature.
  • the evaporation temperature in the evaporator 10 is typically a few degrees below that of the waste heat evaporator 30, for example 5 to 10 K. Due to the different evaporation temperatures are also different pressures in the parallel branch 6 and in the main branch 4 of the respective evaporator 10,30. The pressure difference is typically in the range of a few bar, for example in the range of 2 bar, wherein in the waste heat evaporator 30, the higher pressure prevails. Due to the hydraulic connection of the two branches 4, 6, the same pressures must prevail at the two branch points 26a, 26b.
  • the control valve 34 the degree of opening can be adjusted by motor and in particular continuously.
  • the control variable for actuating the control valve 34 is preferably the temperature measured value of the first temperature sensor TO, which detects the return temperature.
  • the two expansion valves 12, 32 are in operation in the described parallel operation. These are regulated as a function of the temperature measured via the temperature sensors T1, T2 and in dependence on the pressure of the refrigerant measured via the pressure sensors P1, P2 at the respective evaporator outlet. In this case, it is usually regulated to a specific overheating of, for example, several degrees Kelvin (overheating control) in order to ensure complete evaporation.
  • the setpoint value for overheating is, for example, 6 K.
  • the control valve 34 is controlled as a function of the return temperature (temperature sensor TO), in particular such that the return temperature does not fall below a minimum value.
  • a reduction of the return temperature, in particular under a defined, predetermined minimum value, is detected by the temperature sensor TO.
  • the opening degree of the control valve 34 is reduced, resulting in an increase of the pressure in the waste heat evaporator 30 on the refrigerant side.
  • the evaporation temperature also increases, so that the driving temperature difference between the heat carrier in the waste heat circuit 36 and the refrigerant is reduced, whereby the transmitted heat is reduced.
  • the total thermal power of the waste heat evaporator 30 is reduced or generally controlled via the control valve 34.
  • the combination of the control of the control valve 34 with the overheat control of the second expansion valve 32 controls the mass flow of the refrigerant through the waste heat evaporator 30.
  • the mass flow in the refrigeration cycle 2 is largely constant overall, since the compressors 14 are not power-controlled compressors, which thus promote an at least substantially constant mass flow.
  • the fans 20 are additionally controlled and in particular their speed is increased.
  • the controlled variable for this for example, in turn, the return temperature, as indicated in Fig. 1. Since this is also the control variable for the control valve 34 at the same time, therefore, the fans 20 are actuated at least indirectly as a function of the opening degree of the control valve 34.
  • one compressor 14 would then be connected to the branch line 22 on the suction side and the other compressor on the suction side to the evaporator outlet side of the waste heat evaporator 30.
  • a merger of the two branches 4, 6 would take place after the two compressors 14.
  • the compressors 14, in particular the compressor 14, which is connected to the waste heat evaporator 30 on the suction side would then preferably also be regulated as a function of the return temperature of the waste heat circuit 36.
  • the refrigerant mass flow through the waste heat evaporator 30 is reduced and at the same time the refrigerant mass flow through the evaporator 10 is increased. Again, then the speed of the fans 20 would be increased.
  • a control on the basis of the outlet temperature of the refrigerant after the waste heat evaporator 30 or on the basis of the prevailing evaporator outlet pressure instead of the control by means of the return temperature can be controlled in both cases, a control on the basis of the outlet temperature of the refrigerant after the waste heat evaporator 30 or on the basis of the prevailing evaporator outlet pressure.
  • the signals of the temperature sensors T1, T2 and / or the pressure sensors P1, P2 would be used for the control.
  • the refrigeration cycle 2 can also be operated in a normal heating mode.
  • the parallel branch 6 is not active, i. There is no refrigerant flowing through the waste heat evaporator 30.
  • the second expansion valve 32 is closed.
  • the refrigeration cycle 2 is operated in a sole waste heat heating mode. In this case, no heat is produced via the evaporator 10 added.
  • the corresponding section of the refrigeration cycle 2 is therefore inactive.
  • the first expansion valve 12 is closed. Decreases the waste heat, it is preferably automatically transferred to the previously described combined waste heat heating mode with the parallel operation of the two evaporators 10,30.
  • the refrigeration cycle 2 can also be operated in a cooling mode.
  • the parallel branch 6 In cooling mode, the parallel branch 6 is basically inactive. In general, the parallel branch 6 is therefore flowed through by the refrigerant only with the flow direction shown in FIG.
  • the cooling mode is shown in FIG. 2. As can be seen, the flow direction of the refrigerant through the first heat exchanger 8 and the second heat exchanger 10 is now reversed, so that the first heat exchanger 8 now act as an evaporator and the second heat exchanger 10 as a capacitor. In this cooling mode, heat from the air conditioning circuit 38 is received via the first heat exchanger 8 and discharged to the ambient air via the second heat exchanger 10. In this case, the air conditioning circuit 38 is formed as a cooling circuit.
  • the check valve 24 is arranged in the branch line 22. This check valve 24 prevents at least largely a backflow into the evaporator 10. Even the closed first expansion valve 12 prevents such a backflow at least largely. However, due to certain leakage rates of these two valves, such backflow can not be completely prevented.
  • the functional sequence is as follows: For suction, the parallel branch 6 is separated from the remaining refrigeration circuit 2. This is done in particular by closing the valves required for this purpose. These are the embodiment of FIG. 1, the second expansion valve 32, the control valve 34 and additionally a check valve 46 in a bypass line 48, which is used in a defrosting mode described below.
  • the compressors 14 are still in operation, so that the desired suction and refrigerant return displacement is performed.
  • the first expansion valve 12 is additionally opened. Conveniently, only a limited opening degree is set. Preferably, a position with an opening degree of between 3 and 10%, based on a complete opening, is set, in particular a position with an opening degree of 5%. By this slight opening the suction from the evaporator 10 is favored. Due to the only slight opening, the inflowing refrigerant via the first expansion valve 12 is less than the extracted amount of refrigerant.
  • Such undesirable refrigerant displacement occurs in the case of low outside temperatures and can lead to malfunctions such as decreasing compressor refrigeration capacity or other low pressure disturbances.
  • Such a refrigerant displacement is typically carried out when the outside temperature is lower than the refrigerant temperature in the suction line 28 of the compressor 14. Accordingly, the suction is cyclically, for example, at predefined intervals, switched on, if this condition is met. If, in a heating mode, the evaporator 10 is active, then there is generally the risk of icing of the same. This negatively affects the evaporator performance. Therefore, a defrost of the evaporator 10 is provided by means of a defrosting mode regularly.
  • a preferred defrost mode is shown in FIG. 3.
  • the heat required for defrosting is taken exclusively from the waste heat circuit 36.
  • the refrigerant flows from the waste heat evaporator 30 through the compressor 14 and the 4-way switching valve 18 through the evaporator 10 therethrough.
  • the first expansion valve 12 is closed, so that on the consumer side, a part of the refrigeration cycle 2 is inactive.
  • the refrigerant is recycled via the aforementioned bypass line 48 to the waste heat evaporator 30.
  • the necessary pressure adaptation is provided by a capillary tube injection device 50, which opens into the parallel branch 6.
  • the heat required for defrosting is taken from the air conditioning circuit 38.
  • the heat pump installation 1 described above is arranged within a building installation 52, as shown by way of example in FIG. 4.
  • the components of the refrigeration cycle 2 are arranged inside the housing 44.
  • the refrigeration circuit 2 is connected via the two interfaces 40,42 on the one hand with the waste heat circuit 36 and on the other hand with the air conditioning circuit 38.
  • the air conditioning circuit 38 is used for air conditioning of building spaces 54.
  • the building spaces 54 are connected via subcircuits 56 with the air conditioning circuit 38.
  • a buffer storage 58 for the heat carrier for example water
  • the temperature in the air conditioning circuit 38 for example, between 18 ° C minimum and 60 ° C maximum.
  • the temperature is, for example, at a minimum of 6 ° C and a maximum of 25 ° C.
  • the waste heat loop 36 is generally connected to a building-internal waste heat source.
  • a capacitor 60 of a further refrigeration circuit 62 is used for this purpose.
  • This further refrigeration cycle 62 is merely indicated in FIG. 4.
  • This additional refrigeration cycle 62 is used for cooling a cooling area 64 of the building system 52.
  • This cooling area 64 is, for example, a preferably passable cooling room or else a further cooling system.
  • waste heat from the production process is provided as a heat source for the waste heat cycle 36
  • refrigerants such as synthetic refrigerants designated “R134a, R404A, R417A” may be used for the refrigerant circuit 2.
  • natural refrigerants such as propane, butane or isobutane may also be used
  • the synthetic refrigerant is R417A or alternatively the natural refrigerant Refrigerant R290 (propane) used.

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Abstract

The invention relates to a heat pump system (1), which is used to air-condition a building system (52), and comprises a refrigeration circuit (2), which is connected to a waste heat circuit (36) via a first interface (40) during operation in order to use waste heat from the building system (52) and to a load-side air-conditioning circuit (38) via a second interface (42) in order to air-condition a building area, wherein - the refrigeration circuit (2) has a main branch (4) in which a first load-side heat exchanger (8), a second air-supplied heat exchanger (10), a throttle element (12), and a compressor (14) are arranged, - the first load-side heat exchanger (8) is used as a condenser (8) in a combined waste heat heating mode, and the second air-supplied heat exchanger (10) is used as an evaporator (10), - the load-side air-conditioning circuit (38) is connected to the first heat exchanger (8) during operation in order to transmit heat between the refrigeration circuit (2) and the load-side air-conditioning circuit (38), - the refrigeration circuit (2) has a parallel branch (6) in which a third heat exchanger is integrated into the refrigeration circuit parallel to the second heat exchanger (10), and - the third heat exchanger is used as a waste heat evaporator (30) in the combined waste heat heating mode and is connected to the waste heat circuit (36) in order to transmit heat into the refrigeration circuit (2).

Description

Beschreibung  description
Wärmepumpenanlage  heat pump system
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpenanlage mit einem Kältekreislauf. The invention relates to a heat pump system with a refrigeration cycle.
Wärmepumpenanlagen zum Bereitstellen von Wärme oder Kälte für eine Verbraucherseite sind grundsätzlich bekannt. Zur Aufnahme beziehungsweise Abgabe von Wärme von/an die Umgebung wird häufig ein luftbeaufschlagter (Lamel- len-)Wärmetauscher eingesetzt. Alternativ kann auch ein Sole/Wasser-beauf- schlagter Wärmetauscher, beispielsweise ein gelöteter Plattenwärmetauscher eingesetzt werden. Insbesondere bei einem luftbeaufschlagten Wärmetauscher (Verdampfer) ist regelmäßig eine Enteisung erforderlich. Die hierfür benötigte Wärme wird dabei üblicherweise einem verbraucherseitig angeschlossenen Heiznetz entzogen. Hierdurch wird die Energieeffizienz negativ beeinträchtigt. Heat pump systems for providing heat or cold for a consumer side are known in principle. For receiving or releasing heat from / to the environment, an air-loaded (lamellar) heat exchanger is frequently used. Alternatively, it is also possible to use a brine / water-charged heat exchanger, for example a soldered plate heat exchanger. In particular, in an air-heated heat exchanger (evaporator) defrosting is regularly required. The heat required for this purpose is usually withdrawn from a consumer connected heating network. This will negatively affect energy efficiency.
Speziell im industriellen Bereich oder bei Gewerbe- oder Verkaufsstätten bestehen komplexe Anforderungen im Hinblick auf die Klimatisierung von Räumen. Hierbei wird eine effiziente Ausnutzung der Energie angestrebt. Especially in the industrial sector or in commercial or retail areas there are complex requirements with regard to the air conditioning of rooms. Here, an efficient use of energy is sought.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere reversibel arbeitende Wärmepumpenanlage anzugeben, welche sich durch eine hohe Effizienz auszeichnet. Based on this, the present invention seeks to provide a particularly reversible heat pump system, which is characterized by high efficiency.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Wärmepumpenanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Die Wärmepunnpenanlage dient zur Klimatisierung einer Gebäudeanlage. Die Wärmepumpenanlage weist hierzu einen Kältekreislauf auf, welcher im Betrieb über eine erste Schnittstelle an einen Abwärmekreislauf angeschlossen ist, um Abwärme aus der Gebäudeanlage auszunutzen. Im Abwärmekreislauf zirkuliert allgemein ein flüssiger Wärmeträger, beispielsweise Sole oder auch ein Glykol- Wasser Gemisch oder sonstige Wärmeträger. Nachfolgend wird zur Kennzeichnung des flüssigen Wärmeträgers der Abwärmekreislauf ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch als Solekreislauf und der Wärmeträger als Sole bezeichnet. Über eine zweite Schnittstelle ist der Kältekreislauf an einen verbraucherseitigen Klimakreislauf zur Klimatisierung eines Gebäudebereichs der Gebäudeanlage angeschlossen. Unter„Klimatisierung" wird vorliegend die Fähigkeit verstanden, den Gebäudebereich sowohl zu heizen als auch zu kühlen. Insgesamt handelt es sich daher zweckdienlicherweise um eine reversibel betreibbare Wärmepumpenanlage. Die Wärmepumpenanlage weist allgemein eine Steuereinheit auf, die den Betrieb der Wärmepumpenanlage steuert. Dabei ist die Steuereinheit zum Betrieb der Wärmepumpenanlage in verschiedenen Betriebsmodi eingerichtet. Entsprechend ist auch die Wärmepumpenanlage geeignet ausgestaltet. The object is achieved according to the invention by a heat pump system with the features of claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims. The heat pump system is used to air-condition a building system. The heat pump system has for this purpose a refrigeration cycle, which is connected in operation via a first interface to a waste heat cycle to exploit waste heat from the building system. In the waste heat circulating generally circulates a liquid heat carrier, for example brine or a glycol-water mixture or other heat transfer medium. Hereinafter, the waste heat cycle without limiting the generality as a brine circuit and the heat carrier referred to as brine for the identification of the liquid heat carrier. Via a second interface, the refrigeration cycle is connected to a consumer-side air conditioning circuit for air conditioning of a building area of the building system. The term "air conditioning" is understood herein to mean both the ability to heat and to cool the building area, and thus, suitably, is a reversibly operable heat pump installation Control unit for operating the heat pump system is set up in different operating modes.
