WO2019043009A1 - Heat pump having closed intermediate cooling and method for pumping heat or method for producing the heat pump - Google Patents

Heat pump having closed intermediate cooling and method for pumping heat or method for producing the heat pump Download PDF

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WO2019043009A1
WO2019043009A1 PCT/EP2018/073143 EP2018073143W WO2019043009A1 WO 2019043009 A1 WO2019043009 A1 WO 2019043009A1 EP 2018073143 W EP2018073143 W EP 2018073143W WO 2019043009 A1 WO2019043009 A1 WO 2019043009A1
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condenser
heat exchanger
liquid
heat pump
heat
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PCT/EP2018/073143
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Inventor
Oliver Kniffler
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Efficient Energy Gmbh
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems

Definitions

  • the present invention relates to heat pumps and more particularly to heat pumps having a multi-stage compressor and intermediate cooling.
  • Fig. 5 shows a heat pump, as it can be used for example for heating.
  • the heat pump comprises an evaporator 100, a compressor 110, a condenser 120 and an expansion valve 130.
  • working fluid is vaporized and fed via an intake passage 1 12 to the compressor, which is exemplified here as a piston compressor.
  • Compressed working steam is then fed via an ejection line 1 14 in the condenser 120.
  • the condenser 120 the compressed from the compressor 1 10 working vapor liquefied.
  • the circuit is closed by an expansion valve 130, which is to expand the working fluid at the condenser outlet from the high condenser pressure to the low evaporator pressure.
  • a heat exchanger is arranged with a closed line, which is shown at 102, above it runs a liquid, the z. B. brings heat from the environment. Due to the heat introduced into the evaporator 100, the working liquid evaporates in the evaporator, whereby heat is removed from the liquid in the heat exchanger 02 and thus cooled working fluid is led out of the evaporator via the heat exchanger.
  • the condenser also has a heat exchanger 122. In the heat exchanger 122 heat introduced by the liquefaction process in the condenser 120 out of the condenser, and indeed to cooler, which may be, for example, a radiator. The working fluid cooled in the radiator is then fed back into the heat exchanger 122, which is located in the condenser 120.
  • European Patent EP 2 281 155 discloses a vertically arranged heat pump in which an evaporator and a condenser as well as a gas area extending between the evaporator and the condenser are present.
  • the condenser is arranged above the evaporator in an operating Aufzeiques the heat pump.
  • the compressor comprises a first compressor stage, an intermediate cooling and a second compressor stage. Energy taken from the superheated working steam after the first compressor stage by the intercooler is used to heat a service water tank to a temperature that is above the temperature in the condenser.
  • a return channel For the return of the medium, a return channel is provided, wherein a first stage of the return channel has nozzle openings in the bottom wall of the condenser, so that liquefied working fluid, which is in the vicinity of such a nozzle opening, due to the pressure difference between the condenser bottom and spraying the intercooler into the intercooler.
  • the sprayed-in liquid medium is then collected in a bulge of the intercooler to be transported from there into the evaporator through a second section of the return channel.
  • a similar spraying technique can be used through nozzle openings, as again there is a pressure difference between the gas channel and the evaporation space in the evaporator.
  • European patent EP 2 016 349 discloses a heat pump which uses water as the working fluid and in which a multi-stage compressor is provided, the multi-stage compressor having a first turbomachine and an nth (last) turbomachine.
  • an intercooler is used, which has a heat exchanger for domestic water heating.
  • the turbomachines are designed as a radial compressor with a rotating wheel, the wheel is a slow-speed Radial, a medium radial wheel, a Halbaxialrad or an axial gear or a propeller can be.
  • a turbomachine with a radial wheel is used.
  • For intercooling one or more heat exchangers are provided for domestic water heating.
  • heat exchangers are designed to cool the gas heated (and compressed) by a previous turbomachine.
  • the heat of enthalpy of entrainment is usefully used to increase the efficiency of the entire compaction process. It is thus removed heat from the compressed water vapor to service water to higher temperatures than z. B. 40 ° C to heat.
  • refrigerant for example water
  • a closed intercooling cool the superheated steam only to saturated steam, if there are sufficiently supercooled large areas for the heat transported. If cold water is provided for this, the power is introduced unfavorably into the system on the cold water side and must be provided as additional cooling capacity.
  • JPH 06257890 discloses a heat pump that uses water and is performed in cooling and heating with the same apparatus. To produce chilled water or ice, part of the water is evaporated and the rest of the water is cooled. The vapor produced by evaporation is compressed in several stages, and then enters a condenser coupled to a cooling tower.
  • US Pat. No. 3,665,724 discloses a heating and cooling apparatus with a multi-stage centrifugal compressor. The latent heat of a coolant is released along with the heat of compression via a cooling tower.
  • the object of the present invention is to provide an improved heat pump concept with intercooling that deals more efficiently with existing resources.
  • a heat pump according to claim 1 a method for pumping heat according to claim 18 or a method for producing a heat pump according to claim 19.
  • the present invention is based on the finding that the reaching of the saturated steam temperature after a compressor stage is eliminated. Although this increases the compressor capacity of the downstream stage due to the less favorable starting conditions. But it can with the cooling liquid, ie the return of the area to be heated, a heat exchanger to cool the superheated working fluid to near the cooling water temperature, which is provided for example by the roof or from the area to be heated, cool. This produces no water vapor, which would have to be compacted with the downstream stage, but a large part of the superheat enthalpy is already as heat output to the cooling system, ie z. B. the waste heat system when using a heat pump as a cooling or refrigerating machine or the heating system when using a heat pump as a heater dispensed.
  • an intercooler with a heat exchanger is used, which is arranged in the vapor space, and a heat exchanger input and a heat exchanger Output.
  • the heat exchanger inlet or the heat exchanger outlet is connected to a condenser inlet or condenser outlet for directing condenser coolant in a circuit through both the condenser and the heat exchanger during operation of the heat pump.
  • the condenser is an open condenser, in that the water from the intermediate heat exchanger is used directly to condense into this water compressed working steam from the second compressor stage.
  • the condenser is a "closed" condenser, meaning that in the condenser there is a closed line between the condenser inlet and the condenser exit. tion, so again a heat exchanger is arranged, which ensures that the flowing medium in the heat exchanger does not come into direct contact with the condensed in the condenser compressed working steam, but only in thermal contact.
  • the heat exchanger of the intercooler which implements a closed intercooling, is carried out continuously with the heat exchanger in the condenser.
  • the line of the heat exchanger extends either initially through the intermediate cooling and further through a partition wall into the pressure range of the condenser stage.
  • first the return of the area to be heated can be fed into the heat exchanger in the condenser to then run from there into the heat exchanger in the intercooler.
  • the two heat exchangers are continuously designed to a certain extent as a single heat exchanger, going to a line of this heat exchanger the partition wall between the vapor space of the insectsüh- lungs Colour and the condenser Passes through the region of the condenser.
  • an implementation can also be used in which the heat exchangers in the condenser and in the intercooler outside the heat pump volume are connected to each other, so that then no passage through the partition in the pressure range of the downstream stage is necessary.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a heat pump with closed intermediate cooling and connection to the return from the area to be heated; an alternative embodiment of the present invention, wherein the return from the area to be heated is passed first through the condenser and then through the intercooler; an alternate embodiment of the present invention wherein the return from the area to be heated is first passed through the intercooler and then through the condenser heat exchanger;
  • Fig. 4 shows an embodiment of the present invention, wherein the heat exchanger in the intercooler within the heat pump with the heat exchanger in Condenser is connected, so that a line of heat transfer! Pass through the partition wall to the higher pressure stage;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a compressor stage with suction mouth, radial wheel and guide space
  • Fig. 7 is a tabular overview of various modes in which the heat pump is operable.
  • the compressor comprises a first compressor stage 31, a steam chamber 32 and a second compressor stage 33. It should be noted that the present invention does not the use of only two levels is limited, but may include the use of three, four, five or even more levels. In any case, between at least two stages of the plurality of stages of the compressor motor, the vapor space 32 is arranged, in which an intercooler 40 is arranged.
  • the evaporator can be coupled to a region 50 to be cooled, and the condenser can be coupled to a region 60 to be heated.
  • the evaporator 10 is designed to evaporate working fluid.
  • Working fluid is provided for example via a connection 1 1 for a return from the area to be cooled.
  • This liquid provided via the connection 11 is warmer than the liquid which is dispensed from the evaporator via a connection 12 to a passage to the area to be cooled from the evaporator.
  • the heat, which has been brought into the evaporator via the connection for the return, is guided by the vaporized working steam via a suction line 13 into the first stage 31 of the compressor 30.
  • the vaporized working steam is compressed in the first stage, and the compressed working steam enters the steam chamber 32. There, the compressed working steam is cooled to reduce its typically occurring overheating.
  • the working steam which has meanwhile been cooled by the intercooler 40, is then recompressed and then brought into the condenser 20 via a discharge line 24.
  • the condenser comprises a condenser inlet 21 and a condenser outlet 22.
  • the intercooler 40 comprises a heat exchanger, the one Heat exchanger input 41 and a heat exchanger output 42 has.
  • heat exchanger input 41 or the heat exchanger output 42 to the condenser inlet 21 or the condenser outlet 22 is connected to the operation of the heat pump coolant for the condenser in a circuit by both the condenser 20 and by the heat exchanger in the Conduct intercooler 40.
  • the condenser may be an open condenser, so that the condenser cooling liquid is the liquid into which the compressed working steam supplied from the discharge line 24 is directly condensed.
  • the condenser may be a closed condenser, so that in the condenser there is also a heat exchanger with a conduit through which the cooling fluid for the condenser flows, but with the situation in the condenser 20 only thermal contact, but no direct media contact.
  • the liquid fed into the condenser via its inlet 21 serves as the cooling liquid for the condenser, because this liquid, regardless of whether it is used directly for condensing or whether it is separated from the working steam by a line, ie a closed line Line is disconnected, is used.
  • the heat pump has a port 61 for connecting the trace for the area to be heated 60.
  • the heat pump also has a port 62 for connecting the return of the area to be heated.
  • the inlet 41 of the heat exchanger in the intercooler is connected to the connection 62 for the return from the area to be heated.
  • the output 42 of the heat exchanger is connected to the condenser inlet 21.
  • the condenser outlet 22 is connected to the connection for the trace to the area to be heated.
  • Fig. 1 further shows a heat exchanger 710 and a mixer or switch 720.
  • the heat exchanger 710 and the mixer / switch 720 are optionally present.
  • the switch is controllable to bridge in the position 1, the heat exchanger 710, and to integrate in position 2, the heat exchanger full 710.
  • the mixer / switch and the heat exchanger can also be present in the embodiments of the other figures 2a to 4, although it is not shown.
  • the port 62 of the area to be heated is connected to a first input of the heat exchanger, and is the first output with connected to the intercooler input 41.
  • the 2nd input is connected to the output 2 of the heat exchanger and the 2nd output is connected to the input 1 1 of the evaporator 10.
  • the second output is also the output 2 of the switch 720 coupled.
  • Fig. 1 further shows an evaporator circuit interface 1 1, 12 for introducing liquid to be cooled into the heat pump and for discharging cooled liquid from the heat pump, a condenser circuit interface 21, 22 for introducing liquid to be heated in the heat pump and for discharging heated liquid from the heat pump, wherein the condenser circuit interface is coupled to the intercooler (40), a controllable heat exchanger, the z. B.