Der Kältekreislauf weist einen Hauptzweig auf, in dem ein erster, verbrauchersei- tiger Wärmetauscher sowie ein zweiter luftbeaufschlagter Wärmetauscher und weiterhin ein Drosselorgan sowie zumindest ein Verdichter angeordnet sind. In einem Heizbetrieb, bei dem Wärme an den verbraucherseitigen Klimakreislauf abgegeben wird, dient dabei der erste verbraucherseitige Wärmetauscher als Kondensator und der zweite luftbeaufschlagte Wärmetauscher als Verdampfer. Nachfolgend - sofern nicht etwas Anderes angegeben ist - wird von einem derartigen Heizbetrieb ausgegangen und der erste verbraucherseitige Wärmetauscher wird als Kondensator und der zweite luftbeaufschlagte Wärmetauscher als Verdampfer bezeichnet. The refrigeration cycle has a main branch in which a first, consumer-side heat exchanger and a second air-heated heat exchanger and also a throttle element and at least one compressor are arranged. In a heating mode, in which heat is delivered to the consumer-side air conditioning circuit, the first consumer-side heat exchanger serves as a condenser and the second air-heated heat exchanger as an evaporator. Below - unless otherwise stated - is assumed by such a heating operation and the first consumer-side heat exchanger is referred to as a condenser and the second air-heated heat exchanger as an evaporator.
An den Kondensator ist dabei im Betrieb der verbraucherseitige Klimakreislauf angeschlossen, um Wärme in diesen zu übertragen. Weiterhin weist der Kälte- keislauf einen Parallelzweig auf, in den parallel zum zweiten Wärmetauscher, also parallel zum Verdampfer, ein dritter Wärmetauscher integriert ist, welcher speziell in einem kombinierten Abwärme-Heizmodus als Abwärme-Verdampfer eingesetzt ist. Dieser Abwärme-Verdampfer dient zur Übertragung von Wärme aus dem Abwärmekreislauf in den Kältekreislauf. Unter paralleler Anordnung wird dabei verstanden, dass im Betrieb die beiden Verdampfer parallel - und nicht seriell nacheinander - von Kältemittel durchströmt werden. In operation, the consumer-side air conditioning circuit is connected to the condenser in order to transfer heat into it. Furthermore, the cold run has a parallel branch into which a third heat exchanger is integrated in parallel to the second heat exchanger, that is to say parallel to the evaporator is used in a combined waste heat heating mode as a waste heat evaporator. This waste heat evaporator is used to transfer heat from the waste heat cycle in the refrigeration cycle. Under parallel arrangement is understood that during operation, the two evaporators in parallel - and not serially in succession - are flowed through by refrigerant.
In dem kombinierten Abwärme-Heizmodus wird daher sowohl von dem Abwärme- Verdampfer als auch von dem Verdampfer des Hauptzweiges Wärme aufgenommen, welche dann über den Kondensator an den Klimakreislauf abgegeben werden kann. Durch diese Ausgestaltung wird der besondere Vorteil erzielt, dass Abwärme aus der Gebäudeanlage selbst zusätzlich zu der Wärme aus der Umgebungsluft für das Heizen des Gebäudebereichs herangezogen wird. Durch die parallele Schaltung der beiden Verdampfer, also des Verdampfers im Hauptzweig sowie des Abwärme-Verdampfers im Parallelzweig, ist dabei eine besonders vorteilhafte Verschaltung erreicht, um unterschiedliche Wärmequellen möglichst effizient auszunutzen. So besteht durch diese spezielle Schaltung die Möglichkeit, sowohl beide Verdampfer parallel, lediglich den Abwärme-Verdampfer oder auch lediglich den Verdampfer des Hauptzweiges einzusetzen. Die Regelungslogik richtet sich insbesondere danach, wie viel Wärme aus dem Abwärmekreislauf zur Verfügung gestellt werden kann. Darüber ermöglicht dieser spezielle Aufbau der Wärmepumpenanlage weiterhin, dass die Abwärme für eine Enteisung des luftbeaufschlagten Verdampfers herangezogen werden kann. In the combined waste heat heating mode, therefore, heat is absorbed by both the waste heat evaporator and the evaporator of the main branch, which heat can then be released via the condenser to the air conditioning circuit. By this embodiment, the particular advantage is achieved that waste heat from the building system itself is used in addition to the heat from the ambient air for heating the building area. Due to the parallel circuit of the two evaporators, ie the evaporator in the main branch and the waste heat evaporator in the parallel branch, a particularly advantageous interconnection is achieved in order to utilize different heat sources as efficiently as possible. Thus, this special circuit makes it possible to use both evaporators in parallel, only the waste heat evaporator or even only the evaporator of the main branch. The control logic depends in particular on how much heat from the waste heat cycle can be made available. In addition, this special design of the heat pump system also allows the waste heat to be used for de-icing the air-pressurized evaporator.
Insbesondere ist durch diese Wärmepumpenanlage eine Vielzahl von unterschiedlichen Schaltungsmöglichkeiten ermöglicht, was eine effiziente Ausnutzung der in der Gebäudeanlage zur Verfügung stehenden Energie für die Klimatisierung, insbesondere Beheizung der Gebäudeanlage erlaubt. Die von der Gebäudeanlage selbst bereitgestellte Abwärme wird daher besonders vorteilhaft für die Beheizung eingesetzt. Unter Gebäudeanlage wird allgemein eine örtlich zusammenhängende Anlage verstanden mit einem oder auch mit mehreren Gebäudeteilen. Speziell handelt es sich bei der Gebäudeanlage um ein Bürogebäude, um einen Supermarkt, um eine Produktionsanlage mit Büros, um eine Freizeiteinrich- tung, wie beispielsweise Schwimmbad oder Wellnessanlage sowie um eine Hotelanlage. In particular, a multiplicity of different circuit options is made possible by this heat pump system, which allows efficient utilization of the energy available in the building system for the air conditioning, in particular heating of the building system. The waste heat provided by the building itself is therefore used particularly advantageously for heating. The term "building system" generally refers to a locally connected system with one or several building parts. Specifically, the building complex is an office building, a supermarket, a production facility with offices, a leisure facility. such as swimming pool or wellness area as well as a hotel complex.
Der parallel geschaltete Abwärme-Verdampfer dient insbesondere ausschließlich zur Aufnahme von Wärme aus dem Abwärmekreislauf. Der Abwärme-Verdampfer wird daher vorzugsweise in einer Richtung durchströmt. Im Unterschied hierzu werden der erste und der zweite Wärmetauscher des Hauptzweigs des Kältekreislaufes in einem Kühlmodus in entgegengesetzter Strömungsrichtung zum Heizmodus durchströmt. The waste heat evaporator connected in parallel serves in particular exclusively to absorb heat from the waste heat cycle. The waste heat evaporator is therefore preferably flowed through in one direction. In contrast, the first and the second heat exchanger of the main branch of the refrigeration cycle are flowed through in a cooling mode in the opposite flow direction to the heating mode.
Im kombinierten Abwärme-Heizmodus, in dem also über beide Verdampfer Wärme in den Kältekreislauf aufgenommen wird, weisen in zweckdienlicher Ausgestaltung die beiden Verdampfer verschiedene Verdampfungstemperaturen auf. Speziell weist der Abwärme-Verdampfer dabei eine höhere Verdampfungstemperatur als der Verdampfer auf. Speziell bei der Ausnutzung von Abwärme für den Abwärme-Verdampfer ist ein gewisses Temperaturniveau innerhalb des Abwärmekreislauf es erforderlich, die nicht unterschritten werden sollte. Umgekehrt kann die Verdampfungstemperatur beim luftbeaufschlagten Verdampfer im Hauptzweig niedriger sein. Da es sich allgemein um das gleiche Kältemittel handelt, welches lediglich in den verschiedenen Zweigen des Kältekreislaufes strömt, ist hierzu üblicherweise erforderlich, dass dem Abwärme-Verdampfer sowie dem Verdampfer jeweils ein eigenes Expansionsventil, also ein eigenes Drosselorgan vorgeschaltet ist, über das insbesondere auch eine gewünschte Überhitzung eingestellt wird. In combined waste heat heating mode, in which heat is thus absorbed into the refrigeration cycle via both evaporators, the two evaporators have different evaporation temperatures in an expedient embodiment. Specifically, the waste heat evaporator has a higher evaporation temperature than the evaporator. Especially in the use of waste heat for the waste heat evaporator, a certain temperature level within the waste heat cycle it is necessary, which should not be exceeded. Conversely, the evaporation temperature may be lower in the main branch at the air-exposed evaporator. Since it is generally the same refrigerant, which flows only in the various branches of the refrigeration cycle, this is usually required that the waste heat evaporator and the evaporator each have their own expansion valve, so a separate throttle body is connected, in particular a desired overheating is set.
In dem kombinierten Abwärme-Heizmodus wird die Leistung des Abwärme-Verdampfers in bevorzugter Ausgestaltung in Abhängigkeit einer dem Abwärme- Verdampfer zugeordneten Temperatur geregelt. Diese wird nachfolgend als Abwärmetemperatur bezeichnet. Hierunter werden allgemein alle Temperaturen verstanden, die im Bereich des Abwärme-Verdampfers im Abwärmekreislauf oder im Kältekreis vorliegen. Insbesondere wird die Leistung in Abhängigkeit einer Rücklauftemperatur des Abwärmekreislaufs geregelt. Unter Rücklauftemperatur wird dabei allgemein die Temperatur des Wärmeträgers im Abwärmekreislauf nach Durchströmen des Abwärme-Verdampfers verstanden. Hierdurch wird insbeson- dere sichergestellt, dass im Abwärmekreislauf eine bestimmte Temperatur gehalten und/oder eine Minimaltemperatur nicht unterschritten wird. Die Leistung des Abwärme-Verdampfers, also die pro Zeiteinheit auf den Kältekreislauf übertragene Wärme, variiert in Abhängigkeit der im Abwärmekreislauf zur Verfügung gestellten Wärme. Insgesamt ist sichergestellt, dass die Funktion des Abwärmekreislaufs nicht durch eine übermäßige Wärmeentnahme beeinträchtigt ist. Diese Maßnahme dient also dazu, die Funktion des nachgeschalteten Abwärmelieferanten (z.B. Kühlmöbel) sicherzustellen. In the combined waste heat heating mode, the power of the waste heat evaporator is regulated in a preferred embodiment as a function of a temperature associated with the waste heat evaporator. This is referred to below as the waste heat temperature. This generally refers to all temperatures which are present in the region of the waste heat evaporator in the waste heat cycle or in the refrigeration cycle. In particular, the power is regulated as a function of a return temperature of the waste heat cycle. Under return temperature is generally understood the temperature of the heat carrier in the waste heat after flowing through the waste heat evaporator. This will in particular This ensures that kept in the waste heat cycle a certain temperature and / or a minimum temperature is not exceeded. The power of the waste heat evaporator, ie the heat transferred per unit time to the refrigeration cycle, varies depending on the heat provided in the waste heat cycle. Overall, it is ensured that the function of the waste heat cycle is not affected by excessive heat extraction. This measure thus serves to ensure the function of the downstream waste heat supplier (eg refrigerated cabinets).
Neben der Regelung in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur des Abwärmekreislaufs besteht auch die Möglichkeit, die Regelung in Abhängigkeit der Verdampfungstemperatur des Abwärme-Verdampfers vorzunehmen, und diese beispielsweise konstant zu halten. Da die Verdampfungstemperatur auch mit dem Druck korreliert, entspricht dies auch einer Regelung in Abhängigkeit des Verdampfungsdruckes. Die Temperatur des Kältemittels (Überhitzungstemperatur) und der Verdampfungsdruck werden dabei bevorzugt ausgangsseitig des Abwärme- Verdampfers gemessen. In addition to the control function of the return temperature of the waste heat cycle, it is also possible to make the control in dependence on the evaporation temperature of the waste heat evaporator, and to keep this constant, for example. Since the evaporation temperature also correlates with the pressure, this also corresponds to a regulation as a function of the evaporation pressure. The temperature of the refrigerant (superheat temperature) and the evaporation pressure are preferably measured on the output side of the waste heat evaporator.
Wie bereits ausgeführt ist die Regelung insgesamt derart ausgebildet, dass die Übertragung der Wärme im Abwärme-Verdampfer sich einer Abwärmeleistung im Abwärmekreislauf anpasst. Insbesondere ist die Regelung dabei derart ausgebildet, dass die bereits erwähnte Minimaltemperatur im Abwärmekreislauf nicht unterschritten wird. As already stated, the overall control is designed such that the transfer of heat in the waste heat evaporator adapts to a waste heat output in the waste heat cycle. In particular, the control is designed such that the already mentioned minimum temperature in the waste heat cycle is not exceeded.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Massestrom des durch den Abwärme- Verdampfer strömenden Kältemittels zur Regelung der Leistung des Abwärme- Verdampfers gesteuert wird. Je höher die vom Abwärmekreislauf zur Verfügung gestellte thermische Leistung ist, desto größer ist der über den Abwärme-Verdampfer geleitete Massestrom und umgekehrt. It is preferably provided that the mass flow of the refrigerant flowing through the waste heat evaporator is controlled to control the power of the waste heat evaporator. The higher the thermal power provided by the waste heat cycle, the greater the mass flow conducted via the waste heat evaporator and vice versa.
Zur Regelung der Leistung des Abwärme-Verdampfers ist vorzugsweise ein Regelventil vorgesehen, welches in Fließrichtung des Kältemittels stromab des Abwärme-Verdampfers angeordnet ist. Zur Regelung der Leistung des Abwärme-Verdampfers wird dabei insbesondere ein Öffnungsgrad des Regelventils eingestellt. Über diesen Öffnungsgrad wird insbesondere auch der in dem Parallelzweig und damit durch den Abwärme- Verdampfer strömende Massestrom des Kältemittels zumindest implizit geregelt. To control the power of the waste heat evaporator, a control valve is preferably provided, which is arranged downstream of the waste heat evaporator in the flow direction of the refrigerant. To control the power of the waste heat evaporator, in particular an opening degree of the control valve is set. In particular, the mass flow of the refrigerant flowing in the parallel branch and therefore by the waste heat evaporator is also at least implicitly regulated via this degree of opening.
Im Falle einer nur geringen oder verminderten Abwärmeleistung im Abwärmekreislauf wird daher allgemein ein Öffnungsgrad des Regelventils verringert. Dadurch wird zugleich der Druck in dem davor geschalteten Abwärme-Verdampfer angehoben. Das Regelventil erzeugt daher in Abhängigkeit des Öffnungsgrades einen gewissen Anstaudruck, der zu der Druckerhöhung führt. Bei dem Regelventil handelt es sich insoweit um einen Verdampfungsdruckregler. Mit einer Erhöhung des Druckes geht auch eine Erhöhung der Verdampfungstemperatur einher. Hierdurch wird insgesamt dann eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kältemittel und dem Abwärmekreislauf reduziert. Durch diese Maßnahme wird daher die Leistung des Abwärme-Verdampfers verringert, sowohl durch die Reduzierung des Massestroms als auch durch die Reduzierung der Temperaturdifferenz zwischen Kältemittel und Abwärmekreislauf. Vorzugsweise wird durch eine entsprechende Regulierung eines dem Abwärme-Verdampfer zugeordnetes Expansionsventil eine definierte Überhitzung des Kältemittels durch eine geeignete Drosselung eingestellt. Eine Veränderung des Öffnungsgrades des Regelventils zieht daher auch eine Steuerung des Expansionsventils nach sich, was insbesondere in Kombination zur Veränderung des Massestroms führt. Über das Regelventil wird insbesondere sichergestellt, dass eine minimale Rücklauftemperatur nicht unterschritten wird, sichert also insoweit einen Grenzbereich ab. Außerhalb dieses Grenzbereiches wird der Massenstrom vornehmlich durch die Expansionsventile in den beiden Zweigen des Kältemittelkreislaufs eingestellt. In the case of only a small or reduced waste heat in the waste heat cycle, therefore, an opening degree of the control valve is generally reduced. As a result, the pressure in the previously connected waste heat evaporator is raised at the same time. The control valve therefore generates, depending on the degree of opening a certain pressure jerk, which leads to the pressure increase. The control valve is so far an evaporation pressure regulator. With an increase in pressure is also accompanied by an increase in the evaporation temperature. As a result, a temperature difference between the refrigerant and the waste heat cycle is then reduced overall. By this measure, therefore, the performance of the waste heat evaporator is reduced, both by reducing the mass flow and by reducing the temperature difference between the refrigerant and the waste heat cycle. Preferably, a defined overheating of the refrigerant by a suitable throttling is set by a corresponding regulation of the waste heat evaporator associated expansion valve. A change in the opening degree of the control valve therefore also entails a control of the expansion valve, which leads, in particular in combination, to a change in the mass flow. In particular, it is ensured via the control valve that a minimum return temperature is not undershot, thus securing a limit range in this respect. Outside this limit range, the mass flow is adjusted primarily by the expansion valves in the two branches of the refrigerant circuit.
In zweckdienlicher Ausgestaltung wird als Regelgröße für das Regelventil die zuvor erwähnte Abwärmetemperatur, speziell die Rücklauftemperatur, herangezogen. Hierdurch ist in einfacher Weise eine Regelung auf eine gleichbleibende Rücklauftemperatur bzw. eine Regelung auf eine Rücklauftemperatur oberhalb einer minimalen Rücklauftemperatur sichergestellt. Insbesondere wenn seitens des Abwärmekreislaufs ausreichend Wärme zur Verfügung gestellt wird, so kann auch eine andere Regelgröße für das Regelventil herangezogen werden, beispielsweise die Verdampfungstemperatur des Abwärme-Verdampfers. Beispielsweise wird auf eine konstante Verdampfungstemperatur des Abwärme-Verdampfers geregelt. In an expedient embodiment, the previously mentioned waste heat temperature, especially the return temperature, is used as the controlled variable for the control valve. This ensures in a simple manner a control to a constant return temperature or a control to a return temperature above a minimum return temperature. In particular, if sufficient heat is provided by the waste heat cycle, then another controlled variable for the control valve can be used, for example, the evaporation temperature of the waste heat evaporator. For example, it is regulated to a constant evaporation temperature of the waste heat evaporator.
Durch die Variation des Öffnungsgrades und des dadurch variierenden Anstau- drucks führt dies automatisch zu unterschiedlichen Drucksituationen einerseits am Abwärme-Verdampfer und andererseits am Verdampfer. Aufgrund der unterschiedlichen Drucksituationen kommt es daher als Folge der Veränderung des Öffnungsgrades des Regelventils auch automatisch zu einer Veränderung der Aufteilung des Massestroms des Kältemittels einerseits auf den Abwärme-Verdampfer und andererseits auf den Verdampfer. Das vom Verdichter umgewälzte Kältemittel verteilt sich daher automatisch einerseits auf den Abwärme-Verdampfer und andererseits auf den Verdampfer. By varying the degree of opening and the resulting accumulation pressure, this automatically leads to different pressure situations on the one hand on the waste heat evaporator and on the other hand on the evaporator. Due to the different pressure situations, it is therefore due to the change in the opening degree of the control valve also automatically to a change in the distribution of the mass flow of the refrigerant on the one hand to the waste heat evaporator and on the other hand to the evaporator. Therefore, the refrigerant circulated by the compressor is distributed automatically on the one hand to the waste heat evaporator and on the other hand to the evaporator.
Im Hinblick auf eine möglichst kostengünstige Umsetzung ist dabei vorgesehen, dass es sich bei dem zumindest einen Verdichter um einen nicht leistungsgeregelten Verdichter handelt. Der geförderte Massenstrom ist üblicherweise zumindest weitgehend konstant. Durch den zumindest einen Verdichter wird ein Gesamtmassenstrom an Kältemittel umgewälzt, welcher sich automatischen auf die beiden Zweige (Hauptzweig und Parallelzweig) verteilt. With a view to the most cost-effective implementation, it is provided that the at least one compressor is a non-output-controlled compressor. The delivered mass flow is usually at least largely constant. By the at least one compressor, a total mass flow of refrigerant is circulated, which automatically distributed to the two branches (main branch and parallel branch).
Alternativ hierzu ist zur Regelung der Leistung des Abwärme-Verdampfers sowohl dem Hauptzweig als auch dem Parallelzweig jeweils ein leistungsgeregelter Verdichter zugeordnet, sodass die Masseströme im Hauptzweig sowie im Parallelzweig über den jeweiligen Verdichter unabhängig voneinander eingestellt werden können. Durch eine geeignete Verteilung der Masseströme kann die Regelung der einzelnen Verdampferleistungen vorgenommen werden. Bei dieser Ausführungsvariante wird vorzugsweise das Regelventil nicht eingesetzt. Auch hier erfolgt die Regelung insbesondere in Abhängigkeit einer Abwärmetem- peratur des Abwärmekreislaufs, speziell in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur des Abwärmekreislaufs. Alternatively, to regulate the power of the waste heat evaporator both the main branch and the parallel branch each associated with a power-controlled compressor so that the mass flows in the main branch and in the parallel branch can be set independently via the respective compressor. By a suitable distribution of the mass flows, the control of the individual evaporator services can be made. In this embodiment, the control valve is preferably not used. Again, the control takes place in particular as a function of a waste heat temperature of the waste heat cycle, especially as a function of the return temperature of the waste heat cycle.
Bei einer verminderten thermischen Leistung durch den Abwärme-Verdampfer und einer gleichbleibend hohen thermischen Leistungsanforderung auf der Verbraucherseite im Klimakreislauf muss eine verminderte thermische Leistung des Abwärme-Verdampfers durch eine erhöhte thermische Leistung des Verdampfers im Hauptzweig ausgeglichen werden. Vorzugsweise erfolgt dies durch eine geeignete Ansteuerung eines Ventilators, welcher zur Erzeugung eines Luftstroms durch den Verdampfer angeordnet ist. Dieser Ventilator, also dessen Drehzahl, wird also insgesamt vorzugsweise in Abhängigkeit der Abwärmeleistung des Abwärme-Verdampfers gesteuert. Bei einer verminderten Abwärmeleistung wird daher die Drehzahl des Ventilators, also der Luftmassenstrom, erhöht und umgekehrt. With a reduced thermal performance by the waste heat evaporator and a consistently high thermal power requirement on the consumer side in the air conditioning circuit, a reduced thermal performance of the waste heat evaporator must be compensated by an increased thermal performance of the evaporator in the main branch. This is preferably done by a suitable control of a fan, which is arranged to generate an air flow through the evaporator. This fan, that is, the speed of which is thus controlled as a whole preferably in dependence on the waste heat output of the waste heat evaporator. With a reduced waste heat output, therefore, the speed of the fan, ie the air mass flow, increased and vice versa.
Bei der Verwendung eines Regelventils wird der Ventilator dabei insbesondere - zumindest mittelbar - in Abhängigkeit des Öffnungsgrads des Regelventils gesteuert. Der Öffnungsgrad des Regelventils ist dabei insoweit eine mit der Leistung des Abwärme-Verdampfers korrelierte Größe. When using a control valve, the fan is in particular - at least indirectly - controlled depending on the degree of opening of the control valve. The degree of opening of the control valve is so far a correlated with the performance of the waste heat evaporator size.
Speziell bei ausreichend Abwärme im Abwärmekreislauf besteht die Möglichkeit, dass ausschließlich die vom Abwärmekreislauf zur Verfügung gestellte Wärme herangezogen wird und dass also in einem derartigen Heizmodus, welcher als alleiniger Abwärme-Heizmodus bezeichnet wird, der Verdampfer inaktiv ist. Speziell in einer solchen Betriebssituation besteht die Gefahr, dass Kältemittel in den nicht aktiven Verdampfer verlagert wird. Um dies möglichst zu vermeiden, ist zweckdienlicherweise zwischen dem Parallelzweig und dem Hauptzweig ein Rückschlagventil angeordnet, welches ein derartiges Rückströmen von Kältemittel in den Verdampfer vermeidet. Especially with sufficient waste heat in the waste heat cycle, there is the possibility that only the heat provided by the waste heat cycle is used and that therefore in such a heating mode, which is referred to as the sole waste heat heating mode, the evaporator is inactive. Especially in such an operating situation there is a risk that refrigerant is displaced into the non-active evaporator. To avoid this, a check valve is expediently arranged between the parallel branch and the main branch, which avoids such a return flow of refrigerant into the evaporator.
In dem alleinigen Abwärme-Heizmodus ist dabei in zweckdienlicher Ausgestaltung ergänzend noch eine - insbesondere zyklische - Absaugung von Kältemittel aus dem (inaktiven) Verdampfer vorgesehen, wobei das abgesaugte Kältemittel dem aktiven Teil des Kältekreislaufs, also insbesondere dem Parallelzweig zugeführt wird. Diese Ausgestaltung beruht dabei auf der Überlegung, dass aufgrund von nicht gänzlich zu vernachlässigenden Leckströmen es trotz Rückschlagventil zu einer Kältemittelverlagerung kommen kann. Durch die Maßnahme des Absaugens besteht der Vorteil, dass ein erforderlicher Ausgleichsbehälter für das Kältemittel kleiner und kompakter ausgestaltet werden kann im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne eine derartige Absaugung. In the sole waste heat heating mode, in addition, in an expedient embodiment, there is an additional extraction of refrigerant, in particular cyclic extraction provided to the (inactive) evaporator, wherein the extracted refrigerant to the active part of the refrigeration cycle, ie in particular the parallel branch is supplied. This embodiment is based on the consideration that due to not completely negligible leakage currents despite a check valve can lead to a refrigerant shift. By the measure of the suction there is the advantage that a required expansion tank for the refrigerant can be made smaller and more compact compared to a design without such suction.