  • heat exchanger 710 is implemented as the combination of heat exchanger 710 and switch / mixer 720, for controllably coupling the evaporator circuit interface and the condenser circuit interface; and a controller 730 for controlling the controllable heat exchanger (710, 720) depending on an evaporator circuit temperature (TV or TWK) in the evaporator circuit interface or a condenser circuit temperature (TK or TWW) in the condenser circuit interface.
  • TV or TWK evaporator circuit temperature
  • TK or TWW condenser circuit temperature
  • the heat exchanger 710 is connected between the intercooler inlet 41 and the port 62 for the area to be heated.
  • the warm side of the mixer in FIG. 1 is connected between the intercooler output 42 and the condenser inlet 21.
  • the warm side of the mixer is connected between the intercooler outlet 42 and the port 61 for the trace to the area to be heated, or between the condenser outlet 22 and the intercooler inlet 41.
  • the controller 730 is designed to prevent cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger preferably consisting of the heat exchanger 710 and the mixer or switch 720, if a condenser circuit temperature of the liquid to be heated is greater than is an evaporator circuit temperature of the liquid to be cooled, or to prevent cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger and depending on a required cooling power to make a speed control of Radial alrads a compressor in the heat pump, if a condenser - Circulation temperature of the liquid to be heated is greater than a Verdampfernikank- is the temperature of the liquid to be cooled, or to activate a cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger, when a condenser circuit temperature of the liquid to be heated is smaller than an evaporator circuit temperature of the liquid to be cooled, or to a cooling of to activate liquid to
  • FIGS. 2 and 3 show an implementation in which the heat exchanger 43 in the intercooler 40 is shown in more detail as a continuous line.
  • a further heat exchanger 23 is shown in the condenser 20 as a closed heat exchanger, which ensures that in the line of the heat exchanger 23, the cooling liquid is running, but that cooling liquid does not come into contact with the compressed working steam, so not in one direct contact via the steam supplied from the line 24, but only in thermal contact with the steam or with liquefied working fluid present in the condenser to dissipate heat from the condenser.
  • FIG. 3 shows an implementation similar to FIG. 1, namely that the cooling liquid, which is supplied via the connection for the return 62 from the area to be heated 60, first passes through the heat exchanger 43 and then the heat exchanger 23.
  • Fig. 2 shows an alternative implementation, in which the return from the area 60 to be heated is first passed via the connection 62 for the return from the area to be heated in the heat exchanger 23 via the inlet 21, and then out of the heat exchanger 23 via its output 22 into the inlet 41 of the heat exchanger 43, in the vapor space between the two compressor stages 31 is guided, and from there via the port 61 in the area to be heated 60. It can be seen that the flow direction of the cooling liquid, which is cooled in the area to be heated 60, in Fig. 2 opposite to the flow direction the cooling liquid in Fig. 3 is.
  • the inlet 41 of the heat exchanger is connected to the condenser return 22.
  • the output 42 of the heat exchanger 23 of the intercooler 40 is connected to a port 61 for a trace to the area to be heated.
  • the condenser inlet 21 of the condenser heat exchanger 23 is connected to the return line 62 from the area 60 to be heated.
  • the condenser may be an open condenser, in which the compressed working steam condenses directly into the liquid which also runs in the heat exchanger 43 of the intercooler 40.
  • the condenser inlet 21 and the condenser outlet 22 are connected within the condenser through an intermediate line, so that a liquid in the line is medially separated from a working fluid liquefied in the condenser 20, but is in thermal contact.
  • a wall 59 is arranged between the condenser space, ie the space into which the discharge line 24 opens, and the dam f 32.
  • a line of the heat exchanger 43 of the intercooler or a line of the heat exchanger in the condenser passes through the wall 59 in the embodiment shown in FIG. 4 inside the heat pump.
  • both the heat exchanger 43 in the intercooler 40 and the heat exchanger 23 in the condenser directly coupled with each other.
  • either the condenser outlet 22 or the condenser inlet 21 is thus connected to the heat exchanger outlet 42 or the heat exchanger inlet 41. Therefore, in Fig.
  • the respective heat exchanger inputs / outputs are each provided with two reference numerals, because the definition of whether the input is an input or an output, depends on which direction the cooling liquid flows, so whether the cooling liquid from the area to be heated via the terminals 61, 62 communicates with the heat pump, either first in the intercooler 40 and the heat exchanger 43 flows through the intercooler 40, as shown in Fig. 1 and in Fig. 3, or whether the liquid first flows through the heat exchanger 23 in the evaporator and then only through the intercooler, as shown in Fig. 2. Therefore, the connections between the outputs of the heat exchanger cascade from the heat exchangers 43 and 23 in Fig. 4 are shown in dashed lines. It should be noted, however, that typically only one of the two configurations will be used in actual implementations of the heat pump.
  • Fig. 4 also shows a first throttle or a first expansion valve 61 between the vapor space 32 of the intermediate cooling and the evaporator 10.
  • a second throttle is schematically drawn, which is also drawn at 62 as an expansion valve, and by the Condenser space 20 of the condenser 20 is connected to the evaporator 10 in order to achieve a return to working fluid to ensure the complete circuit.
  • a droplet separator is shown, which is arranged between the evaporator 10 and the first compressor stage 31.
  • an optional droplet separator 72 is provided, which is arranged in the vapor space between the first compressor motor 31 and the second compressor motor 33.
  • a control is shown in Fig. 4 at 80, through which the two-stage compressor can be controlled to run the heat pump in single-stage operation, if the requirements are not particularly high, and then the heat pump when the Requirements are high, to run in two-stage operation.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a motor of a compressor stage 31 or 33.
  • FIG. 6 shows a compressor stage with a suction mouth 91, a radial wheel 92, a motor 93 and a guide space 94 in order to compress steam.
  • the centrifugal compressor of Fig. 6 is used in the first stage 31, the steam sucked in via the suction port 91 comes from the evaporator, and the steam discharged via the guide space 94 flows into the vapor space 32
  • the steam sucked in via the suction mouth passes out of the steam space and has been cooled by the intercooler 40, and is the steam is output from the Leitraum 94, the steam, which is finally fed into the condenser 20 and is liquefied there to give its energy to the condenser and ultimately to the cooling liquid, which run via the condenser outlet 22 in the area to be heated 60 can.
  • a large part of the superheat enthalpy is thus already delivered as heat output to the cooling water system, ie to the circuit which runs through the area 60 to be heated.
  • condensation on the heat exchanger 43 can take place. It is preferred therefore to provide a throttle 63 to bring this condensate into the evaporator.
  • the second throttle 62 is provided to provide a two-stage operation for a closed system.
  • the system has an open component, since in the single-stage operation over a range of the condensate of the throttle 63 is supplied and should first be collected in advance.
  • the cooling liquid and the condensate of the downstream stage are returned via the throttle 64 in the evaporator, where then takes place, the closing of the circuit. It is preferred that the water in the second throttle 62 does not touch the heat exchanger 43, since otherwise it would cool the cooling water in the heat exchanger by evaporation.
  • a further (shown in dashed lines in Fig. 4) throttle 65 between the condenser 20 and the vapor space 32 may be present, which is supplemented by the throttle 63 between the vapor space 32 and the evaporator 10.
  • the throttles are designed such that the intercooler 40 in the vapor space 32 does not come into contact with liquid from the throttles.
  • the cooling water flows first through the downstream stage, so by the Verfiüssiger and then by the intermediate cooling of the first stage, then the temperature thereof and thus the distance to S attd at the pfte perat ur in the intercooler.
  • the condensation chamber after the stage are partially shared, and so the heat exchanger surface in the intermediate cooling and the single-stage operation can be again reduced slightly.
  • the droplet separator 72 may also be omitted, since the heat exchanger 43 provides for slight overheating. This will not produce drops in this area when the second stage is active.
  • the start of the second stage is critical if the steam has previously condensed in the Swisskühiung and this is damp when starting. Then drops of water can be caused by the lowering of the suction pressure by boiling and the mist eliminator 72 is at least temporarily necessary, this can be avoided by a slow start of the second stage.
  • Fig. 7 shows a tabular compilation of various modes, the z. B. with a two-way switch 720 and the heat exchanger 710, as has been shown in Fig. 1, can be effected.
  • the free cooling is active, Furthermore, the controllable heat exchanger flows from both sides, so it is active.
  • the compressor both stages is deactivated, ie switched off. Control of the temperature can be achieved, for example, by controlling the condenser-side pump contained in a condenser circuit interface. If it is determined that the temperature of the cooled liquid is less than a set temperature, the pump can be throttled.
  • the pump can be turned faster again.
  • a fan which is typically present in the area to be heated 60, can also be rotated faster or slower in order to achieve more or less cooling power.
  • the free cooling is also active.
  • the compressor is also active in a first stage, and if necessary in the second stage, and a regulation of the temperature which is fed into the data center or into the area to be cooled can be effected in that the Speed of the radial wheel in the first stage of the compressor is controlled, the second stage is switched on, and / or the radial wheel is controlled in the second stage in its speed. If a higher cooling capacity is required, the speed is increased and / or the second stage is switched on. If, on the other hand, a lower cooling capacity is required, the speed of the radial wheel is reduced and / or the second stage is switched off.
  • the temperatures are greater than 16 ° C, for example.
  • the controllable heat exchanger is deactivated, ie switched inactive, and it can be a cooling power control again via the speed of the radial wheel.
  • this mode ie in the warm temperature range, however, no free cooling is active.
  • a controllable short circuit between the output or the condenser circuit and the input or the evaporator circuit of the heat pump device can be achieved.
  • a partial load operation for example, there may be the situation that the control would go without the special mode with controllable short circuit to an on-off timing, which for various reasons is not advantageous.
  • the special mode with controllable short circuit is activated, which is detected for example by a specific frequency of clocking. If a too high frequency of clocking is detected, then the controllable short circuit is activated, so a typically smaller part, that is a part less than 50% of the flow rate in the corresponding first or second path of the heat exchanger unit is fed and with the other (typically larger ) Share at the output of the heat exchanger unit combined again.
  • this mixing effect may be controlled according to the implementation, eg from 1% / 99% control to 51% / 49%. - Control.
  • the major portion of the flow pass the heat exchanger element 710 and only the minor portion of the flow pass through the heat exchanger element 710, as previously noted, allowing the smaller flow fraction to be controllable from 0 to 50%, as appropriate Execution of the mixer.
  • a heat exchanger and a three-point switch are installed.
  • the three-point switch can be on the Be installed cold water side or the hot water side and is to unlock the flow through the heat exchanger or lock.
  • water as a refrigerant offers the advantage for free cooling plus that the volume flow and the pressure ratio can be adjusted by a speed-controlled centrifugal compressor, thus creating a nearly ideal operating point of the system in a wide range of applications can be achieved with small cooling capacities below 50 kW.
  • water from e.g. B. 20 ° C cooled to 16 ° C although other temperatures are possible, such as a cooling to 20 ° C from a higher temperature of 26 ° C.
  • it is always achieved that the cooling capacity is achieved with the least possible expenditure of energy to a temperature level, depending on the outside temperature, the output to the environment again.
  • the compression refrigeration system is switched on with power control to provide the missing part, for example 3 ° C or 50% power. If the outside temperatures continue to rise and the cooling water reaches temperatures of, for example, 25 ° C and more, virtually no more energy can be transferred through the heat exchanger. The entire cooling capacity must now be provided by the compression refrigeration machine. If the cooling water temperatures continue to rise, in this range above 26 ° C, the three-way switch must block the flow through the heat exchanger at least on one side, otherwise the cooling system would have to provide even more cooling capacity than required by the application.