Zur Absaugung wird vorzugsweise der Parallelzweig für die Zeitdauer der Absaugung abgeschaltet, so dass also kein Kältemittel durch den Parallelzweig strömt. Vorzugsweise wird ergänzend das als steuerbares Expansionsventil ausgebildete Drosselorgan, welches dem Verdampfer zugeordnet ist und welches im alleinigen Abwärme-Heizmodus geschlossen ist, teilweise geöffnet. Der Öffnungsgrad liegt dabei vorzugsweise unter 15% und weiter vorzugsweise unter 10% und speziell im Bereich von 3% bis 8% bezogen auf eine vollständige Öffnung des Expansionsventils. Der Verdichter wird gleichzeitig weiter betrieben, so dass insgesamt hierdurch Kältemittel aus dem Verdampfer abgesaugt wird. Nach Beendigung des Absaugvorgangs wird das Expansionsventil wieder geschlossen und der Parallelzweig wieder aktiviert. Dieser Absaugvorgang wird vorzugsweise zyklisch wiederholt. For suction, the parallel branch is preferably switched off for the duration of the suction, so that no refrigerant flows through the parallel branch. Preferably, the throttle element, which is designed as a controllable expansion valve and which is assigned to the evaporator and which is closed in the sole waste heat heating mode, is partially opened. The opening degree is preferably below 15% and more preferably below 10% and especially in the range of 3% to 8% based on a complete opening of the expansion valve. The compressor is simultaneously operated, so that in total this refrigerant is sucked out of the evaporator. After completion of the suction process, the expansion valve is closed again and the parallel branch is activated again. This suction process is preferably repeated cyclically.
Wie eingangs bereits erwähnt, wird in zweckdienlicher Ausgestaltung die aus dem Abwärmekreislauf zur Verfügung gestellte Wärme auch zum Abtauen des luftbeaufschlagten Wärmetauschers herangezogen. Zweckdienlicherweise wird ausschließlich die Wärme aus dem Abwärmekreislauf herangezogen. Diese wird daher priorisiert. Sofern diese Wärme nicht ausreicht, kann ergänzend Wärme aus dem verbraucherseitigen Klimakreislauf in an sich bekannter Weise herangezogen werden. D.h. bei mangelnder Wärme im Abwärmekreislauf wird zweckdienlicherweise entweder teilweise oder vollständig auf eine Wärmeentnahme aus dem verbraucherseitigen Klimakreislauf umgeschaltet. In zweckdienlicher Ausgestaltung sind sämtliche Komponenten des Kältekreises, also sämtliche Komponenten des Hauptzweigs sowie auch die des Parallelzweigs in einem gemeinsamen Gehäuse integriert. Hierbei handelt es sich also um eine abgeschlossene Baueinheit, in der sämtliche Komponenten angeordnet sind. Diese Baueinheit weist die erste sowie die zweite Schnittstelle auf, über die einerseits der Abwärmekreislauf sowie andererseits der Klimakreislauf angeschlossen ist. As already mentioned, in an expedient embodiment, the heat provided by the waste heat circuit is also used to defrost the air-heated heat exchanger. Conveniently, only the heat from the waste heat cycle is used. This is therefore prioritized. If this heat is insufficient, heat from the consumer-side air conditioning circuit can additionally be used in a manner known per se. That is, in the absence of heat in the waste heat cycle is switched either partially or completely to a heat extraction from the consumer-side air conditioning circuit expediently. In an expedient embodiment, all the components of the refrigeration circuit, that is to say all the components of the main branch as well as those of the parallel branch, are integrated in a common housing. This is therefore a completed unit in which all components are arranged. This unit has the first and the second interface, on the one hand, the waste heat cycle and on the other hand, the air conditioning circuit is connected.
Wie bereits erwähnt handelt es sich bei dem Abwärmekreislauf bevorzugt um einen Solekreislauf, als Wärmeträger wird daher vorzugsweise Sole oder auch an anderer flüssiger Wärmeträger eingesetzt. Der Abwärmekreislauf ist zweckdienlicherweise an einem Kondensator eines weiteren Kältekreislaufs angeschlossen, welcher zur Kühlung eines Kühlbereichs dient. Bei der Abwärme handelt es sich daher insbesondere um Kondensationswärme. Innerhalb der gesamten Gebäudeanlage werden häufig spezielle Bereiche mithilfe von weiteren Kältemaschinen mit entsprechenden Kältekreisläufen gekühlt. Mit dieser Maßnahme wird daher die von diesen weiteren Kältemaschinen über den jeweiligen Kondensator abgeführte Wärme als Abwärme des Abwärmekreislaufs genutzt. Insofern werden über den Parallelzweig der Kondensator des weiteren Kältekreislaufs mit dem Kältekreislauf der Wärmepumpenanlage gekoppelt. As already mentioned, the waste heat cycle is preferably a brine circuit, and therefore preferably brine or other liquid heat transfer medium is used as the heat transfer medium. The waste heat cycle is expediently connected to a condenser of a further refrigeration circuit, which serves for cooling a cooling area. The waste heat is therefore in particular condensation heat. Within the entire building complex, special areas are often cooled by means of further refrigeration machines with corresponding refrigeration circuits. With this measure, therefore, the heat dissipated by these other chillers via the respective condenser heat is used as waste heat of the waste heat cycle. In this respect, the capacitor of the further refrigeration cycle is coupled to the refrigeration cycle of the heat pump system via the parallel branch.
Eine derartige Situation tritt beispielsweise bei Supermärkten mit Kühlmöbeln auf, bei Verwaltungs- und Bürogebäuden mit gekühlten Büro-Räumen oder auch mit gekühlten Server-Räumen oder allgemein bei größeren zentralen Klimageräten. Bei all diesen Varianten wird eine Wärme aus dem Kondensator ausgenutzt. Such a situation occurs, for example, in supermarkets with refrigerated cabinets, in administrative and office buildings with refrigerated office rooms or even with refrigerated server rooms or generally in larger central air conditioning units. In all these variants, a heat from the capacitor is utilized.
Daneben besteht auch die Möglichkeit, dass beispielsweise bei industriellen Fertigungsstandorten mit Fertigung und Bürobereich Abwärme aus dem Produktions- prozess als Wärmequelle für den Abwärmekreislauf zur Beheizung des Büro- Bereichs (über den verbraucherseitigen Klimakreislauf) zur Verfügung gestellt wird. Eine weitere Einsatzmöglichkeit sind Spa- und Bäderanwendungen, bei denen beispielsweise Schwappwasser als Wärmequelle herangezogen wird. Die zuvor beschriebene spezielle Ausgestaltung der Wärmepumpenanlage mit der Integration der Wärmepumpenanlage in eine Gebäudeanlage, bei der Abwärme aus dem Gebäude herangezogen wird, um andere Bereiche des Gebäudes zu heizen, ist grundsätzlich auch auf andere Anwendungsbereiche übertragbar. Insofern wird die Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch eine Wärmepumpenanlage mit der Merkmalskombination des Anspruchs 21 . So lässt sich die für den Abwärmekreislauf erforderliche Wärme auch aus gebäudefremden Wärmequellen beziehen. Beispielsweise handelt es sich hierbei um Erdwärme, die z.B. über eine geeignete Sonde gewonnen wird. Die zuvor erwähnten speziellen Ausgestaltungen des Kältekreislaufs und speziell die Regelung gelten gleichermaßen für die Wärmepumpenanlage gemäß Anspruch 21 . In addition, there is also the possibility that, for example, waste heat from the production process is made available as heat source for the waste heat cycle for heating the office area (via the consumer-side air conditioning cycle) in industrial manufacturing locations with production and office area. Another possible use are spa and bath applications where, for example, sloshing water is used as the heat source. The above-described specific embodiment of the heat pump system with the integration of the heat pump system in a building system, is used in the waste heat from the building to heat other areas of the building, in principle, transferable to other applications. In this respect, the object is further achieved by a heat pump system with the feature combination of claim 21. Thus, the heat required for the waste heat cycle can also be obtained from heat sources outside the building. For example, this is geothermal, which is obtained for example via a suitable probe. The aforementioned specific embodiments of the refrigeration cycle and especially the regulation apply equally to the heat pump system according to claim 21.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen teilweise in vereinfachten Darstellungen: An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS. These show partly in simplified representations:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Kältekreislaufs einer Wärmepumpenanlage in einem kombinierten Abwärme-Heizmodus, 1 is a circuit diagram of a refrigeration cycle of a heat pump system in a combined waste heat heating mode,
Fig. 2 das Schaltbild gemäß Fig. 1 in einem Kühlmodus, 2 shows the circuit diagram according to FIG. 1 in a cooling mode, FIG.
Fig. 3 das Schaltbild gemäß Fig. 1 mit einem Abtaumodus sowie  Fig. 3 shows the circuit diagram of FIG. 1 with a defrost mode and
Fig. 4 eine Gebäudeanlage mit einer Wärmepumpenanlage in stark vereinfachter schematisierter Darstellung.  Fig. 4 shows a building system with a heat pump system in a highly simplified schematic representation.
In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, like-acting parts are provided with the same reference numerals.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Wärmepumpenanlage 1 mit einem Kältekreislauf 2 dargestellt. Der Kältekreislauf 2 lässt sich allgemein unterteilen in einen Hauptzweig 4 sowie einen Parallelzweig 6. Die Fig. 1 zeigt den Kältekreislauf 2 in einem speziellen Betriebsmodus, nachfolgend als kombinierter Abwärme-Heizmodus bezeichnet. Der Parallelzweig 6 ist in diesem Modus aktiv. In der Fig. 1 ist der Parallelzweig 6 durch eine verdickte Linie gekennzeichnet. Der Hauptzweig 4 weist allgemein einen ersten verbraucherseitigen Wärmetauscher 8 auf, welcher im kombinierten Abwärme-Heizmodus als Kondensator arbeitet. Weiterhin weist der Hauptzweig 4 einen zweiten Wärmetauscher 10 auf, welcher im kombinierten Abwärme-Heizmodus als Verdampfer arbeitet. Nachfolgend werden die beiden Wärmetauscher 8,10 als Kondensator 8 sowie Verdampfer 10 bezeichnet. Weiterhin umfasst der Hauptzweig 4 ein erstes Drosselorgan, welches im Ausführungsbeispiel als erstes (elektronisches) Expansionsventil 12 ausgebildet ist. Weiterhin weist der Hauptzweig 4 eine Verdichteranordnung mit im Ausführungsbeispiel zwei parallel geschalteten Verdichtern 14 auf. Schließlich ist in dem Hauptzweig 4 noch ein Sammler 16 für ein im Kältekreislauf 2 zirkulierendes Kältemittel angeordnet. FIGS. 1 to 3 show a heat pump system 1 with a refrigeration cycle 2. The refrigeration cycle 2 can be generally divided into a main branch 4 and a parallel branch 6. FIG. 1 shows the refrigeration cycle 2 in a special operating mode, hereinafter referred to as a combined waste heat heating mode. The parallel branch 6 is active in this mode. In Fig. 1, the parallel branch 6 is indicated by a thickened line. The main branch 4 generally has a first consumer-side heat exchanger 8, which operates as a condenser in the combined waste heat heating mode. Furthermore, the main branch 4 has a second heat exchanger 10, which operates in the combined waste heat heating mode as an evaporator. Hereinafter, the two heat exchangers 8, 10 are referred to as condenser 8 and evaporator 10. Furthermore, the main branch 4 comprises a first throttle element, which in the exemplary embodiment is designed as a first (electronic) expansion valve 12. Furthermore, the main branch 4 has a compressor arrangement with two compressors 14 connected in parallel in the exemplary embodiment. Finally, in the main branch 4 still a collector 16 is arranged for a circulating in the refrigeration circuit 2 refrigerant.
Der Kältekreislauf 2 lässt sich insbesondere im Hauptzweig 4 reversibel betreiben, d.h. die Strömungsrichtung des Kältemittels durch die beiden Wärmetauscher 8,10 lässt sich umkehren. Hierzu ist im Hauptzweig 4 eine geeignete Strö- mungsrichtungsumkehr-Vorrichtung angeordnet, im Ausführungsbeispiel insbesondere ein 4-Wege-Umschaltventil 18. The refrigeration cycle 2 can be reversibly operated, in particular in the main branch 4, i. the direction of flow of the refrigerant through the two heat exchangers 8,10 can be reversed. For this purpose, a suitable flow direction reversing device is arranged in the main branch 4, in the exemplary embodiment in particular a 4-way switching valve 18.
Bei dem Verdampfer 10 handelt es sich um einen luftbeaufschlagten Verdampfer 10, der im Betrieb von Luft durchströmt ist. Hierzu ist zumindest ein Ventilator 20 angeordnet, dessen Drehzahl regelbar ist. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Ventilatoren 20 angeordnet. The evaporator 10 is an air-operated evaporator 10, which is traversed by air during operation. For this purpose, at least one fan 20 is arranged, the speed of which is controllable. In the exemplary embodiment, two fans 20 are arranged.