  • control ie whether the heat exchanger is flowed through or not, depends only on the temperatures TWW and TWK; namely, when the temperature TWW is less than TWK, the heat exchanger unit is flowed through. If the temperature in the evaporator is greater than the flow temperature on the cold water side or customer side, the compressor must work. On the other hand, if the temperatures in the free cooling mode are below the required customer temperature, in this case 16 ° C, the fan can be on the roof and finally the pumps can be throttled. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

The invention relates to a heat pump comprising an evaporator (10) for evaporating working fluid, a condenser (20) for condensing compressed working steam; a compressor (30) having a first compressor stage (31), a second compressor stage (33) and a steam chamber (32) between the first compressor stage (31) and the second compressor stage (33); and an intermediate cooler (40) having a heat exchanger (43), which is arranged in the steam chamber (32), and which has a heat exchanger input (41) and a heat exchanger output (42), wherein the heat exchanger input (41) or the heat exchanger output (42) is connected to a condenser input (21) or a condenser output (22) in order to direct cooling fluid for the condenser (20) in a circuit both through the condenser (20) and through the heat exchanger (43) during operation of the heat pump.

Description

Wärmepumpe mit geschlossener Zwischenkühlung und Verfahren zum Pumpen von Wärme oder Verfahren zum Herstellen der Wärmepumpe  Heat pump with closed intercooling and method for pumping heat or method for producing the heat pump
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wärmepumpen und insbesondere auf Wärmepumpen mit einem mehrstufigen Verdichter und einer Zwischenkühlung. The present invention relates to heat pumps and more particularly to heat pumps having a multi-stage compressor and intermediate cooling.
Fig. 5 zeigt eine Wärmepumpe, wie sie beispielsweise zur Heizung eingesetzt werden kann. Die Wärmepumpe umfasst einen Verdampfer 100, einen Verdichter 1 10, einen Verflüssiger 120 und ein Expansionsventil 130. Im Verdampfer wird eine in dem Kreis zirkulierende Arbeitsflüssigkeit verdampft und über eine Ansaugleitung 1 12 dem Verdichter zugeführt, der hier beispielhaft als Kolbenverdichter ausgebildet ist. Verdichteter Arbeitsdampf wird dann über eine Ausstoßleitung 1 14 in den Verflüssiger 120 geführt. In dem Verflüssiger 120 verflüssigt sich der vom Verdichter 1 10 verdichtete Arbeitsdampf. Der Kreis wird durch ein Expansionsventil 130 geschlossen, das dazu da ist, um die Arbeitsflüssigkeit am Ausgang des Verflüssigers vom hohen Verflüssigerdruck auf den niedrigen Verdampferdruck zu expandieren. Fig. 5 shows a heat pump, as it can be used for example for heating. The heat pump comprises an evaporator 100, a compressor 110, a condenser 120 and an expansion valve 130. In the evaporator circulating in the circuit working fluid is vaporized and fed via an intake passage 1 12 to the compressor, which is exemplified here as a piston compressor. Compressed working steam is then fed via an ejection line 1 14 in the condenser 120. In the condenser 120, the compressed from the compressor 1 10 working vapor liquefied. The circuit is closed by an expansion valve 130, which is to expand the working fluid at the condenser outlet from the high condenser pressure to the low evaporator pressure.
Im Verdampfer 100 ist ein Wärmetauscher mit einer geschlossenen Leitung angeordnet, der bei 102 gezeigt ist, über ihn läuft eine Flüssigkeit, die z. B. aus der Umwelt Wärme mitbringt. Durch die in den Verdampfer 100 eingebrachte Wärme verdampft die Arbeits- flüssigkeit im Verdampfer, wodurch der Flüssigkeit im Wärmetauscher 02 Wärme entzogen wird und damit abgekühlte Arbeitsfiüssigkeit aus dem Verdampfer über den Wärmetauscher herausgeführt wird. Analog hierzu hat der Verflüssiger ebenfalls einen Wärmetauscher 122. In dem Wärmetauscher 122 wird durch den Verflüssigungsprozess in den Verflüssiger 120 eingebrachte Wärme aus dem Verflüssiger herausgeführt, und zwar zu Kühler, welcher beispielsweise ein Heizkörper sein kann. Die in dem Kühler abgekühlte Arbeitsflüssigkeit wird dann wieder zurück in den Wärmetauscher 122 eingespeist, der in dem Verflüssiger 120 angeordnet ist. In the evaporator 100, a heat exchanger is arranged with a closed line, which is shown at 102, above it runs a liquid, the z. B. brings heat from the environment. Due to the heat introduced into the evaporator 100, the working liquid evaporates in the evaporator, whereby heat is removed from the liquid in the heat exchanger 02 and thus cooled working fluid is led out of the evaporator via the heat exchanger. Similarly, the condenser also has a heat exchanger 122. In the heat exchanger 122 heat introduced by the liquefaction process in the condenser 120 out of the condenser, and indeed to cooler, which may be, for example, a radiator. The working fluid cooled in the radiator is then fed back into the heat exchanger 122, which is located in the condenser 120.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Szenario wird Umweltwärme in den Verdampfer eingebracht und wird Heizungswärme aus dem Verflüssiger herausgebracht. Diese Anwendung der Wärmepumpe dient also zum Heizen beispielsweise eines Gebäudes. Die andere Anwendung der Wärmepumpe, bei der die Wärmepumpe jedoch prinzipiell gleich aufgebaut ist, dient zum Kühlen eines Gebäudes. Hierzu ist die„Umweltwärme", die über den Wärmetauscher 102 in den Verdampfer 00 eingebracht wird, die Wärme in einem zu kühlenden Raum, wie beispielsweise einem Rechenzentrum. Die „Heizungswärme" ist dagegen die Wärme, die einem Kühler zugeführt wird, der beispielsweise auf einem Dach oder auf einer Gebäudeaußenseite angeordnet ist. Generell bildet das Gebiet, das thermisch mit dem Verdampfer verbunden ist, das zu kühlende Gebiet, und bildet das Gebiet, das thermisch mit dem Verflüssiger verbunden ist, das zu wärmende Ge- biet. In the scenario shown in Fig. 5, environmental heat is introduced into the evaporator and heating heat is released from the condenser. This application of the heat pump thus serves for heating, for example, a building. The other application of the heat pump, in which the heat pump is basically the same, is used to cool a building. For this purpose, the "environmental heat" that is introduced into the evaporator 00 via the heat exchanger 102, the heat in a space to be cooled, such as a data center.The "heating heat", however, is the heat that is supplied to a radiator, for example a roof or on a building outside is arranged. Generally, the area that is thermally connected to the evaporator forms the area to be cooled, and the area that is thermally connected to the condenser forms the area to be heated.
Das europäische Patent EP 2 281 155 offenbart eine vertikal angeordnete Wärmepumpe, bei der ein Verdampfer und ein Verflüssiger sowie ein Gasbereich, der sich zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger erstreckt, vorhanden sind. Insbesondere ist in einer Betriebs-Aufsteilrichtung der Wärmepumpe der Verflüssiger oberhalb des Verdampfers angeordnet. Der Verdichter umfasst eine erste Verdichterstufe, eine Zwischenkühlung und eine zweite Verdichterstufe. Energie, die vom Zwischenkühler aus dem überhitzten Arbeitsdampf nach der ersten Verdichterstufe herausgenommen wird, wird dazu verwendet, um einen Brauchwassertank zu heizen, und zwar auf eine Temperatur, die oberhalb der Temperatur im Verflüssiger ist. Zur Rückführung des Mediums ist ein Rückführkanal vorgesehen, wobei eine erste Stufe des Rückführkanals Düsenöffnungen in der unteren Wand des Verflüssigers aufweist, so dass verflüssigtes Arbeitsfluid, das sich in der Nähe einer solchen Düsenöffnung befindet, aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Verflüs- siger-Boden und dem Zwischenkühler in den Zwischenkühler hineinsprüht. Das einge- sprühte flüssige Medium wird dann in einer Ausbuchtung des Zwischenkühlers eingesammelt, um von dort in den Verdampfer durch einen zweiten Abschnitt des Rückführkanals transportiert zu werden. Auch hier kann eine ähnliche Sprühtechnik durch Düsenöffnungen eingesetzt werden, da wieder eine Druckdifferenz zwischen dem Gaskanal und dem Verdampfungsraum im Verdampfer herrscht. European Patent EP 2 281 155 discloses a vertically arranged heat pump in which an evaporator and a condenser as well as a gas area extending between the evaporator and the condenser are present. In particular, the condenser is arranged above the evaporator in an operating Aufzerichtung the heat pump. The compressor comprises a first compressor stage, an intermediate cooling and a second compressor stage. Energy taken from the superheated working steam after the first compressor stage by the intercooler is used to heat a service water tank to a temperature that is above the temperature in the condenser. For the return of the medium, a return channel is provided, wherein a first stage of the return channel has nozzle openings in the bottom wall of the condenser, so that liquefied working fluid, which is in the vicinity of such a nozzle opening, due to the pressure difference between the condenser bottom and spraying the intercooler into the intercooler. The sprayed-in liquid medium is then collected in a bulge of the intercooler to be transported from there into the evaporator through a second section of the return channel. Again, a similar spraying technique can be used through nozzle openings, as again there is a pressure difference between the gas channel and the evaporation space in the evaporator.
Das europäische Patent EP 2 016 349 offenbart eine Wärmepumpe, die als Arbeitsflüssigkeit Wasser verwendet, und bei der ein mehrstufiger Verdichter vorhanden ist, wobei der mehrstufige Verdichter eine erste Strömungsmaschine und eine n-te (letzte) Strömungsmaschine aufweist. Insbesondere ist ein Zwischenkühler eingesetzt, der einen Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung aufweist. Die Strömungsmaschinen sind als Radialverdichter mit drehbarem Rad ausgeführt, wobei das Rad ein langsamläufiges Radialrad, ein mittelläufiges Radialrad, ein Halbaxialrad oder ein Axialrad bzw. ein Propeller sein kann. Generell wird eine Strömungsmaschine mit einem Radialrad eingesetzt. Zur Zwischenkühlung werden eine oder mehrere Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung vorgesehen. Diese Wärmetauscher sind ausgebildet, um das von einer vorherigen Strömungsmaschine erhitzte (und komprimierte) Gas abzukühlen. Hierzu wird die Über- hitzungsenthalpie sinnvoll genutzt, um den Wirkungsgrad des gesamten Verdichtungsprozesses zu erhöhen. Es wird also Wärme aus dem komprimierten Wasserdampf entnommen, um Brauchwasser auf höhere Temperaturen als z. B. 40 °C zu erhitzen. Bei der offenen Zwischenkühlung wird Kältemittel, also beispielsweise Wasser verdampft, das mit der nachgeschalteten Stufe auf ein höheres Druckniveau gehoben werden muss. Dafür ist zusätzlich Verdichterleistung notwendig. Dagegen kann eine geschlossene Zwischenkühlung den überhitzten Wasserdampf nur auf Sattdampf abkühlen, wenn es ausreichend unterkühlte große Flächen für den Wärmetransportiert gibt. Wird hierfür Kaltwas- ser bereitgestellt, wird die Leistung ungünstig in das System auf der Kaltwasserseite eingebracht und muss als zusätzliche Kälteleistung bereitgestellt werden. European patent EP 2 016 349 discloses a heat pump which uses water as the working fluid and in which a multi-stage compressor is provided, the multi-stage compressor having a first turbomachine and an nth (last) turbomachine. In particular, an intercooler is used, which has a heat exchanger for domestic water heating. The turbomachines are designed as a radial compressor with a rotating wheel, the wheel is a slow-speed Radial, a medium radial wheel, a Halbaxialrad or an axial gear or a propeller can be. Generally, a turbomachine with a radial wheel is used. For intercooling one or more heat exchangers are provided for domestic water heating. These heat exchangers are designed to cool the gas heated (and compressed) by a previous turbomachine. For this purpose, the heat of enthalpy of entrainment is usefully used to increase the efficiency of the entire compaction process. It is thus removed heat from the compressed water vapor to service water to higher temperatures than z. B. 40 ° C to heat. In the case of open intercooling, refrigerant, for example water, is evaporated, which must be lifted to a higher pressure level with the downstream stage. For this additional compressor power is necessary. In contrast, a closed intercooling cool the superheated steam only to saturated steam, if there are sufficiently supercooled large areas for the heat transported. If cold water is provided for this, the power is introduced unfavorably into the system on the cold water side and must be provided as additional cooling capacity.
Die JPH 06257890 offenbart eine Wärmepumpe, die Wasser verwendet und bei der Kühlen und Heizen mit derselben Vorrichtung durchgeführt wird. Zur Herstellung von gekühl- tem Wasser oder Eis wird ein Teil des Wassers verdampft und der restliche Teil des Wassers wird dadurch gekühlt. Der durch die Verdampfung entstandene Dampf wird in mehreren Stufen komprimiert, und gelangt dann in einen Kondensierer, der mit einem Kühlturm gekoppelt ist. Das US Patent Nr. 3,665,724 offenbart eine Heiz- und Kühlvorrichtung mit einem mehrstufigen Zentrifugalkompressor. Die latente Wärme eines Kühlmittels wird zusammen mit der Kompressionswärme über einen Kühlturm abgegeben. JPH 06257890 discloses a heat pump that uses water and is performed in cooling and heating with the same apparatus. To produce chilled water or ice, part of the water is evaporated and the rest of the water is cooled. The vapor produced by evaporation is compressed in several stages, and then enters a condenser coupled to a cooling tower. US Pat. No. 3,665,724 discloses a heating and cooling apparatus with a multi-stage centrifugal compressor. The latent heat of a coolant is released along with the heat of compression via a cooling tower.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Wärmepumpen- konzept mit Zwischenkühlung zu schaffen, das effizienter mit den vorhandenen Ressourcen umgeht. The object of the present invention is to provide an improved heat pump concept with intercooling that deals more efficiently with existing resources.
Diese Aufgabe wird durch eine Wärmepumpe nach Patentanspruch 1 , ein Verfahren zum Pumpen von Wärme nach Patentanspruch 18 oder ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmepumpe nach Patentanspruch 19 gelöst. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass vom Erreichen der Sattdampf- temperatur nach einer Verdichterstufe weggegangen wird. Damit erhöht sich zwar die Verdichterleistung der nachgeschalteten Stufe durch die ungünstigeren Startbedingungen. Es kann aber mit der Kühlflüssigkeit, also dem Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet, ein Wärmeübertrager den überhitzten Arbeitsflüssigkeitsdampf bis nahe der Kühlwassertemperatur, die beispielsweise vom Dach bereitgestellt wird bzw. von dem zu wärmenden Gebiet kommt, abkühlen. Dabei entsteht kein Wasserdampf, der mit der nachgeschalteten Stufe verdichtet werden müsste, sondern ein Großteil der Überhitzungsenthalpie wird bereits als Wärmeleistung an das Kühlsystem, also z. B. das Abwärmesystem bei der Ver- wendung einer Wärmepumpe als Kühlungs- bzw. Kältemaschine oder das Heizsystem bei der Verwendung einer Wärmepumpe als Heizgerät abgegeben. This object is achieved by a heat pump according to claim 1, a method for pumping heat according to claim 18 or a method for producing a heat pump according to claim 19. The present invention is based on the finding that the reaching of the saturated steam temperature after a compressor stage is eliminated. Although this increases the compressor capacity of the downstream stage due to the less favorable starting conditions. But it can with the cooling liquid, ie the return of the area to be heated, a heat exchanger to cool the superheated working fluid to near the cooling water temperature, which is provided for example by the roof or from the area to be heated, cool. This produces no water vapor, which would have to be compacted with the downstream stage, but a large part of the superheat enthalpy is already as heat output to the cooling system, ie z. B. the waste heat system when using a heat pump as a cooling or refrigerating machine or the heating system when using a heat pump as a heater dispensed.
Wird der Wärmeübertrager, der eigentlich zur Zwischenkühlung dient, groß genug ausgelegt, so kann bereits ein einstufiger Betrieb über diesen Teil des Wärmeübertragers statt- finden. Damit entfällt ein Umschalten zwischen einstufigem und mehrstufigem Betrieb der Wärmepumpe. Die einzige Maßnahme, die getroffen werden muss, um vom zweistufigen Betrieb auf einen einstufigen Betrieb umzuschalten, z. B. wenn entsprechende Heizungsbzw. Kühlungsanforderungen moderat sind, besteht darin, den Verdichter der nachgeschalteten Stufe auszuschalten. Ansonsten sind dann keine speziellen Maßnahmen erfor- derlich. If the heat exchanger, which actually serves for intercooling, is designed large enough, a single-stage operation can already take place via this part of the heat exchanger. This eliminates the need to switch between single-stage and multi-stage operation of the heat pump. The only action that needs to be taken to switch from two-step operation to one-step operation. B. if appropriate Heizungsbzw. Cooling requirements are moderate, is to turn off the compressor of the downstream stage. Otherwise, no special measures are required.
Erfindungsgemäß wird daher bei einer Wärmepumpe, die einen Verdampfer, einen Verflüssiger und einen Verdichter mit mehreren Stufen und einem Dampfraum zwischen zwei Verdichterstufen aufweist, ein Zwischenkühler mit einem Wärmeübertrager eingesetzt, der in dem Dampfraum angeordnet ist, und der einen Wärmeübertrager-Eingang und einen Wärmeübertrager-Ausgang aufweist. Der Wärmeübertrager-Eingang oder der Wärmeübertrager-Ausgang ist mit einem Verfiüssiger-Eingang oder einem Verflüssiger-Ausgang verbunden, um im Betrieb der Wärmepumpe Kühlflüssigkeit für den Verflüssiger in einem Kreislauf sowohl durch den Verflüssiger als auch durch den Wärmeübertrager zu leiten. According to the invention, therefore, in a heat pump having an evaporator, a condenser and a compressor with a plurality of stages and a vapor space between two compressor stages, an intercooler with a heat exchanger is used, which is arranged in the vapor space, and a heat exchanger input and a heat exchanger Output. The heat exchanger inlet or the heat exchanger outlet is connected to a condenser inlet or condenser outlet for directing condenser coolant in a circuit through both the condenser and the heat exchanger during operation of the heat pump.
Je nach Implementierung ist der Verflüssiger ein offener Verflüssiger, dahin gehend, dass das von dem Wärmeübertrager der Zwischenkühlung stammende Wasser direkt dazu verwendet wird, um in dieses Wasser hinein von der zweiten Verdichterstufe verdichteten Arbeitsdampf zu kondensieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist der Verflüssiger dagegen ein„geschlossener" Verflüssiger. Dies bedeutet, dass in dem Verflüssiger zwischen dem Verfiüssiger-Eingang und dem Verflüssiger-Ausgang eine geschlossene Lei- tung, also wieder ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der sicherstellt, dass das in dem Wärmeübertrager fließende Medium nicht mit dem im Verflüssiger zu verflüssigenden komprimierten Arbeitsdampf in direkten Kontakt kommt, sondern lediglich in thermischen Kontakt. Bei dieser Implementierung wird der Wärmeübertrager des Zwischenkühlers, der eine geschlossene Zwischenkühlung realisiert, durchgehend mit dem Wärmeübertrager in dem Verflüssiger ausgeführt. Hierzu verläuft die Leitung des Wärmetauschers entweder zunächst durch die Zwischenkühlung und weiter durch eine Trennwand in den Druckbereich der Kondensiererstufe hinein. Alternativ kann jedoch auch zunächst der Rücklauf von dem zu erwärmenden Gebiet in den Wärmeübertrager im Verflüssiger eingespeist werden, um von dort dann in den Wärmeübertrager im Zwischenkühler zu laufen. Auch hier wird es bevorzugt, dass die beiden Wärmeübertrager, also der Wärmeübertrager zur Zwischenkühlung und der Wärmeübertrager im Verflüssiger durchgehend gewissermaßen als ein einziger Wärmeübertrager ausgebildet sind, dahin gehend, dass eine Leitung dieses Wärmeübertragers die Trennwand zwischen dem Dampfraum des Zwischenküh- lungsbereichs und dem Verflüssiger-Bereich des Verflüssigers durchläuft. Alternativ kann jedoch auch eine Implementierung eingesetzt werden, bei der die Wärmeübertrager im Verflüssiger und im Zwischenkühler außerhalb des Wärmepumpen-Volumens miteinander verbunden sind, so dass dann kein Durchtreten durch die Trennwand in den Druckbereich der nachgeschalteten Stufe nötig ist. Depending on the implementation, the condenser is an open condenser, in that the water from the intermediate heat exchanger is used directly to condense into this water compressed working steam from the second compressor stage. In contrast, in other embodiments, the condenser is a "closed" condenser, meaning that in the condenser there is a closed line between the condenser inlet and the condenser exit. tion, so again a heat exchanger is arranged, which ensures that the flowing medium in the heat exchanger does not come into direct contact with the condensed in the condenser compressed working steam, but only in thermal contact. In this implementation, the heat exchanger of the intercooler, which implements a closed intercooling, is carried out continuously with the heat exchanger in the condenser. For this purpose, the line of the heat exchanger extends either initially through the intermediate cooling and further through a partition wall into the pressure range of the condenser stage. Alternatively, however, first the return of the area to be heated can be fed into the heat exchanger in the condenser to then run from there into the heat exchanger in the intercooler. Again, it is preferred that the two heat exchangers, so the heat exchanger for intermediate cooling and the heat exchanger in the condenser are continuously designed to a certain extent as a single heat exchanger, going to a line of this heat exchanger the partition wall between the vapor space of the Zwischenküh- lungsbereich and the condenser Passes through the region of the condenser. Alternatively, however, an implementation can also be used in which the heat exchangers in the condenser and in the intercooler outside the heat pump volume are connected to each other, so that then no passage through the partition in the pressure range of the downstream stage is necessary.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Wärmepumpe mit geschlossener Zwi- schenkühlung und Anschluss an den Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet; eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet zunächst durch den Verflüssiger und dann durch den Zwischenkühler geleitet wird; eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet zunächst durch den Zwischenkühler und dann durch den Verflüssiger-Wärmeübertrager geleitet wird; 1 shows a preferred embodiment of a heat pump with closed intermediate cooling and connection to the return from the area to be heated; an alternative embodiment of the present invention, wherein the return from the area to be heated is passed first through the condenser and then through the intercooler; an alternate embodiment of the present invention wherein the return from the area to be heated is first passed through the intercooler and then through the condenser heat exchanger;
Fig. 4 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Wärmeübertrager im Zwischenkühler innerhalb der Wärmepumpe mit dem Wärmeübertrager im Verflüssiger verbunden ist, so dass eine Leitung des Wärmeübertrage! Trennwand zur Stufe mit höherem Druck durchläuft; Fig. 4 shows an embodiment of the present invention, wherein the heat exchanger in the intercooler within the heat pump with the heat exchanger in Condenser is connected, so that a line of heat transfer! Pass through the partition wall to the higher pressure stage;
Fig. 5 eine schematische Wärmepumpe gemäß dem Stand der Technik; 5 shows a schematic heat pump according to the prior art;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Verdichterstufe mit Saugmund, Radialrad und Leitraum; und 6 shows a schematic representation of a compressor stage with suction mouth, radial wheel and guide space; and
Fig. 7 eine tabellarische Übersicht über verschiedene Modi, in der die Wärmepumpe betreibbar ist. Fig. 7 is a tabular overview of various modes in which the heat pump is operable.