Die Strömungsrichtung des Kältemittels in dem kombinierten Abwärme-Heizmodus ist in Fig. 1 durch Pfeile dargestellt. Der Verdampfer 10 wird hierbei gemäß Fig. 1 von oben nach unten durchströmt. Das Kältemittel wird dann über das 4- Wege-Umschaltventil 18 in eine Abzweigleitung 22 geleitet, in der ein Rückschlagventil 24 angeordnet ist. Die Abzweigleitung 22 mündet an einem ersten Abzweigpunkt 26a in eine Saugleitung 28, die zu den Verdichtern 14 führt. Eine druckseitige Leitung führt von den Verdichtern 14 wieder zum 4-Wege- Umschaltventil 18. Das Kältemittel wird durch eine entsprechende Ventilstellung von dort zu dem Kondensator 8 geleitet, durchströmt diesen, gelangt über den Sammler 16 zu einem zweiten Abzweigpunkt 26b und wird über das erste Expansionsventil 12 wieder dem Verdampfer 10 zugeführt. The flow direction of the refrigerant in the combined waste heat heating mode is shown by arrows in FIG. The evaporator 10 is in this case flows through from top to bottom as shown in FIG. The refrigerant is then passed via the 4-way switching valve 18 in a branch line 22 in which a check valve 24 is arranged. The branch line 22 opens at a first branch point 26a into a suction line 28 which leads to the compressors 14. A pressure-side line leads from the compressors 14 back to the 4-way switching valve 18. The refrigerant is passed through a corresponding valve position from there to the condenser 8, flows through this, passes through the Collector 16 to a second branch point 26 b and is returned to the evaporator 10 via the first expansion valve 12.
Der Parallelzweig 6 ist am Hauptzweig 4 an den beiden Abzweigpunkten 26a, 26b angeschlossen, und zwar unmittelbar, sodass also das Kältemittel über die strömungstechnische Verbindung zwischen Hauptzweig 4 und Parallelzweig 6 durch beide Zweige 4,6 gleichermaßen fließen kann. The parallel branch 6 is connected to the main branch 4 at the two branch points 26a, 26b, specifically directly, so that the refrigerant can flow equally through the fluidic connection between main branch 4 and parallel branch 6 through both branches 4, 6.
Im dargestellten kombinierten Abwärme-Heizmodus wird der Parallelzweig 6 vom zweiten Abzweigpunkt 26b in Richtung zum ersten Abzweigpunkt 26a vom Kältemittel durchströmt, wie durch die Pfeilspitzen angedeutet ist. In diesem Parallelzweig 6 ist ein dritter Wärmetauscher angeordnet, welcher nachfolgend als Abwärme-Verdampfer 30 bezeichnet wird. Zwischen dem zweiten Abzweigpunkt 26b und dem Abwärme-Verdampfer 30 ist als zweites Drosselorgan ein zweites (elektronisch) steuerbares Expansionsventil 32 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist nachfolgend zum Verdampfer 10 ein vorzugsweise ebenfalls elektronisch steuerbares Regelventil 34 angeordnet. In the illustrated combined waste heat heating mode, the parallel branch 6 flows from the second branch point 26b in the direction of the first branch point 26a through the refrigerant, as indicated by the arrowheads. In this parallel branch 6, a third heat exchanger is arranged, which is hereinafter referred to as waste heat evaporator 30. Between the second branch point 26b and the waste heat evaporator 30, a second (electronically) controllable expansion valve 32 is arranged as a second throttle element. In the embodiment of FIG. 1, a preferably also electronically controllable control valve 34 is arranged downstream of the evaporator 10.
Weiterhin umfasst die Wärmepumpenanlage 1 mehrere Temperatursensoren TO bis T2, mehrere Drucksensoren P1 ,P2 sowie Regler R1 bis R6. Furthermore, the heat pump system 1 comprises a plurality of temperature sensors TO to T2, a plurality of pressure sensors P1, P2 and regulators R1 to R6.
An dem Abwärme-Verdampfer 30 ist ein Abwärmekreislauf 36 mit einem flüssigen Wärmeträger, beispielsweise Sole angeschlossen. Bei dem Abwärme-Verdampfer 30 handelt es sich allgemein um einen Kältemittel-Flüssigkeits-Wärmetauscher, insbesondere ein Plattenwärmetauscher, ebenso wie bei dem Kondensator 8. Der Kondensator 8 ist verbraucherseitig an einen Klimakreislauf 38 angeschlossen. Der Abwärmekreislauf 36 ist dabei über eine erste Schnittstelle 40 und der Klimakreislauf 38 über eine zweite Schnittstelle 42 mit dem Kältekreislauf 2 verbunden. Sämtliche Komponenten zwischen den beiden Schnittstellen 40,42 sind dabei insbesondere innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses 44 (vgl. Fig. 4) angeordnet, sodass insgesamt ein Wärmepumpen-Gerät geschaffen ist, welches vorzugsweise im Außenbereich aufgestellt ist und entsprechend ausgebildet ist. Die Wärmepumpenanlage 1 ist Teil einer Gebäudeanlage 52 (vgl. Fig. 4). Die in den Figuren dargestellte Wärmepumpenanlage 1 lässt sich insgesamt in verschiedenen Betriebsmodi betreiben. Dies sind: At the waste heat evaporator 30, a waste heat circuit 36 is connected to a liquid heat carrier, such as brine. In the waste heat evaporator 30 is generally a refrigerant-liquid heat exchanger, in particular a plate heat exchanger, as well as in the capacitor 8. The capacitor 8 is the consumer connected to an air conditioning circuit 38. The waste heat cycle 36 is connected via a first interface 40 and the air conditioning circuit 38 via a second interface 42 to the refrigeration cycle 2. All the components between the two interfaces 40, 42 are arranged in particular within a common housing 44 (cf., Fig. 4), so that a total of a heat pump device is provided, which is preferably placed in the outer area and is designed accordingly. The heat pump system 1 is part of a building system 52 (see Fig. 4). The heat pump system 1 shown in the figures can be operated in total in different operating modes. These are:
- Kombinierter Abwärme-Heizmodus, bei dem Wärme über den Abwärme- Verdampfer 30 sowie den Verdampfer 10 aufgenommen wird, Combined waste heat heating mode, in which heat is absorbed via the waste heat evaporator 30 and the evaporator 10,
- alleiniger Abwärme-Heizmodus, bei dem Wärme lediglich über den Abwärme-Verdampfer 30 aufgenommen wird,  sole waste heat heating mode in which heat is absorbed only via the waste heat evaporator 30,
- normaler Heizmodus, bei dem Wärme lediglich über den Verdampfer 10 aufgenommen wird,  normal heating mode in which heat is absorbed only via the evaporator 10,
- Kühlmodus, bei dem Wärme über den Verdampfer 10 abgeführt wird, Cooling mode in which heat is removed via the evaporator 10,
- priorisierter Abtaumodus mit Wärme ausschließlich aus dem Abwärme- Kreislauf 34, Prioritized defrost mode with heat exclusively from the waste heat circuit 34,
- kombinierter Abtaumodus mit Wärme aus dem Abwärmekreislauf 34 sowie aus dem Klimakreislauf 38,  Combined defrost mode with heat from the waste heat circuit 34 and from the air conditioning circuit 38,
- normaler Abtaumodus mit Wärme ausschließlich aus dem Klimakreislauf 38 sowie  - Normal defrost mode with heat only from the air conditioning circuit 38 as well
- Modus Kältemittelverlagerung.  - Mode refrigerant transfer.
Von wesentlicher Bedeutung ist hierbei der kombinierte Abwärme-Heizmodus, wie er in Fig. 1 dargestellt ist und der nachfolgend näher erläutert wird: Of particular importance here is the combined waste heat heating mode, as shown in Fig. 1 and will be explained in more detail below:
Über den Abwärmekreislauf 36 wird Abwärme aus der Gebäudeanlage 52 bereitgestellt. Über den Temperatursensor TO wird eine Rücklauftemperatur dieses Abwärmekreislaufs 36 erfasst. Je nach Ausgestaltung liegt die minimale Rücklauftemperatur dabei beispielsweise bei minus 10°C und die maximale Rücklauftemperatur bei 30°C. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung liegt eine minimale Rücklauftemperatur beispielsweise zwischen 5 und 10°C. Diese darf nicht unterschritten werden, um die Funktionsfähigkeit des Abwärmekreislaufs 36 und die darüber gekühlten Komponenten aufrecht zu erhalten. Über den Abwärmekreislauf 36 steht allgemein im Zeitverlauf schwankende Abwärme zur Verfügung. Gleichzeitig ist verbraucherseitig im Klimakreislauf 38, welcher in dem kombinierten Abwärme- Heizmodus als Heizkreislauf ausgebildet ist, eine vorgegebene Wärme erforder- lieh. Inn kombinierten Abwärme-Heizmodus wird sowohl durch den Abwärme- Verdampfer 30 als auch durch den Verdampfer 10 Wärme aufgenommen und über den Kondensator 8 wieder abgegeben. Es ist also sowohl der Hauptzweig 4 als auch der Parallelzweig 6 aktiv. Waste heat from the building system 52 is provided via the waste heat cycle 36. A return temperature of this waste heat circuit 36 is detected via the temperature sensor TO. Depending on the configuration, the minimum return temperature is, for example, minus 10 ° C. and the maximum return temperature is 30 ° C. In a preferred embodiment, a minimum return temperature is for example between 5 and 10 ° C. This must not be exceeded, in order to maintain the functionality of the waste heat circuit 36 and the components cooled above. About the waste heat circuit 36 is generally over time fluctuating waste heat available. At the same time, a predetermined heat is required on the consumer side in the air conditioning circuit 38, which is designed as a heating circuit in the combined waste heat heating mode. borrowed. Inn combined waste heat heating mode is absorbed by both the waste heat evaporator 30 and 10 through the evaporator heat and discharged through the condenser 8 again. Thus, both the main branch 4 and the parallel branch 6 are active.
In dem luftbeaufschlagten Verdampfer 10 wird sich üblicherweise eine deutlich geringere Verdampfungstemperatur als im Abwärme-Verdampfer 30 einstellen. Die höhere Verdampfungstemperatur im Abwärme-Verdampfer 30 ist wegen der (hohen) minimalen Rücklauftemperatur erforderlich. Die Verdampfungstemperatur im Verdampfer 10 liegt dabei typischerweise einige Grad unter der des Abwärme- Verdampfers 30, beispielsweise 5 bis 10 K. Durch die unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen bedingt stellen sich auch unterschiedliche Drücke im Parallelzweig 6 sowie im Hauptzweig 4 des jeweiligen Verdampfers 10,30 ein. Der Druckunterschied liegt hierbei typischerweise im Bereich von einigen bar, beispielsweise im Bereich von 2 bar, wobei im Abwärme-Verdampfer 30 der höhere Druck herrscht. Aufgrund der hydraulischen Verbindung der beiden Zweige 4,6 müssen an den beiden Abzweigpunkten 26a, 26b die gleichen Drücke herrschen. In the air-pressurized evaporator 10, a significantly lower evaporation temperature than in the waste-heat evaporator 30 will usually set. The higher evaporation temperature in the waste heat evaporator 30 is required because of the (high) minimum return temperature. The evaporation temperature in the evaporator 10 is typically a few degrees below that of the waste heat evaporator 30, for example 5 to 10 K. Due to the different evaporation temperatures are also different pressures in the parallel branch 6 and in the main branch 4 of the respective evaporator 10,30. The pressure difference is typically in the range of a few bar, for example in the range of 2 bar, wherein in the waste heat evaporator 30, the higher pressure prevails. Due to the hydraulic connection of the two branches 4, 6, the same pressures must prevail at the two branch points 26a, 26b.
Wesentlich für den Druckausgleich ist das Regelventil 34, dessen Öffnungsgrad sich motorisch und insbesondere stufenlos verstellen lässt. Im Ausführungsbeispiel ist die Regelgröße zum Ansteuern des Regelventils 34 vorzugsweise der Temperaturmesswert des ersten Temperatursensors TO, welcher die Rücklauftemperatur erfasst. In dem beschriebenen Parallelbetrieb sind grundsätzlich die beiden Expansionsventile 12,32 in Betrieb. Diese werden in Abhängigkeit der über die Temperatursensoren T1 , T2 gemessene Temperatur sowie in Abhängigkeit des über die Drucksensoren P1 , P2 gemessenen Drucks des Kältemittels am jeweiligen Verdampferaustritt geregelt. Und zwar wird hierbei üblicherweise auf eine spezielle Überhitzung von beispielsweise mehreren Grad Kelvin geregelt (Überhit- zungsregelung), um eine vollständige Verdampfung sicherzustellen. Der Sollwert für die Überhitzung beträgt beispielsweise 6 K. Über diese beiden Expansionsventile 12,32 wird somit ein Massenstrom des Kältemittels an die am jeweiligen Verdampfer 10,30 zu übertragende Leistung angepasst. Gleichzeitig wird das Regelventil 34 in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur (Temperatursensor TO) gesteuert, und zwar insbesondere derart, dass die Rücklauftemperatur nicht unter einen Minimalwert sinkt. Eine Reduzierung der Rücklauftemperatur insbesondere unter einen definierten, vorgegebenen Minimalwert wird von dem Temperatursensor TO erfasst. In diesem Fall wird der Öffnungsgrad des Regelventils 34 verringert, was zu einer Anhebung des Drucks im Abwärme- Verdampfer 30 auf der Kältemittelseite führt. Entsprechend steigt auch die Verdampfungstemperatur, sodass die treibende Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeträger im Abwärmekreislauf 36 und dem Kältemittel reduziert wird, wodurch die übertragene Wärme verringert wird. Dadurch wird also insgesamt die thermische Leistung des Abwärme-Verdampfers 30 verringert bzw. allgemein über das Regelventil 34 gesteuert. Speziell die Kombination der Steuerung des Regelventils 34 mit der Überhitzungsregelung des zweiten Expansionsventils 32 wird der Massenstrom des Kältemittels durch den Abwärme-Verdampfer 30 gesteuert bzw. reduziert. Essential for the pressure balance is the control valve 34, the degree of opening can be adjusted by motor and in particular continuously. In the exemplary embodiment, the control variable for actuating the control valve 34 is preferably the temperature measured value of the first temperature sensor TO, which detects the return temperature. In principle, the two expansion valves 12, 32 are in operation in the described parallel operation. These are regulated as a function of the temperature measured via the temperature sensors T1, T2 and in dependence on the pressure of the refrigerant measured via the pressure sensors P1, P2 at the respective evaporator outlet. In this case, it is usually regulated to a specific overheating of, for example, several degrees Kelvin (overheating control) in order to ensure complete evaporation. The setpoint value for overheating is, for example, 6 K. By means of these two expansion valves 12, 32, a mass flow of the refrigerant is thus adapted to the power to be transmitted at the respective evaporator 10, 30. At the same time, the control valve 34 is controlled as a function of the return temperature (temperature sensor TO), in particular such that the return temperature does not fall below a minimum value. A reduction of the return temperature, in particular under a defined, predetermined minimum value, is detected by the temperature sensor TO. In this case, the opening degree of the control valve 34 is reduced, resulting in an increase of the pressure in the waste heat evaporator 30 on the refrigerant side. Accordingly, the evaporation temperature also increases, so that the driving temperature difference between the heat carrier in the waste heat circuit 36 and the refrigerant is reduced, whereby the transmitted heat is reduced. As a result, the total thermal power of the waste heat evaporator 30 is reduced or generally controlled via the control valve 34. Specifically, the combination of the control of the control valve 34 with the overheat control of the second expansion valve 32 controls the mass flow of the refrigerant through the waste heat evaporator 30.