Fig. 1 zeigt eine Wärmepumpe mit einem Verdampfer 10, einem Verflüssiger 20, und einem Verdichter 30. Der Verdichter umfasst eine erste Verdichterstufe 31 , einen Dampf- räum 32 und eine zweite Verdichterstufe 33. Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung von lediglich zwei Stufen beschränkt ist, sondern auch die Verwendung von drei, vier, fünf oder noch mehr Stufen umfassen kann. Auf jeden Fall ist zwischen zumindest zwei Stufen der Mehrzahl von Stufen des Verdichtermotors der Dampfraum 32 angeordnet, in dem ein Zwischenkühler 40 angeordnet ist. 1 shows a heat pump with an evaporator 10, a condenser 20, and a compressor 30. The compressor comprises a first compressor stage 31, a steam chamber 32 and a second compressor stage 33. It should be noted that the present invention does not the use of only two levels is limited, but may include the use of three, four, five or even more levels. In any case, between at least two stages of the plurality of stages of the compressor motor, the vapor space 32 is arranged, in which an intercooler 40 is arranged.
Darüber hinaus ist der Verdampfer mit einem zu kühlenden Gebiet 50 koppelbar, und ist der Verflüssiger mit einem zu wärmenden Gebiet 60 koppelbar. Der Verdampfer 10 ist ausgebildet, um Arbeitsflüssigkeit zu verdampfen. Arbeitsflüssigkeit wird beispielsweise über einen Anschluss 1 1 für einen Rücklauf von dem zu kühlenden Gebiet bereitgestellt. Diese über den Anschluss 1 1 bereitgestellte Flüssigkeit ist wärmer als die Flüssigkeit, die vom Verdampfer über einen Anschluss 12 zu einem Hinlauf zu dem zu kühlenden Gebiet aus dem Verdampfer ausgegeben wird. Die Wärme, die über den Anschluss für den Rücklauf in den Verdampfer hineingebracht worden ist, wird vom verdampften Arbeitsdampf über eine Ansaugleitung 13 in die erste Stufe 31 des Verdichters 30 geführt. Der verdampfte Arbeitsdampf wird in der ersten Stufe verdichtet, und der verdichtete Arbeitsdampf gelangt in den Dampf räum 32. Dort wird der verdichtete Arbeitsdampf gekühlt, um seine typischerweise auftretende Überhitzung zu reduzieren. In der zweiten Verdichterstufe 33 wird dann der inzwischen durch den Zwischenkühler 40 abgekühlte Arbeitsdampf erneut verdichtet und dann über eine Ausstoßleitung 24 in den Verflüssiger 20 gebracht. Der Verflüssiger umfasst einen Verflüssiger-Eingang 21 und einen Verflüssiger-Ausgang 22. Darüber hinaus umfasst der Zwischenkühler 40 einen Wärmeübertrager, der einen Wärmeübertrager-Eingang 41 und einen Wärmeübertrager-Ausgang 42 aufweist. Erfindungsgemäß ist der Wärmeübertrager-Eingang 41 oder der Wärmeübertrager-Ausgang 42 mit dem Verflüssiger-Eingang 21 oder dem Verflüssiger-Ausgang 22 verbunden, um im Betrieb der Wärmepumpe Kühlflüssigkeit für den Verflüssiger in einem Kreislauf sowohl durch den Verflüssiger 20 als auch durch den Wärmeübertrager im Zwischenkühler 40 zu leiten. In addition, the evaporator can be coupled to a region 50 to be cooled, and the condenser can be coupled to a region 60 to be heated. The evaporator 10 is designed to evaporate working fluid. Working fluid is provided for example via a connection 1 1 for a return from the area to be cooled. This liquid provided via the connection 11 is warmer than the liquid which is dispensed from the evaporator via a connection 12 to a passage to the area to be cooled from the evaporator. The heat, which has been brought into the evaporator via the connection for the return, is guided by the vaporized working steam via a suction line 13 into the first stage 31 of the compressor 30. The vaporized working steam is compressed in the first stage, and the compressed working steam enters the steam chamber 32. There, the compressed working steam is cooled to reduce its typically occurring overheating. In the second compressor stage 33, the working steam, which has meanwhile been cooled by the intercooler 40, is then recompressed and then brought into the condenser 20 via a discharge line 24. The condenser comprises a condenser inlet 21 and a condenser outlet 22. In addition, the intercooler 40 comprises a heat exchanger, the one Heat exchanger input 41 and a heat exchanger output 42 has. According to the heat exchanger input 41 or the heat exchanger output 42 to the condenser inlet 21 or the condenser outlet 22 is connected to the operation of the heat pump coolant for the condenser in a circuit by both the condenser 20 and by the heat exchanger in the Conduct intercooler 40.
Prinzipiell kann der Verflüssiger ein offener Verflüssiger sein, so dass die Kühlflüssigkeit für den Verflüssiger die Flüssigkeit ist, in die der von der Ausstoßleitung 24 zugeführte komprimierte Arbeitsdampf direkt hinein kondensiert wird. Alternativ kann der Verflüssiger ein geschlossener Verflüssiger sein, so dass in dem Verflüssiger ebenfalls ein Wärmeübertrager mit einer Leitung vorhanden ist, durch die die Kühlflüssigkeit für den Verflüssiger fließt, jedoch mit der Situation im Verflüssiger 20 lediglich thermischen Kontakt hat, jedoch keinen direkten Medienkontakt. Dennoch dient in beiden Fällen die in den Verflüs- siger über seinen Eingang 21 eingespeiste Flüssigkeit als Kühlflüssigkeit für den Verflüssiger, weil durch diese Flüssigkeit unabhängig davon, ob sie direkt zur Kondensierung verwendet wird oder ob sie von dem Arbeitsdampf durch eine Leitung, also eine geschlossene Leitung getrennt ist, verwendet wird. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Wärmepumpe einen Anschluss 61 zum Anschließen des Hinlaufs für das zu wärmende Gebiet 60. Darüber hinaus hat die Wärmepumpe auch einen Anschluss 62 zum Anschließen des Rücklaufs von dem zu wärmenden Gebiet. Der Eingang 41 des Wärmeübertragers im Zwischenkühler ist mit dem Anschluss 62 für den Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet verbunden. Darüber hinaus ist der Ausgang 42 des Wärmeübertragers mit dem Verflüssiger-Eingang 21 verbunden. Außerdem ist der Verflüssiger-Ausgang 22 mit dem Anschluss für den Hinlauf zu dem zu wärmenden Gebiet verbunden. In principle, the condenser may be an open condenser, so that the condenser cooling liquid is the liquid into which the compressed working steam supplied from the discharge line 24 is directly condensed. Alternatively, the condenser may be a closed condenser, so that in the condenser there is also a heat exchanger with a conduit through which the cooling fluid for the condenser flows, but with the situation in the condenser 20 only thermal contact, but no direct media contact. In both cases, however, the liquid fed into the condenser via its inlet 21 serves as the cooling liquid for the condenser, because this liquid, regardless of whether it is used directly for condensing or whether it is separated from the working steam by a line, ie a closed line Line is disconnected, is used. In the embodiment shown in Fig. 1, the heat pump has a port 61 for connecting the trace for the area to be heated 60. In addition, the heat pump also has a port 62 for connecting the return of the area to be heated. The inlet 41 of the heat exchanger in the intercooler is connected to the connection 62 for the return from the area to be heated. In addition, the output 42 of the heat exchanger is connected to the condenser inlet 21. In addition, the condenser outlet 22 is connected to the connection for the trace to the area to be heated.
Fig. 1 zeigt ferner einen Wärmetauscher 710 und einen Mischer oder Schalter 720. Der Wärmetauscher 710 und der Mischer/Schalter 720 sind optional vorhanden. Der Schalter ist steuerbar, um in der Stellung 1 den Wärmetauscher 710 zu überbrücken, und um in der Stellung 2 den Wärmetauscher voll 710 zu integrieren. Es sei darauf hingewiesen, dass der Mischer/Schalter und der Wärmetauscher auch in den Ausführungsbeispielen der anderen Figuren 2a bis 4 vorhanden sein kann, obgleich er nicht eingezeichnet ist. Auf der„warmen Seite" (1. Seite) ist der Anschluss 62 des zu wärmenden Gebiets mit einem ersten Eingang des Wärmetauschers verbunden, und ist der erste Ausgang mit dem Zwischenkühlereingang 41 verbunden. Auf der„kalten" Seite (2. Seite) ist der 2. Eingang mit dem Ausgang 2 des Wärmetauschers verbunden und ist der 2. Ausgang mit dem Eingang 1 1 des Verdampfers 10 verbunden. Mit dem zweiten Ausgang ist auch der Ausgang 2 des Schalters 720 gekoppelt. Fig. 1 further shows a heat exchanger 710 and a mixer or switch 720. The heat exchanger 710 and the mixer / switch 720 are optionally present. The switch is controllable to bridge in the position 1, the heat exchanger 710, and to integrate in position 2, the heat exchanger full 710. It should be noted that the mixer / switch and the heat exchanger can also be present in the embodiments of the other figures 2a to 4, although it is not shown. On the "warm side" (1st page), the port 62 of the area to be heated is connected to a first input of the heat exchanger, and is the first output with connected to the intercooler input 41. On the "cold" side (2nd side) the 2nd input is connected to the output 2 of the heat exchanger and the 2nd output is connected to the input 1 1 of the evaporator 10. The second output is also the output 2 of the switch 720 coupled.
Fig. 1 zeigt ferner eine Verdampferkreislaufschnittstelle 1 1 , 12 zum Einbringen von zu kühlender Flüssigkeit in die Wärmepumpe und zum Ausbringen von gekühlter Flüssigkeit aus der Wärmepumpe, eine Kondensiererkreislaufschnittstelle 21 , 22 zum Einbringen von zu erwärmender Flüssigkeit in die Wärmepumpe und zum Ausbringen von erwärmter Flüssigkeit aus der Wärmepumpe, wobei die Kondensiererkreislaufschnittstelle mit dem Zwischenkühler (40) gekoppelt ist, einen steuerbaren Wärmetauscher, der z. B. als die Kombination aus Wärmetauscher 710 und Schalter/Mischer 720 implementiert ist, zum steuerbaren Koppeln der Verdampferkreislaufschnittstelle und der Kondensiererkreislauf- schnittstelle; und eine Steuerung 730 zum Steuern des steuerbaren Wärmetauschers (710, 720) abhängig von einer Verdampferkreislauftemperatur (TV bzw. TWK) in der Verdampferkreislaufschnittstelle oder einer Kondensiererkreislauftemperatur (TK bzw. TWW) in der Kondensiererkreisiaufschnittstelle. Fig. 1 further shows an evaporator circuit interface 1 1, 12 for introducing liquid to be cooled into the heat pump and for discharging cooled liquid from the heat pump, a condenser circuit interface 21, 22 for introducing liquid to be heated in the heat pump and for discharging heated liquid from the heat pump, wherein the condenser circuit interface is coupled to the intercooler (40), a controllable heat exchanger, the z. B. is implemented as the combination of heat exchanger 710 and switch / mixer 720, for controllably coupling the evaporator circuit interface and the condenser circuit interface; and a controller 730 for controlling the controllable heat exchanger (710, 720) depending on an evaporator circuit temperature (TV or TWK) in the evaporator circuit interface or a condenser circuit temperature (TK or TWW) in the condenser circuit interface.
Vorzugsweise ist der Wärmetauscher 710 zwischen den Zwischenkühler-Eingang 41 und den Anschluss 62 für das zu wärmende Gebiet geschaltet. Alternativ ist die warme Seite des Mischers in Fig. 1 zwischen den Zwischenkühler-Ausgang 42 und den Verflüssiger- Eingang 21 geschaltet. Wieder alternativ ist bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 die warme Seite des Mischers zwischen den Zwischenkühler-Ausgang 42 und den Anschluss 61 für den Hinlauf zu dem zu wärmenden Gebiet, oder aber zwischen den Verflüssiger- Ausgang 22 und den Zwischenkühler-Eingang 41 geschaltet. Preferably, the heat exchanger 710 is connected between the intercooler inlet 41 and the port 62 for the area to be heated. Alternatively, the warm side of the mixer in FIG. 1 is connected between the intercooler output 42 and the condenser inlet 21. Again alternatively, in the embodiment of FIG. 2, the warm side of the mixer is connected between the intercooler outlet 42 and the port 61 for the trace to the area to be heated, or between the condenser outlet 22 and the intercooler inlet 41.
Vorzugsweise ist die Steuerung 730 ausgebildet, um eine Kühlung der zu kühlenden Flüssigkeit durch die zu erwärmende Flüssigkeit unter Verwendung des steuerbaren Wärmetauschers vorzugsweise bestehend aus dem Wärmetauscher 710 und dem Mi- scher oder Schalter 720 zu unterbinden, wenn eine Kondensiererkreislauftemperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit größer als eine Verdampferkreislauftemperatur der zu kühlenden Flüssigkeit ist, oder um eine Kühlung der zu kühlenden Flüssigkeit durch die zu erwärmende Flüssigkeit unter Verwendung des steuerbaren Wärmetauscher zu unterbinden und abhängig von einer geforderten Kühlleistung eine Drehzahlregelung eines Radi- alrads eines Verdichters in der Wärmepumpe vorzunehmen, wenn eine Kondensierer- kreislauftemperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit größer als eine Verdampferkreislauf- temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit ist, oder um eine Kühlung der zu kühlenden Flüssigkeit durch die zu erwärmende Flüssigkeit unter Verwendung des steuerbaren Wärmetauschers zu aktivieren, wenn eine Kondensiererkreislauftemperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit kleiner als eine Verdampferkreislauftemperatur der zu kühlenden Flüssigkeit ist, oder um eine Kühlung der zu kühlenden Flüssigkeit durch die zu erwärmende Flüssigkeit unter Verwendung des steuerbaren Wärmetauschers zu aktivieren und abhängig von einer geforderten Kühlleistung eine Drehzahl eines Radialrads innerhalb des Verdichters des Wärmepumpengeräts zu erhöhen oder zu erniedrigen oder um einen Verdichter in dem Wärmepumpengerät zu deaktivieren, wenn eine Kondensiererkreislauf- temperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit kleiner als eine vorbestimmte Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit oder der gekühlten Flüssigkeit ist, oder um eine Zirkulationspumpe, die in der Kondensiererkreislaufschnittstelle angeordnet ist, bezüglich einer Soll- Drehzahl zu drosseln, wenn die Kondensiererkreislauftemperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Temperatur der zu kühlenden Flüs- sigkeit oder der gekühlten Flüssigkeit ist. Preferably, the controller 730 is designed to prevent cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger preferably consisting of the heat exchanger 710 and the mixer or switch 720, if a condenser circuit temperature of the liquid to be heated is greater than is an evaporator circuit temperature of the liquid to be cooled, or to prevent cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger and depending on a required cooling power to make a speed control of Radial alrads a compressor in the heat pump, if a condenser - Circulation temperature of the liquid to be heated is greater than a Verdampferkreislauf- is the temperature of the liquid to be cooled, or to activate a cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger, when a condenser circuit temperature of the liquid to be heated is smaller than an evaporator circuit temperature of the liquid to be cooled, or to a cooling of to activate liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger and depending on a required cooling capacity to increase or decrease a speed of a Radialrads within the compressor of the heat pump device or to deactivate a compressor in the heat pump device when a Kondensiererkreislauf- the liquid to be heated is smaller than a predetermined temperature of the liquid to be cooled or the cooled liquid, or a circulation pump which is in the Kondensiererkreislaufschn ittstelle is arranged to throttle with respect to a target speed when the condenser circuit temperature of the liquid to be heated is equal to or less than a predetermined temperature of the liquid to be cooled or the cooled liquid.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen eine Implementierung, bei der der Wärmeübertrager 43 in dem Zwischenkühler 40 detaillierter als durchgehende Leitung dargestellt ist. Darüber hinaus ist auch in dem Verflüssiger 20 ein weiterer Wärmeübertrager 23 als geschlossener Wär- meübertrager gezeigt, der sicherstellt, dass in der Leitung des Wärmeübertragers 23 die Kühlflüssigkeit läuft, dass diese Kühlflüssigkeit jedoch nicht in Kontakt mit dem komprimierten Arbeitsdampf kommt, also nicht in einen direkten Kontakt über den Dampf, der von der Leitung 24 zugeführt wird, sondern lediglich in einen thermischen Kontakt mit dem Dampf oder mit in dem Verflüssiger vorhandener verflüssigter Arbeitsflüssigkeit, um aus dem Verflüssiger Wärme abzuführen. FIGS. 2 and 3 show an implementation in which the heat exchanger 43 in the intercooler 40 is shown in more detail as a continuous line. In addition, a further heat exchanger 23 is shown in the condenser 20 as a closed heat exchanger, which ensures that in the line of the heat exchanger 23, the cooling liquid is running, but that cooling liquid does not come into contact with the compressed working steam, so not in one direct contact via the steam supplied from the line 24, but only in thermal contact with the steam or with liquefied working fluid present in the condenser to dissipate heat from the condenser.
Fig. 3 zeigt eine Implementierung, die zur Fig. 1 ähnlich ist, dass nämlich die Kühlflüssigkeit, die über den Anschluss für den Rücklauf 62 von dem zu wärmenden Gebiet 60 geliefert wird, zunächst den Wärmeübertrager 43 und dann den Wärmeübertrager 23 durch- läuft. FIG. 3 shows an implementation similar to FIG. 1, namely that the cooling liquid, which is supplied via the connection for the return 62 from the area to be heated 60, first passes through the heat exchanger 43 and then the heat exchanger 23.
Dagegen zeigt Fig. 2 eine alternative Implementierung, bei der der Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet 60 zunächst über den Anschluss 62 für den Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet in den Wärmeübertrager 23 über dessen Eingang 21 geleitet wird, und dann aus dem Wärmeübertrager 23 heraus über seinen Ausgang 22 in den Eingang 41 des Wärmeübertragers 43, der in dem Dampfraum zwischen den beiden Verdichterstufen 31 angeordnet ist, geführt wird, und von dort heraus über den Anschluss 61 in das zu wärmende Gebiet 60. Es ist ersichtlich, dass die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit, die in dem zu wärmenden Gebiet 60 abgekühlt wird, in Fig. 2 entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit in Fig. 3 ist. In contrast, Fig. 2 shows an alternative implementation, in which the return from the area 60 to be heated is first passed via the connection 62 for the return from the area to be heated in the heat exchanger 23 via the inlet 21, and then out of the heat exchanger 23 via its output 22 into the inlet 41 of the heat exchanger 43, in the vapor space between the two compressor stages 31 is guided, and from there via the port 61 in the area to be heated 60. It can be seen that the flow direction of the cooling liquid, which is cooled in the area to be heated 60, in Fig. 2 opposite to the flow direction the cooling liquid in Fig. 3 is.
Insbesondere ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Eingang 41 des Wärmeübertragers mit dem Verflüssiger-Rücklauf 22 verbunden. Darüber hinaus ist der Ausgang 42 des Wärmeübertragers 23 des Zwischenkühlers 40 mit einem Anschluss 61 für einen Hinlauf zu dem zu wärmenden Gebiet verbunden. Darüber hinaus ist der Ver- flüssiger-Eingang 21 des Wärmeübertragers 23 des Verflüssigers mit dem Anschluss 62 für den Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet 60 verbunden. In particular, in the embodiment shown in FIG. 2, the inlet 41 of the heat exchanger is connected to the condenser return 22. In addition, the output 42 of the heat exchanger 23 of the intercooler 40 is connected to a port 61 for a trace to the area to be heated. In addition, the condenser inlet 21 of the condenser heat exchanger 23 is connected to the return line 62 from the area 60 to be heated.