In dem Kältekreislauf 2 ist gleichzeitig der Massenstrom insgesamt weitgehend konstant, da es sich bei den Verdichtern 14 um nicht leistungsgeregelte Verdichter handelt, die also einen zumindest im Wesentlichen konstanten Massenstrom fördern. At the same time, the mass flow in the refrigeration cycle 2 is largely constant overall, since the compressors 14 are not power-controlled compressors, which thus promote an at least substantially constant mass flow.
Aufgrund der Reduzierung des Massenstroms im Parallelzweig 6 erfolgt eine Zunahme des Massenstroms im Hauptzweig 4 und damit über den Verdampfer 10. Um insgesamt eine gleichbleibende thermische Leistung zu gewährleisten, muss insgesamt daher die Leistung des Verdampfers 10 erhöht werden. Um dies zu erreichen, werden ergänzend die Ventilatoren 20 angesteuert und insbesondere ihre Drehzahl erhöht. Die Regelgröße hierfür ist beispielsweise wiederum die Rücklauftemperatur, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Da diese zugleich auch die Regelgröße für das Regelventil 34 ist, werden also insgesamt die Ventilatoren 20 zumindest mittelbar in Abhängigkeit des Öffnungsgrads des Regelventils 34 angesteuert. Alternativ oder ergänzend zu der Verwendung des Regelventils 34 besteht auch die Möglichkeit, den Massenstrom über die jeweiligen Verdampfer 10,34 mithilfe von leistungsgeregelten Verdichtern 14 zu steuern. In diesem Fall würde dann beispielsweise der eine Verdichter 14 saugseitig mit der Abzweigleitung 22 verbunden sein und der andere Verdichter saugseitig mit der Verdampferaustrittsseite des Abwärme-Verdampfers 30. Eine Zusammenführung der beiden Zweige 4,6 würde in diesem Fall nach den beiden Verdichtern 14 erfolgen. In diesem Fall würden dann die Verdichter 14, insbesondere der Verdichter 14, welcher saugseitig mit dem Abwärme-Verdampfer 30 verbunden ist, vorzugsweise ebenfalls in Abhängigkeit der Rücklauftemperatur des Abwärmekreislaufs 36 geregelt werden. Abgeleitet hiervon wird dann beispielsweise der zweite Verdichter 14, welcher saugseitig an den Verdampfer 10 angeschlossen ist, geregelt. Auch hier gilt, dass bei einer Verringerung der Abwärmeleistung im Abwärmekreislauf 36 der Kältemittelmassenstrom durch den Abwärme-Verdampfer 30 reduziert und gleichzeitig der Kältemittelmassenstrom durch den Verdampfer 10 erhöht wird. Auch hier würde dann die Drehzahl der Ventilatoren 20 erhöht werden. Due to the reduction of the mass flow in the parallel branch 6, there is an increase in the mass flow in the main branch 4 and thus via the evaporator 10. In order to ensure a constant thermal performance overall, therefore, the performance of the evaporator 10 must be increased overall. To achieve this, the fans 20 are additionally controlled and in particular their speed is increased. The controlled variable for this, for example, in turn, the return temperature, as indicated in Fig. 1. Since this is also the control variable for the control valve 34 at the same time, therefore, the fans 20 are actuated at least indirectly as a function of the opening degree of the control valve 34. Alternatively or in addition to the use of the control valve 34, it is also possible to control the mass flow via the respective evaporators 10, 34 by means of power-controlled compressors 14. In that case, for example, one compressor 14 would then be connected to the branch line 22 on the suction side and the other compressor on the suction side to the evaporator outlet side of the waste heat evaporator 30. A merger of the two branches 4, 6 would take place after the two compressors 14. In this case, the compressors 14, in particular the compressor 14, which is connected to the waste heat evaporator 30 on the suction side, would then preferably also be regulated as a function of the return temperature of the waste heat circuit 36. Derived from this then, for example, the second compressor 14, which is connected to the suction side of the evaporator 10, regulated. Again, with a reduction in the waste heat output in the waste heat cycle 36, the refrigerant mass flow through the waste heat evaporator 30 is reduced and at the same time the refrigerant mass flow through the evaporator 10 is increased. Again, then the speed of the fans 20 would be increased.
Anstelle der Regelung anhand der Rücklauftemperatur kann in beiden Fällen auch eine Regelung anhand der Austrittstemperatur des Kältemittels nach dem Abwärme-Verdampfer 30 oder anhand des verdampferaustrittsseitig herrschenden Drucks geregelt werden. In diesem Fall würden beispielsweise die Signale der Temperatursensoren T1 , T2 und/oder der Drucksensoren P1 , P2 für die Regelung herangezogen werden. Instead of the control by means of the return temperature can be controlled in both cases, a control on the basis of the outlet temperature of the refrigerant after the waste heat evaporator 30 or on the basis of the prevailing evaporator outlet pressure. In this case, for example, the signals of the temperature sensors T1, T2 and / or the pressure sensors P1, P2 would be used for the control.
Sofern vom Abwärmekreislauf 36 keine Abwärme zur Verfügung gestellt wird, so kann der Kältekreislauf 2 auch in einem normalen Heizmodus betrieben werden. Im normalen Heizmodus ist der Parallelzweig 6 nicht aktiv, d.h. es strömt kein Kältemittel durch den Abwärme-Verdampfer 30. Hierzu ist beispielsweise das zweite Expansionsventil 32 geschlossen. If no waste heat is made available by the waste heat circuit 36, the refrigeration cycle 2 can also be operated in a normal heating mode. In normal heating mode, the parallel branch 6 is not active, i. There is no refrigerant flowing through the waste heat evaporator 30. For this example, the second expansion valve 32 is closed.
Umgekehrt, wenn vom Abwärmekreislauf 36 eine ausreichende Menge Wärme zur Verfügung gestellt wird, wird der Kältekreislauf 2 in einem alleinigen Abwärme- Heizmodus betrieben. In diesem Fall wird über den Verdampfer 10 keine Wärme aufgenommen. Der entsprechende Teilabschnitt des Kältekreislaufs 2 ist daher inaktiv. Hierzu ist beispielsweise das erste Expansionsventil 12 geschlossen. Sinkt die Abwärmeleistung, so wird vorzugsweise automatisch in den zuvor beschriebenen kombinierten Abwärme-Heizmodus mit dem Parallelbetrieb der beiden Verdampfer 10,30 übergegangen. Conversely, when a sufficient amount of heat is provided by the waste heat loop 36, the refrigeration cycle 2 is operated in a sole waste heat heating mode. In this case, no heat is produced via the evaporator 10 added. The corresponding section of the refrigeration cycle 2 is therefore inactive. For this purpose, for example, the first expansion valve 12 is closed. Decreases the waste heat, it is preferably automatically transferred to the previously described combined waste heat heating mode with the parallel operation of the two evaporators 10,30.
Neben diesen insgesamt drei verschiedenen Heizmodi, bei denen Wärme an die Verbraucherseite und damit an den Klimakreislauf 38 (Heizkreislauf) abgegeben wird, kann der Kältekreislauf 2 auch in einem Kühlmodus betrieben werden. In addition to these three different heating modes in which heat is discharged to the consumer side and thus to the air conditioning circuit 38 (heating circuit), the refrigeration cycle 2 can also be operated in a cooling mode.
Im Kühlmodus ist der Parallelzweig 6 grundsätzlich inaktiv. Allgemein wird der Parallelzweig 6 daher lediglich mit der in Fig. 1 dargestellten Strömungsrichtung vom Kältemittel durchströmt. In cooling mode, the parallel branch 6 is basically inactive. In general, the parallel branch 6 is therefore flowed through by the refrigerant only with the flow direction shown in FIG.
Der Kühlmodus ist in der Fig. 2 dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den ersten Wärmetauscher 8 und den zweiten Wärmetauscher 10 nunmehr umgekehrt, sodass der erste Wärmetauscher 8 nunmehr als Verdampfer und der zweite Wärmetauscher 10 als Kondensator wirken. In diesem Kühlmodus wird Wärme aus dem Klimakreislauf 38 über den ersten Wärmetauscher 8 aufgenommen und an die Umgebungsluft über den zweiten Wärmetauscher 10 abgegeben. In diesem Fall ist der Klimakreislauf 38 als ein Kühlkreislauf ausgebildet. The cooling mode is shown in FIG. 2. As can be seen, the flow direction of the refrigerant through the first heat exchanger 8 and the second heat exchanger 10 is now reversed, so that the first heat exchanger 8 now act as an evaporator and the second heat exchanger 10 as a capacitor. In this cooling mode, heat from the air conditioning circuit 38 is received via the first heat exchanger 8 and discharged to the ambient air via the second heat exchanger 10. In this case, the air conditioning circuit 38 is formed as a cooling circuit.
Im zuvor beschriebenen alleinigen Abwärme-Heizmodus mit stillgelegtem Verdampfer 10 besteht aufgrund der hydraulischen Verbindung zwischen den beiden Zweigen 4,6 grundsätzlich die Gefahr, dass Kältemittel in den Verdampfer 10 verlagert wird. Um dies zunächst zumindest zum großen Teil zu verhindern, ist das Rückschlagventil 24 in der Abzweigleitung 22 angeordnet. Dieses Rückschlagventil 24 verhindert zumindest weitgehend ein Rückströmen in den Verdampfer 10. Auch das geschlossene erste Expansionsventil 12 verhindert ein derartiges Rückströmen zumindest weitgehend. Aufgrund von gewissen Leckraten dieser beiden Ventile lässt sich ein derartiges Rückströmen jedoch nicht vollständig verhindern. Um diese unerwünschte Kältemittelverlagerung in dem Verdampfer 10 auszugleichen bzw. wieder rückgängig zu machen, ist zweckdienlicherweise eine Absaugung des im Verdampfer 10 befindlichen Kältemittels vorgesehen, welches dem restlichen aktiven Teil des Kältekreislaufs zugeführt wird. Hierdurch kann insgesamt eine kleinere Kältemittelgesamtmenge und damit ein kleinerer Sammler 16 vorgesehen sein, im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne eine derartige Absaugung. In the previously described sole waste heat heating mode with the evaporator 10 shut down, there is basically the risk due to the hydraulic connection between the two branches 4, 6 that refrigerant will be displaced into the evaporator 10. To prevent this at least for the most part, the check valve 24 is arranged in the branch line 22. This check valve 24 prevents at least largely a backflow into the evaporator 10. Even the closed first expansion valve 12 prevents such a backflow at least largely. However, due to certain leakage rates of these two valves, such backflow can not be completely prevented. In order to compensate for this undesirable refrigerant displacement in the evaporator 10 or to reverse, it is expedient to provide a suction of the refrigerant contained in the evaporator 10, which is supplied to the remaining active part of the refrigeration cycle. In this way, a total of a smaller total refrigerant and thus a smaller collector 16 may be provided, compared to a design without such suction.
Der Funktionsablauf ist dabei folgendermaßen: Zum Absaugen wird der Parallelzweig 6 vom verbleibenden Kältekreislauf 2 abgetrennt. Dies erfolgt insbesondere durch Schließen der hierfür erforderlichen Ventile. Diese sind beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 das zweite Expansionsventil 32, das Regelventil 34 sowie ergänzend ein Sperrventil 46 in einer Bypassleitung 48, die in einem nachfolgend noch beschriebenen Abtaumodus verwendet ist. Die Verdichter 14 sind weiterhin im Betrieb, so dass die gewünschte Absaugung und Kältemittel-Rückverlagerung durchgeführt wird. Vorzugsweise wird ergänzend das erste Expansionsventil 12 geöffnet. Zweckdienlicherweise wird dabei lediglich ein beschränkter Öffnungsgrad eingestellt. Vorzugsweise wird eine Stellung mit einem Öffnungsgrad zwischen 3 und 10% - bezogen auf eine vollständige Öffnung - eingestellt, speziell eine Stellung mit Öffnungsgrad von 5%. Durch dieses geringfügige Öffnen wird das Absaugen aus dem Verdampfer 10 begünstigt. Durch die nur geringfügige Öffnung ist das nachströmende Kältemittel über das erste Expansionsventil 12 geringer als die abgesaugte Menge an Kältemittel. The functional sequence is as follows: For suction, the parallel branch 6 is separated from the remaining refrigeration circuit 2. This is done in particular by closing the valves required for this purpose. These are the embodiment of FIG. 1, the second expansion valve 32, the control valve 34 and additionally a check valve 46 in a bypass line 48, which is used in a defrosting mode described below. The compressors 14 are still in operation, so that the desired suction and refrigerant return displacement is performed. Preferably, the first expansion valve 12 is additionally opened. Conveniently, only a limited opening degree is set. Preferably, a position with an opening degree of between 3 and 10%, based on a complete opening, is set, in particular a position with an opening degree of 5%. By this slight opening the suction from the evaporator 10 is favored. Due to the only slight opening, the inflowing refrigerant via the first expansion valve 12 is less than the extracted amount of refrigerant.
Eine derartige unerwünschte Kältemittelverlagerung tritt im Falle niedriger Außentemperaturen auf und kann zu Fehlfunktionen, wie beispielsweise eine abnehmende Verdichterkälteleistung oder sonstigen Niederdruckstörung führen. Eine derartige Kältemittelverlagerung erfolgt dabei typischerweise, wenn die Außentemperatur kleiner ist als die Kältemitteltemperatur in der Saugleitung 28 der Verdichter 14. Entsprechend wird der Absaugvorgang zyklisch, beispielsweise in vordefinierten Zeitabständen, zugeschaltet, sofern diese Bedingung erfüllt ist. Sofern in einem Heizmodus der Verdampfer 10 aktiv ist, so besteht allgemein die Gefahr einer Vereisung desselben. Dadurch wird die Verdampferleistung negativ beeinflusst. Daher ist regelmäßig eine Abtauung des Verdampfers 10 mithilfe eines Abtaumodus vorgesehen. Such undesirable refrigerant displacement occurs in the case of low outside temperatures and can lead to malfunctions such as decreasing compressor refrigeration capacity or other low pressure disturbances. Such a refrigerant displacement is typically carried out when the outside temperature is lower than the refrigerant temperature in the suction line 28 of the compressor 14. Accordingly, the suction is cyclically, for example, at predefined intervals, switched on, if this condition is met. If, in a heating mode, the evaporator 10 is active, then there is generally the risk of icing of the same. This negatively affects the evaporator performance. Therefore, a defrost of the evaporator 10 is provided by means of a defrosting mode regularly.
Ein bevorzugter Abtaumodus ist dabei in Fig. 3 dargestellt. Die erforderliche Wärme für das Abtauen wird hierbei ausschließlich aus dem Abwärmekreislauf 36 entnommen. Das Kältemittel strömt hierbei vom Abwärme-Verdampfer 30 über die Verdichter 14 und das 4-Wege-Umschaltventil 18 durch den Verdampfer 10 hindurch. Das erste Expansionsventil 12 ist geschlossen, sodass auf der Verbraucherseite ein Teil des Kältekreislaufs 2 inaktiv ist. Das Kältemittel wird über die erwähnte Bypassleitung 48 zum Abwärme-Verdampfer 30 rückgeführt. Für die notwendige Druckanpassung sorgt in diesem Fall eine Kapillarrohr-Einspritzvorrichtung 50, die in den Parallelzweig 6 mündet. Alternativ oder ergänzende wird die für das Abtauen erforderliche Wärme aus dem Klimakreislauf 38 entnommen. A preferred defrost mode is shown in FIG. 3. The heat required for defrosting is taken exclusively from the waste heat circuit 36. The refrigerant flows from the waste heat evaporator 30 through the compressor 14 and the 4-way switching valve 18 through the evaporator 10 therethrough. The first expansion valve 12 is closed, so that on the consumer side, a part of the refrigeration cycle 2 is inactive. The refrigerant is recycled via the aforementioned bypass line 48 to the waste heat evaporator 30. In this case, the necessary pressure adaptation is provided by a capillary tube injection device 50, which opens into the parallel branch 6. Alternatively or in addition, the heat required for defrosting is taken from the air conditioning circuit 38.
Die zuvor beschriebene Wärmepumpenanlage 1 wird innerhalb einer Gebäudeanlage 52 angeordnet, wie sie beispielhaft in Fig. 4 dargestellt ist. Die Komponenten des Kältekreislaufs 2 sind dabei innerhalb des Gehäuses 44 angeordnet. Der Kältekreislauf 2 ist über die beiden Schnittstellen 40,42 einerseits mit dem Abwärmekreislauf 36 und andererseits mit dem Klimakreislauf 38 verbunden. Der Klimakreislauf 38 dient zur Klimatisierung von Gebäuderäumen 54. Hierzu werden die Gebäuderäume 54 über Teilkreise 56 mit dem Klimakreislauf 38 verbunden. In einer Ausführungsvariante der Fig. 4 ist in den Klimakreislauf 38 noch ein Pufferspeicher 58 für den Wärmeträger (z.B. Wasser) eingezeichnet. Im Heizfall liegt die Temperatur im Klimakreislauf 38 beispielsweise zwischen 18°C Minimum und 60°C Maximum. Im Kühlfall liegt die Temperatur beispielsweise bei minimal 6°C und maximal 25°C. The heat pump installation 1 described above is arranged within a building installation 52, as shown by way of example in FIG. 4. The components of the refrigeration cycle 2 are arranged inside the housing 44. The refrigeration circuit 2 is connected via the two interfaces 40,42 on the one hand with the waste heat circuit 36 and on the other hand with the air conditioning circuit 38. The air conditioning circuit 38 is used for air conditioning of building spaces 54. For this purpose, the building spaces 54 are connected via subcircuits 56 with the air conditioning circuit 38. 4, a buffer storage 58 for the heat carrier (for example water) is also shown in the air conditioning circuit 38. In the heating case, the temperature in the air conditioning circuit 38, for example, between 18 ° C minimum and 60 ° C maximum. In the case of cooling, the temperature is, for example, at a minimum of 6 ° C and a maximum of 25 ° C.
Der Abwärmekreislauf 36 ist allgemein an einer gebäude-internen Abwärme- Quelle angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist hierzu ein Kondensator 60 eines weiteren Kältekreislaufs 62 verwendet. Dieser weitere Kältekreislauf 62 ist in Fig. 4 lediglich angedeutet. Dieser weitere Kältekreislauf 62 wird dabei zur Kühlung eines Kühlbereichs 64 der Gebäudeanlage 52 herangezogen. Bei diesem Kühlbereich 64 handelt es sich beispielsweise um einen vorzugsweise begehbaren Kühlraum oder auch eine sonstige Kühlanlage. The waste heat loop 36 is generally connected to a building-internal waste heat source. In the embodiment of FIG. 4, a capacitor 60 of a further refrigeration circuit 62 is used for this purpose. This further refrigeration cycle 62 is merely indicated in FIG. 4. This additional refrigeration cycle 62 is used for cooling a cooling area 64 of the building system 52. This cooling area 64 is, for example, a preferably passable cooling room or else a further cooling system.
Allgemein lassen sich folgende Anwendungsbeispiele für Gebäudeanlagen 52 mit einer derartigen integrierten Wärmepumpenanlage 1 angeben: In general, the following application examples for building installations 52 with such an integrated heat pump installation 1 can be stated:
Supermärkte mit Kondensationswärme aus Kühlmöbeln,  Supermarkets with condensation heat from refrigerated cabinets,
Verwaltungs- und Bürogebäude mit Kondensationsabwärme aus Bürokühlungen oder auch aus Serverraumkühlungen,  Administrative and office buildings with condensation heat from office cooling or even server room cooling,
Industrielle Fertigungsstandorte mit Fertigung und Bürobereich, wobei Abwärme aus dem Produktionsprozess als Wärmequelle für den Abwärmekreislauf 36 zur Verfügung gestellt wird,  Industrial manufacturing sites with manufacturing and office space, where waste heat from the production process is provided as a heat source for the waste heat cycle 36,
Spa- und Bäderanlagen beispielsweise mit Schwappwasser als Wärmequelle für den Abwärmekreislauf 36,  Spa and bathing facilities, for example, with sloshing water as the heat source for the waste heat circuit 36,
Zentrale Lüftungsgeräte innerhalb einer Gebäudeanlage 52 mit gleichzeitigem Kälte- und Wärmebedarf für Luftbeheizung, Luftentfeuchtung und Luftnacherhitzung als Wärmequelle für den Abwärmekreislauf 36.  Central ventilation devices within a building system 52 with simultaneous cooling and heat requirements for air heating, dehumidification and air heating as a heat source for the waste heat cycle 36th
Für den Kältemittelkreislauf 2 können handelsübliche Kältemittel, wie beispielsweise synthetische Kältemittel mit der Bezeichnung„R134a, R404A, R417A" eingesetzt werden. Daneben können auch natürliche Kältemittel, wie Propan, Butan oder Isobutan eingesetzt werden. Vorzugsweise wird das synthetische Kältemittel R417A oder alternativ das natürliche Kältemittel R290 (Propan) verwendet. Commercially available refrigerants such as synthetic refrigerants designated "R134a, R404A, R417A" may be used for the refrigerant circuit 2. In addition, natural refrigerants such as propane, butane or isobutane may also be used Preferably, the synthetic refrigerant is R417A or alternatively the natural refrigerant Refrigerant R290 (propane) used.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Wärmepunnpenanlage 1 heat tunneling plant
2 Kältekreislauf  2 refrigeration circuit
4 Hauptzweig  4 main branch
6 Parallelzweig  6 parallel branch
8 erster Wärmetauscher/Kondensator 8 first heat exchanger / condenser
10 zweiter Wärmetauscher/Verdampfer10 second heat exchanger / evaporator
12 erstes Expansionsventil 12 first expansion valve
14 Verdichter  14 compressors
16 Sammler  16 collectors
18 4-Wege-Umschaltventil  18 4-way diverter valve
20 Ventilator  20 fans
22 Abzweigleitung  22 branch line
24 Rückschlagventil  24 check valve
26a erster Abzweigpunkt  26a first branch point
26b zweiter Abzweigpunkt  26b second branch point
28 Saugleitung  28 suction line
30 Abwärme-Verdampfer  30 waste heat evaporator
32 zweites Expansionsventil  32 second expansion valve
34 Regelventil  34 control valve
36 Abwärmekreislauf  36 waste heat cycle
38 Klimakreislauf  38 air conditioning cycle
40 erste Schnittstelle  40 first interface
42 zweite Schnittstelle  42 second interface
44 Gehäuse  44 housing
46 Sperrventil  46 check valve
48 Bypassleitung  48 bypass line
50 Kapillarrohr-Einspritzvorrichtung 50 capillary tube injector
52 Gebäudeanlage 52 building complex
54 Gebäuderaum  54 building space
56 Teilkreis 58 Pufferspeicher 60 weiterer Kondensator 62 weiterer Kältekreislauf 64 Kühlbereich 56 pitch circle 58 buffer 60 further capacitor 62 further cooling circuit 64 cooling area
T0-T2 Temperatursensoren P1 -P2 Drucksensoren R1 -R6 Regler T0-T2 Temperature sensors P1 -P2 Pressure sensors R1 -R6 Controller

Claims

Ansprüche claims
1 . Wärmepumpenanlage (1 ) zur Klimatisierung einer Gebäudeanlage (52) mit einem Kältekreislauf (2), welcher im Betrieb über eine erste Schnittstelle (40) an einem Abwärmekreislauf (36) zur Ausnutzung von Abwärme aus der Gebäudeanlage (52) und über eine zweite Schnittstelle (42) an einem verbrau- cherseitigen Klimakreislauf (38) zur Klimatisierung eines Gebäudebereichs angeschlossen ist, wobei 1 . Heat pump system (1) for conditioning a building system (52) with a refrigeration circuit (2), which in operation via a first interface (40) to a waste heat circuit (36) for utilizing waste heat from the building system (52) and via a second interface ( 42) is connected to a consumer-side air conditioning circuit (38) for air conditioning of a building area, wherein
- der Kältekreislauf (2) einen Hauptzweig (4) aufweist, in dem ein erster ver- braucherseitiger Wärmetauscher (8) und ein zweiter luftbeaufschlagter Wärmetauscher (10) sowie ein Drosselorgan (12) und zumindest ein Verdichter (14) angeordnet sind,  - The refrigeration circuit (2) has a main branch (4) in which a first consumer-side heat exchanger (8) and a second air-heated heat exchanger (10) and a throttle body (12) and at least one compressor (14) are arranged,
- der erste verbraucherseitiger Wärmetauscher (8) in einem kombinierten Abwärme-Heizmodus als Kondensator (8) und der zweite luftbeaufschlagte Wärmetauscher (10) als Verdampfer (10) eingesetzt sind,  the first consumer-side heat exchanger (8) is used as a condenser (8) in a combined waste-heat heating mode and the second air-heated heat exchanger (10) is used as the evaporator (10),
- an den ersten Wärmetauscher (8) im Betrieb der verbraucherseitige Klimakreislauf (38) angeschlossen ist zur Übertragung von Wärme zwischen dem Kältekreislauf (2) und dem verbraucherseitigen Klimakreislauf (38),  - Connected to the first heat exchanger (8) in operation of the consumer-side air conditioning circuit (38) for the transfer of heat between the refrigeration circuit (2) and the consumer-side air conditioning circuit (38),
- der Kältekreislauf (2) einen Parallelzweig (6) aufweist, in dem parallel zum zweiten Wärmetauscher (10) ein dritter Wärmetauscher in den Kältekreislauf integriert ist,  - The refrigeration circuit (2) has a parallel branch (6), in which parallel to the second heat exchanger (10), a third heat exchanger is integrated into the refrigeration cycle,
- der dritte Wärmetauscher im kombinierten Abwärme-Heizmodus als Abwärme-Verdampfer (30) eingesetzt ist und am Abwärmekreislauf (36) zur Übertragung von Wärme in den Kältekreislauf (2) angeschlossen ist.  - The third heat exchanger in the combined waste heat heating mode is used as a waste heat evaporator (30) and the waste heat circuit (36) for transmitting heat in the refrigeration circuit (2) is connected.