Wie es dargestellt worden ist, kann der Verflüssiger ein offener Verflüssiger sein, bei dem der verdichtete Arbeitsdampf direkt in die Flüssigkeit kondensiert, die auch in dem Wär- meübertrager 43 des Zwischenkühlers 40 läuft. Alternativ, wie es insbesondere in Fig. 2 und Fig. 3 und auch in Fig. 4 dargestellt ist, sind der Verflüssiger-Eingang 21 und der Ver- flüssiger-Ausgang 22 innerhalb des Verflüssigers durch eine dazwischenliegende Leitung verbunden, so dass eine Flüssigkeit in der Leitung von einer im Verflüssiger 20 verflüssigten Arbeitsflüssigkeit medienmäßig getrennt ist, jedoch thermisch in Kontakt ist. As has been shown, the condenser may be an open condenser, in which the compressed working steam condenses directly into the liquid which also runs in the heat exchanger 43 of the intercooler 40. Alternatively, as shown in particular in FIGS. 2 and 3 and also in FIG. 4, the condenser inlet 21 and the condenser outlet 22 are connected within the condenser through an intermediate line, so that a liquid in the line is medially separated from a working fluid liquefied in the condenser 20, but is in thermal contact.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Verflüssigerraum, also dem Raum, in den die Ausstoßleitung 24 mündet, und dem Dam f räum 32 eine Wand 59 angeordnet. Eine Leitung des Wärmeübertragers 43 des Zwischenkühlers oder eine Leitung des Wärmeübertragers im Verflüssiger durchtritt bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel innerhalb der Wärmepumpe diese Wand 59. Damit werden sowohl der Wärmeübertrager 43 in dem Zwischenkühler 40 als auch der Wärmeübertrager 23 in dem Verflüssiger direkt miteinander gekoppelt. Je nach Durchflussrichtung der Kühlflüssigkeit ist somit entweder der Verflüssiger-Ausgang 22 oder der Verflüssiger-Eingang 21 mit dem Wärmeübertrager-Ausgang 42 oder dem Wärmeübertrager-Eingang 41 verbunden. Daher sind in Fig. 4 die entsprechenden Wärmeübertrager-Eingänge/Ausgänge jeweils mit beiden Bezugszeichen versehen, weil die Definition, ob der Eingang ein Eingang oder ein Ausgang ist, davon abhängt, in welche Richtung die Kühlflüssigkeit fließt, also ob die Kühlflüssigkeit, die von dem zu wärmenden Gebiet über die Anschlüsse 61 , 62 mit der Wärmepumpe kommuniziert, entweder zunächst im Zwischenkühler 40 bzw. den Wärme- Übertrager 43 im Zwischenkühler 40 durchfließt, wie es in Fig. 1 und in Fig. 3 dargestellt ist, oder ob die Flüssigkeit zunächst den Wärmeübertrager 23 im Verdampfer durchfließt und dann erst durch den Zwischenkühler läuft, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Daher sind die Verbindungen zwischen den Ausgängen der Wärmeübertragerkaskade aus den Wärmeübertragern 43 und 23 in Fig. 4 gestrichelt gezeichnet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass typischerweise bei einer tatsächlichen Implementierungen der Wärmepumpe nur eine der beiden Konfigurationen eingesetzt wird. In the embodiment shown in FIG. 4, a wall 59 is arranged between the condenser space, ie the space into which the discharge line 24 opens, and the dam f 32. A line of the heat exchanger 43 of the intercooler or a line of the heat exchanger in the condenser passes through the wall 59 in the embodiment shown in FIG. 4 inside the heat pump. Thus, both the heat exchanger 43 in the intercooler 40 and the heat exchanger 23 in the condenser directly coupled with each other. Depending on the flow direction of the cooling liquid, either the condenser outlet 22 or the condenser inlet 21 is thus connected to the heat exchanger outlet 42 or the heat exchanger inlet 41. Therefore, in Fig. 4, the respective heat exchanger inputs / outputs are each provided with two reference numerals, because the definition of whether the input is an input or an output, depends on which direction the cooling liquid flows, so whether the cooling liquid from the area to be heated via the terminals 61, 62 communicates with the heat pump, either first in the intercooler 40 and the heat exchanger 43 flows through the intercooler 40, as shown in Fig. 1 and in Fig. 3, or whether the liquid first flows through the heat exchanger 23 in the evaporator and then only through the intercooler, as shown in Fig. 2. Therefore, the connections between the outputs of the heat exchanger cascade from the heat exchangers 43 and 23 in Fig. 4 are shown in dashed lines. It should be noted, however, that typically only one of the two configurations will be used in actual implementations of the heat pump.
Fig. 4 zeigt darüber hinaus eine erste Drossel bzw. ein erstes Expansionsventil 61 zwischen dem Dampfraum 32 der Zwischenkühlung und dem Verdampfer 10. Darüber hinaus ist eine zweite Drossel schematisch eingezeichnet, die bei 62 ebenfalls als Expansi- onsventil gezeichnet ist, und durch die der Verflüssigerraum des Verflüssigers 20 mit dem Verdampfer 10 verbunden ist, um einen Rücklauf an Arbeitsflüssigkeit zu erreichen, um den kompletten Kreislauf sicherzustellen. Fig. 4 also shows a first throttle or a first expansion valve 61 between the vapor space 32 of the intermediate cooling and the evaporator 10. In addition, a second throttle is schematically drawn, which is also drawn at 62 as an expansion valve, and by the Condenser space 20 of the condenser 20 is connected to the evaporator 10 in order to achieve a return to working fluid to ensure the complete circuit.
Außerdem ist bei 71 in Fig. 4 ein Tropfenabscheider dargestellt, der zwischen dem Ver- dampfer 10 und der ersten Verdichterstufe 31 angeordnet ist. Darüber hinaus ist optional ein weiterer Tropfenabscheider 72 bereitgestellt, der im Dampfraum zwischen dem ersten Verdichtermotor 31 und dem zweiten Verdichtermotor 33 angeordnet ist. Außerdem ist eine Steuerung in Fig. 4 bei 80 gezeigt, durch die der zweistufige Verdichter gesteuert werden kann, um die Wärmepumpe dann, wenn die Anforderungen nicht so besonders hoch sind, im einstufigen Betrieb laufen zu lassen, und um die Wärmepumpe dann, wenn die Anforderungen hoch sind, im zweistufigen Betrieb laufen zu lassen. In addition, at 71 in FIG. 4, a droplet separator is shown, which is arranged between the evaporator 10 and the first compressor stage 31. In addition, an optional droplet separator 72 is provided, which is arranged in the vapor space between the first compressor motor 31 and the second compressor motor 33. In addition, a control is shown in Fig. 4 at 80, through which the two-stage compressor can be controlled to run the heat pump in single-stage operation, if the requirements are not particularly high, and then the heat pump when the Requirements are high, to run in two-stage operation.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors einer Verdichterstufe 31 oder 33. Insbesondere ist in Fig. 6 eine Verdichterstufe mit einem Saugmund 91 , einem Radialrad 92, einem Motor 93 und einem Leitraum 94 dargestellt, um Dampf zu komprimieren. Wenn der Radialkompressor bzw. Turbokompressor von Fig. 6 in der ersten Stufe 31 eingesetzt wird, so stammt der Dampf, der über den Saugmund 91 angesaugt wird, vom Verdampfer und läuft der Dampf, der über den Leitraum 94 abgegeben wird, in den Dampfraum 32. Ist dagegen der in Fig. 6 gezeigte Turbokompressor in der zweiten Ver- dichterstufe 33 implementiert, so läuft der Dampf, der über den Saugmund angesaugt wird, aus dem Dampfraum heraus und ist durch den Zwischenkühler 40 gekühlt worden, und ist der Dampf, der aus dem Leitraum 94 ausgegeben wird, der Dampf, der schließlich in den Verflüssiger 20 eingespeist wird und dort verflüssigt wird, um seine Energie an den Verflüssiger und letztendlich an die Kühlflüssigkeit abzugeben, die über den Verflüssiger- Ausgang 22 in das zu wärmende Gebiet 60 laufen kann. Erfindungsgemäß wird ein Großteil der Überhitzungsenthalpie damit bereits als Wärmeleistung an das Kühlwassersystem abgegeben, also an den Kreislauf, der durch das zu wärmende Gebiet 60 läuft. Wird der Wärmeübertrager 43 in dem Dampfraum etwas größer ausgelegt als es eigentlich nur für die Zwischenkühlung erforderlich ist, so kann ein einstufiger Betrieb bereits über diesen Wärmeübertrager 43 stattfinden. Es entfällt ein Umschalten zwischen einstufigem und mehrstufigem Betrieb. Es muss also keine Um- schaltung von Flüssigkeitsleitungen zwischen beiden Betriebsarten erfolgen. Im einstufigen Fall wird einfach der Verdichter der nachgeschalteten Stufe ausgeschaltet. Lediglich der erste Verdichter 31 und eine Pumpe, die bei 82 gezeigt ist und irgendwo im Kühlkreis- lauf angeordnet sein kann, vorzugsweise jedoch an dem nach außen zugänglichen An- schluss des Wärmeübertragers 23 im Verflüssiger angeordnet ist, sind im einstufigen Betrieb nötig. Dies ist links oben in Fig. 4 dargestellt. Im zweistufigen Betrieb sind dagegen beide Verdichter K1 , K2 und auch die Pumpe P eingeschaltet. Es sei darauf hingewiesen, dass bei bestimmten Ausführungsformen im einstufigen Betrieb Kondensatbildung am Wärmeübertrager 43 stattfinden kann. Es wird bevorzugt, daher eine Drossel 63 vorzusehen, um dieses Kondensat in den Verdampfer zu bringen. Darüber hinaus ist die zweite Drossel 62 vorgesehen, um für einen zweistufigen Betrieb für ein geschlossenes System zu sorgen. Damit hat das System eine offene Komponente, da im einstufigen Betrieb über einen Bereich das Kondensat der Drossel 63 zugeführt und zunächst vorher gesammelt werden soll. ' 6 shows a schematic representation of a motor of a compressor stage 31 or 33. In particular, FIG. 6 shows a compressor stage with a suction mouth 91, a radial wheel 92, a motor 93 and a guide space 94 in order to compress steam. When the centrifugal compressor of Fig. 6 is used in the first stage 31, the steam sucked in via the suction port 91 comes from the evaporator, and the steam discharged via the guide space 94 flows into the vapor space 32 On the other hand, when the turbo-compressor shown in Fig. 6 is implemented in the second compressor stage 33, the steam sucked in via the suction mouth passes out of the steam space and has been cooled by the intercooler 40, and is the steam is output from the Leitraum 94, the steam, which is finally fed into the condenser 20 and is liquefied there to give its energy to the condenser and ultimately to the cooling liquid, which run via the condenser outlet 22 in the area to be heated 60 can. According to the invention, a large part of the superheat enthalpy is thus already delivered as heat output to the cooling water system, ie to the circuit which runs through the area 60 to be heated. If the heat exchanger 43 designed in the vapor space slightly larger than it is actually required only for the intermediate cooling, so a single-stage operation can already take place on this heat exchanger 43. There is no need to switch between single-stage and multi-stage operation. There is therefore no need to switch liquid lines between the two operating modes. In the single-stage case, the compressor of the downstream stage is simply switched off. Only the first compressor 31 and a pump, which is shown at 82 and can be arranged anywhere in the cooling circuit, but is preferably arranged on the outwardly accessible connection of the heat exchanger 23 in the condenser, are necessary in single-stage operation. This is shown at the top left in FIG. 4. In two-stage operation, however, both compressors K1, K2 and the pump P are turned on. It should be noted that in certain embodiments in one-stage operation condensation on the heat exchanger 43 can take place. It is preferred therefore to provide a throttle 63 to bring this condensate into the evaporator. In addition, the second throttle 62 is provided to provide a two-stage operation for a closed system. Thus, the system has an open component, since in the single-stage operation over a range of the condensate of the throttle 63 is supplied and should first be collected in advance. '
Die Kühlflüssigkeit und das Kondensat der nachgeschalteten Stufe werden über die Drossel 64 in den Verdampfer zurückgeführt, wo dann das Schließen des Kreislaufs stattfindet. Es wird bevorzugt, dass das Wasser in der zweiten Drossel 62 den Wärmeübertrager 43 nicht berührt, da es sonst durch Verdampfung das Kühlwasser im Wärmeübertrager abkühlen würde. Statt der Drossel 64 oder zusätzlich kann eine weitere (in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnete) Drossel 65 zwischen dem Verflüssiger 20 und dem Dampfraum 32 vorhanden sein, die durch die Drossel 63 zwischen dem Dampfraum 32 und dem Verdamp- fer 10 ergänzt wird. Die Drosseln sind derart ausgebildet sind, dass der Zwischenkühler 40 im Dampfraum 32 mit Flüssigkeit aus den Drosseln nicht in Kontakt kommt. The cooling liquid and the condensate of the downstream stage are returned via the throttle 64 in the evaporator, where then takes place, the closing of the circuit. It is preferred that the water in the second throttle 62 does not touch the heat exchanger 43, since otherwise it would cool the cooling water in the heat exchanger by evaporation. Instead of the throttle 64 or in addition, a further (shown in dashed lines in Fig. 4) throttle 65 between the condenser 20 and the vapor space 32 may be present, which is supplemented by the throttle 63 between the vapor space 32 and the evaporator 10. The throttles are designed such that the intercooler 40 in the vapor space 32 does not come into contact with liquid from the throttles.