2. Wärmepumpenanlage (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, 2. Heat pump system (1) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Verdampfer (10) und der Abwärme-Verdampfer (30) unterschiedliche Verdampfungstemperaturen aufweisen, wobei der Abwärme-Verdampfer (30) vorzugsweise bei einer höheren Verdampfungstemperatur als der Verdampfer (10) arbeitet.  the evaporator (10) and the waste heat evaporator (30) have different evaporation temperatures, the waste heat evaporator (30) preferably operating at a higher evaporation temperature than the evaporator (10).
3. Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 3. Heat pump system (1) according to one of the preceding claims, characterized,
dass die thermische Leistung des Abwärme-Verdampfers (30) in Abhängigkeit einer dem Abwärme-Verdampfer (30) zugeordneten Abwärmetemperatur, insbesondere in Abhängigkeit einer Rücklauftemperatur des Abwärmekreislaufs (36) geregelt wird.  the thermal output of the waste heat evaporator (30) is regulated as a function of a waste heat temperature associated with the waste heat evaporator (30), in particular as a function of a return temperature of the waste heat circuit (36).
4. Wärmepumpenanlage (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, 4. Heat pump system (1) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Leistung des Abwärme-Verdampfers (30) in Abhängigkeit einer Rücklauftemperatur des Abwärmekreislaufs (36) geregelt wird, insbesondere derart, dass eine Minimaltemperatur im Abwärmekreislauf (36) nicht unterschritten wird.  the power of the waste heat evaporator (30) is regulated as a function of a return temperature of the waste heat circuit (36), in particular in such a way that a minimum temperature in the waste heat circuit (36) is not undershot.
Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, Heat pump system (1) according to one of the two preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Regelung der Leistung des Abwärme-Verdampfers (30) derart ausgebildet ist, dass die Wärmeübertragung im Abwärme-Verdampfer (30) sich einer Abwärmeleistung im Abwärmekreislauf (36) anpasst.  the regulation of the power of the waste heat evaporator (30) is designed such that the heat transfer in the waste heat evaporator (30) adapts to a waste heat output in the waste heat circuit (36).
Wärmepumpenanlage (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, Heat pump system (1) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass ein Massestrom des durch den Abwärme-Verdampfer (30) strömenden Kältemittels zur Regelung der Leistung gesteuert wird.  that a mass flow of the refrigerant flowing through the waste heat evaporator (30) is controlled to control the power.
Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Heat pump system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass dem Abwärme-Verdampfer (30) in Fließrichtung des Kältemittels im kombinierten Abwärme- Heizmodus - stromab ein Regelventil (34) zur Regelung der Leistung nachgeschaltet ist.  that the waste heat evaporator (30) in the flow direction of the refrigerant in the combined waste heat heating mode - downstream of a control valve (34) for controlling the power downstream.
8. Wärmepumpenanlage (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, 8. Heat pump system (1) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einer verminderten Abwärme-Leistung im Abwärmekreislauf (36) ein Öffnungsgrad des Regelventils (34) verringert wird, wodurch der Druck und damit auch die Verdampfungstemperatur im Abwärme-Verdampfer (36) angehoben werden und somit eine Temperaturdifferenz zwischen Kältemittel und Abwärmekreislauf reduziert wird. characterized, that at a reduced waste heat performance in the waste heat circuit (36), an opening degree of the control valve (34) is reduced, whereby the pressure and thus the evaporation temperature in the waste heat evaporator (36) are raised and thus a temperature difference between the refrigerant and the waste heat cycle is reduced.
9. Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche und nach Anspruch 3, 9. heat pump system (1) according to one of the two preceding claims and according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass als Regelgröße für das Regelventil (34) die Abwärmetemperatur, insbesondere eine minimale Rücklauftemperatur im Abwärmekreislauf (36) herangezogen wird.  in that the controlled temperature for the control valve (34) is the waste heat temperature, in particular a minimum return temperature in the waste heat circuit (36).
Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, Heat pump system (1) according to one of claims 7 to 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass in Folge einer Veränderung des Öffnungsgrades des Regelventils (34) es automatisch zu einer Verschiebung der Aufteilung des Massestroms des Kältemittels auf den Abwärme-Verdampfer (30) und auf den Verdampfer (10) kommt.  that as a result of a change in the opening degree of the control valve (34), there is automatically a shift in the distribution of the mass flow of the refrigerant to the waste heat evaporator (30) and to the evaporator (10).
1 1 . Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 1 1. Heat pump system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass es sich bei dem Verdichter (14) um einen nicht leistungsgeregelten Verdichter handelt.  that the compressor (14) is a non-performance-controlled compressor.
12. Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Heat pump system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass dem Hauptzweig (4) sowie dem Parallelzweig (6) jeweils ein leistungsgeregelter Verdichter (14) zugeordnet ist und über die leistungsgeregelten Verdichter (14) die Verteilung der Masseströme des Kältemittels durch den Abwärme-Verdampfer (30) und den Verdampfer zur Regelung der Leistung gesteuert wird. that the main branch (4) and the parallel branch (6) each associated with a power-controlled compressor (14) and the power-controlled compressor (14), the distribution of the mass flows of the refrigerant through the waste heat evaporator (30) and the evaporator to control the power is controlled.
13. Wärmepunnpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. Wärmepunnpenanlage (1) according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass dem Verdampfer ein Ventilator (20) zur Erzeugung eines Luftstroms durch den Verdampfer zugeordnet ist, wobei zur Steuerung der Leistung des Verdampfers (10) der Ventilator (20) gesteuert wird und zwar in Abhängigkeit der Leistung des Abwärme-Verdampfers (30).  that the evaporator is associated with a fan (20) for generating an air flow through the evaporator, wherein the fan (20) is controlled to control the power of the evaporator (10) in dependence on the power of the waste heat evaporator (30).
14. Wärmepumpenanlage (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch sowie nach einem der Ansprüche 7 bis 10, 14. Heat pump system (1) according to the preceding claim and according to one of claims 7 to 10,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Ventilator (20) in Abhängigkeit des Öffnungsgrades des Regelventils (34) gesteuert wird.  the fan (20) is controlled as a function of the degree of opening of the control valve (34).
15. Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15. Heat pump system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zwischen dem Parallelzweig (6) und dem Hauptzweig (4) ein Rückschlagventil (24) angeordnet ist, welches ein Rückströmen von Kältemittel in den Verdampfer vermeidet.  that between the parallel branch (6) and the main branch (4), a check valve (24) is arranged, which avoids a backflow of refrigerant into the evaporator.
16. Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 16. Heat pump system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass in einem alleinigen Abwärme-Heizmodus, bei dem lediglich der Abwärme-Verdampfer (30) aktiv ist und der Verdampfer (10) inaktiv ist, insbesondere zyklisch Kältemittel aus dem Verdampfer (10) abgesaugt und einem aktiven Teil des Kältekreislauf (2) zugeführt wird.  that in a sole waste heat heating mode, in which only the waste heat evaporator (30) is active and the evaporator (10) is inactive, in particular cyclically refrigerant from the evaporator (10) sucked and an active part of the refrigeration circuit (2) is supplied ,
17. Wärmepumpenanlage (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, 17. Heat pump system (1) according to the preceding claim,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zum Absaugen der Parallelzweig (6) abgeschaltet wird und gleichzeitig das Drosselorgan (12) nur teilweise geöffnet wird.  that for sucking off the parallel branch (6) is switched off and at the same time the throttle body (12) is only partially opened.
18. Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 18. Heat pump system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abtaumodus für den luftbeaufschlagten zweiten Wärmetauscher Wärme (10) aus dem Abwärmekreislauf (36) und/oder aus dem ver- braucherseitigen Klimakreislauf (38) verwendet ist, wobei die Nutzung der Wärme aus dem Abwärmekreislauf (30) priorisiert ist und bei mangelnder Wärme im Abwärmekreislauf (36) automatisch Wärme aus dem verbrau- cherseitigen Klimakreislauf (38) verwendet wird. characterized, that heat (10) from the waste heat circuit (36) and / or from the consumer-side air conditioning circuit (38) is used in a defrost mode for the air-charged second heat exchanger, the use of the heat from the waste heat cycle (30) being prioritized and, in the case of insufficient heat Heat in the waste heat circuit (36) automatically heat from the consumer side air conditioning circuit (38) is used.
Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Heat pump system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass sämtliche Komponenten des Kältekreises (2) in einem gemeinsamen Gehäuse (44) integriert sind, welches die erste sowie zweite Schnittstelle (40,42) aufweist, über die der Kältekreislauf (2) an den Abwärmekreislauf (36) sowie den verbraucherseitigen Klimakreislauf (38) angeschlossen ist . in that all components of the refrigeration circuit (2) are integrated in a common housing (44) which has the first and second interfaces (40, 42) via which the refrigeration circuit (2) to the waste heat circuit (36) and the consumer-side air conditioning circuit (38 ) connected .
Wärmepumpenanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Heat pump system (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Abwärmekreislauf (36) an einen Kondensator (60) eines weiteren Kältekreislaufs (62) angeschlossen ist, welcher insbesondere zur Kühlung eines Kühlbereichs (64) der Gebäudeanlage (52) dient. in that the waste heat circuit (36) is connected to a condenser (60) of a further refrigeration circuit (62), which serves in particular for cooling a cooling area (64) of the building system (52).
Wärmepumpenanlage (1 ) zur Klimatisierung einer Gebäudeanlage (52) mit einem Kältekreislauf (2), welcher im Betrieb über eine erste Schnittstelle (40) an eine Wärmequelle und über eine zweite Schnittstelle (42) an einem verbraucherseitigen Klimakreislauf (38) angeschlossen ist, wobei Heat pump system (1) for air conditioning of a building system (52) with a refrigeration circuit (2) which is connected in operation via a first interface (40) to a heat source and via a second interface (42) to a consumer-side air conditioning circuit (38),
- der Kältekreislauf (2) einen Hauptzweig (4) aufweist, in dem ein erster ver- braucherseitiger Wärmetauscher (8) und ein zweiter luftbeaufschlagter Wärmetauscher (10) sowie ein Drosselorgan (12) und ein Verdichter (14) angeordnet sind,  - The refrigeration circuit (2) has a main branch (4) in which a first consumer-side heat exchanger (8) and a second air-heated heat exchanger (10) and a throttle body (12) and a compressor (14) are arranged,
- der erste verbraucherseitiger Wärmetauscher (8) in einem kombinierten Abwärme-Heizmodus als Kondensator (8) und der zweite luftbeaufschlagte Wärmetauscher (10) als Verdampfer (10) eingesetzt sind, - an den ersten Wärmetauscher (8) im Betrieb der verbraucherseitige Klimakreislauf (38) angeschlossen ist zur Übertragung von Wärme zwischen dem Kältekreislauf (2) und dem verbraucherseitigen Klimakreislauf (38),the first consumer-side heat exchanger (8) is used as a condenser (8) in a combined waste-heat heating mode and the second air-heated heat exchanger (10) is used as the evaporator (10), - Connected to the first heat exchanger (8) in operation of the consumer-side air conditioning circuit (38) for the transfer of heat between the refrigeration circuit (2) and the consumer-side air conditioning circuit (38),
- der Kältekreislauf (2) einen Parallelzweig (6) aufweist, in dem parallel zum zweiten Wärmetauscher (10) ein dritter Wärmetauscher in den Kältekreislauf integriert ist, - The refrigeration circuit (2) has a parallel branch (6), in which parallel to the second heat exchanger (10), a third heat exchanger is integrated into the refrigeration cycle,
- der dritte Wärmetauscher im kombinierten Abwärme-Heizmodus als Abwärme-Verdampfer (30) eingesetzt ist und am Abwärmekreislauf (36) zur Übertragung von Wärme in den Kältekreislauf (2) angeschlossen ist.  - The third heat exchanger in the combined waste heat heating mode is used as a waste heat evaporator (30) and the waste heat circuit (36) for transmitting heat in the refrigeration circuit (2) is connected.
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