Wenn, wie es in Fig. 2 beispielsweise dargestellt ist, das Kühlwasser zunächst durch die nachgeschaltete Stufe, also durch den Verfiüssiger fließt und dann durch die Zwischen- kühlung der ersten Stufe, dann steigt die Temperatur desselben und damit der Abstand zur S attd a m pfte m perat u r in der Zwischenkühlung an. Im einstufigen Betrieb kann aber auch der Kondensationsraum nach der Stufe teilweise mitgenutzt werden, und so kann die Wärmeübertragerfläche in der Zwischenkühlung und dem einstufigen Betrieb wiederum etwas verkleinert werden. Der Tropfenabscheider 72 kann je nach Implementierung auch weggelassen werden, da der Wärmeübertrager 43 für eine leichte Überhitzung sorgt. Damit entstehen keine Tropfen in diesem Bereich, wenn die zweite Stufe aktiv ist. Kritisch ist das Anfahren der zweiten Stufe jedoch, wenn der Wasserdampf zuvor in der Zwischenkühiung kondensiert ist und diese beim Anfahren feucht ist. Dann können Wassertropfen durch das Absenken des Saugdrucks durch Sieden entstehen und der Tropfenabscheider 72 ist zumindest kurzzeitig nötig, dies kann durch ein langsames Anfahren der zweiten Stufe vermieden werden. If, as shown in Fig. 2, for example, the cooling water flows first through the downstream stage, so by the Verfiüssiger and then by the intermediate cooling of the first stage, then the temperature thereof and thus the distance to S attd at the pfte perat ur in the intercooler. In single-stage operation but can Also, the condensation chamber after the stage are partially shared, and so the heat exchanger surface in the intermediate cooling and the single-stage operation can be again reduced slightly. Depending on the implementation, the droplet separator 72 may also be omitted, since the heat exchanger 43 provides for slight overheating. This will not produce drops in this area when the second stage is active. However, the start of the second stage is critical if the steam has previously condensed in the Zwischenkühiung and this is damp when starting. Then drops of water can be caused by the lowering of the suction pressure by boiling and the mist eliminator 72 is at least temporarily necessary, this can be avoided by a slow start of the second stage.
Fig. 7 zeigt eine tabellarische Zusammenstellung verschiedener Modi, die z. B. mit einem Zwei-Wege-Schalter 720 und dem Wärmetauscher 710, wie sie in Fig. 1 dargestellt worden ist, bewirkt werden können. Fig. 7 shows a tabular compilation of various modes, the z. B. with a two-way switch 720 and the heat exchanger 710, as has been shown in Fig. 1, can be effected.
Insbesondere in einem kalten Temperaturbereich, bei dem eine Beispieltemperatur der Luft kleiner als 10 °C ist, und bei dem die Sensorwerte so sind, dass die TWK (Tempera- tur an oder in dem zu kühlenden Gebiet 50) größer als TWW (Temperatur an oder in dem zu wärmenden Gebiet 60) ist, ist die freie Kühlung aktiv, Ferner ist der steuerbare Wärmetauscher von beiden Seiten durchflössen, ist also aktiv. Darüber hinaus ist der Verdichter (beide Stufen) deaktiviert, also ausgeschaltet. Eine Steuerung der Temperatur kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die in einer Kondensiererkreislaufschnittstelle ent- haltene kondensiererseitige Pumpe geregelt wird. Wird festgestellt, dass die Temperatur der gekühlten Flüssigkeit kleiner als eine Solltemperatur wird, so kann die Pumpe gedrosselt werden. Wird dagegen festgestellt, dass die Temperatur zu groß wird, kann die Pumpe wieder schneller gedreht werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein typischerweise im zu wärmenden Gebiet 60 vorhandener Ventilator schneller oder langsamer ge- dreht werden, um mehr oder weniger Kühlleistung zu erreichen. In particular, in a cold temperature range where an exemplary temperature of the air is less than 10 ° C and where the sensor values are such that the TWK (temperature at or in the area to be cooled 50) is greater than TWW (temperature at or in the area to be heated 60), the free cooling is active, Furthermore, the controllable heat exchanger flows from both sides, so it is active. In addition, the compressor (both stages) is deactivated, ie switched off. Control of the temperature can be achieved, for example, by controlling the condenser-side pump contained in a condenser circuit interface. If it is determined that the temperature of the cooled liquid is less than a set temperature, the pump can be throttled. If, on the other hand, it is determined that the temperature is getting too high, the pump can be turned faster again. Alternatively or additionally, a fan, which is typically present in the area to be heated 60, can also be rotated faster or slower in order to achieve more or less cooling power.
In einem mittelkalten Temperaturbereich, der beispielsweise zwischen 10 °C und 16 °C ist, ist die freie Kühlung ebenfalls aktiv. Darüber hinaus ist auch der Verdichter in einer ersten Stufe, und ggf. in der zweiten Stufe aktiv, und es kann eine Regelung der Tempe- ratur, die in das Rechenzentrum, bzw. in den zu kühlenden Bereich eingespeist wird, dadurch erfolgen, dass die Drehzahi des Radialrads in der ersten Stufe des Verdichters gesteuert wird, die zweite Stufe zugeschaltete wird, und/oder das Radialrad in der zweiten Stufe in seiner Drehzahl gesteuert wird. Wird eine höhere Kühlleistung benötigt, so wird die Drehzahl erhöht, und/oder die zweite Stufe zugeschaltet. Wird dagegen eine niedrigere Kühlleistung benötigt, so wird die Drehzahl des Radialrads reduziert und/oder die zwei- te Stufe abgeschaltet. In a medium cold temperature range, for example, between 10 ° C and 16 ° C, the free cooling is also active. In addition, the compressor is also active in a first stage, and if necessary in the second stage, and a regulation of the temperature which is fed into the data center or into the area to be cooled can be effected in that the Speed of the radial wheel in the first stage of the compressor is controlled, the second stage is switched on, and / or the radial wheel is controlled in the second stage in its speed. If a higher cooling capacity is required, the speed is increased and / or the second stage is switched on. If, on the other hand, a lower cooling capacity is required, the speed of the radial wheel is reduced and / or the second stage is switched off.
Im Normalbetriebsmodus, der in einem warmen Temperaturbereich aktiviert wird, sind die Temperaturen beispielsweise größer als 16 °C sind. Dann wird der steuerbare Wärmetauscher deaktiviert, also inaktiv geschaltet, und es kann eine Kühlleistungssteuerung wieder über die Drehzahl des Radialrads erfolgen. In diesem Modus, also im warmen Temperaturbereich ist jedoch keine freie Kühlung aktiv. In the normal operating mode, which is activated in a warm temperature range, the temperatures are greater than 16 ° C, for example. Then, the controllable heat exchanger is deactivated, ie switched inactive, and it can be a cooling power control again via the speed of the radial wheel. In this mode, ie in the warm temperature range, however, no free cooling is active.
Als Sondermodus kann ein steuerbarer Kurzschluss zwischen dem Ausgang bzw. dem Kondensiererkreislauf und dem Eingang bzw. dem Verdampferkreislauf des Wärmepum- pengeräts erreicht werden. Insbesondere bei hohen Außentemperaturen einerseits und relativ geringen Leistungsanforderungen des Rechnerzentrums, weil dort zum Beispiel lediglich ein Teillastbetrieb vorherrscht, kann dort die Situation kommen, dass die Steuerung ohne den Sondermodus mit steuerbarem Kurzschluss zu einer Ein-Aus-Taktung übergehen würde, welche aus diversen Gründen nicht vorteilhaft ist. As a special mode, a controllable short circuit between the output or the condenser circuit and the input or the evaporator circuit of the heat pump device can be achieved. Especially at high outside temperatures on the one hand and relatively low power requirements of the computer center, because there is only a partial load operation, for example, there may be the situation that the control would go without the special mode with controllable short circuit to an on-off timing, which for various reasons is not advantageous.
Erfindungsgemäß wird daher der Sondermodus mit steuerbarem Kurzschluss aktiviert, welcher zum Beispiel durch eine bestimmte Taktungshäufigkeit detektiert wird. Wird eine zu hohe Taktungshäufigkeit festgestellt, so wird der steuerbare Kurzschluss aktiviert, so wird also ein typischerweise kleinerer Teil, also ein Teil kleiner als 50 % der Durchfluss- menge in den entsprechenden ersten oder zweiten Weg der Wärmetauschereinheit eingespeist und mit dem anderen (typischerweise größeren) Anteil am Ausgang der Wärmetauschereinheit wieder kombiniert. Diese Mischerwirkung kann gegebenenfalls, wie es in Fig. 7 in der letzten Zeile de Tabelle dargestellt ist, je nach Implementierung gesteuert werden, also zum Beispiel von einer 1 -%/99-%-Steuerung bis zu einer 51 -%/49-%- Steuerung. Auf jeden Fall wird es bevorzugt, dass der größere Teil der Strömung am Wärmetauscherelement 710 vorbeigeht und lediglich der kleinere Teil der Strömung durch das Wärmetauscherelement 710 verläuft, wobei, wie gesagt, der Anteil der kleineren Strömung von 0 bis 50 % steuerbar ist, je nach Ausführung des Mischers. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der freien Kühlung Plus werden also ein Wärmetauscher und ein Drei-Punkt-Schalter installiert. Der Drei-Punkt-Schalter kann auf der Kaltwasserseite oder der Warmwasserseite eingebaut sein und soll den Durchfluss durch den Wärmetauscher freischalten oder sperren. Wasser als Kältemittel bietet für die freie Kühlung Plus aufgrund seiner schlechten volumetrischen Kälteleistung den Vorteil, dass durch eine Drehzahl geregelten Radialverdichter der Volumenstrom und das Druckver- hältnis eingestellt werden können und so ein nahezu idealer Arbeitspunkt der Anlage in einem breiten Einsatzbereich entsteht, wobei diese bereits bei kleinen Kälteleistungen unter 50 kW erreicht werden kann. Bei gezeigten Implementierungen wird Wasser von z. B. 20 °C auf 16 °C abgekühlt, obgleich auch andere Temperaturen möglich sind, wie beispielsweise eine Abkühlung auf 20 °C von einer höheren Temperatur von 26 °C. Generell wird immer erreicht, dass die Kälteleistung mit möglichst geringem Energieaufwand auf ein Temperaturniveau erreicht wird, um je nach Außentemperatur die Leistung an die Umwelt wieder abzugeben. Kommt vom Dach, d.h. dem zu wärmenden Gebiet (Rückkühler) eine Temperatur, die es ermöglicht, dass die gesamte Kälteleistung durch den vorgeschalteten Wärmetauscher vom Kaltwasser auf das Kühlwasser übertragen werden kann, wird keine Verdichterarbeit verrichtet. Steigen die Umwelttemperaturen weiter an, dass kein 20 °C kaltes Kaltwasser ohne Verdichterarbeit entsteht, wird die Kompressionskälteanlage leistungsgeregelt zugeschaltet, um den fehlenden Teil, beispielsweise 3 °C oder 50 % Leistung bereitzustellen. Steigen die Außentemperaturen weiter an und das Kühlwasser erreicht Temperaturen von beispielsweise 25 °C und mehr, kann durch den Wär- metauscher praktisch keine Energie mehr übertragen werden. Die gesamte Kälteleistung muss jetzt von der Kompressionskältemaschine bereitgestellt werden. Steigen die Kühlwassertemperaturen weiter an, in diesem Bereich über 26 °C, muss der Drei-Wege- Schalter mindestens einseitig den Durchfluss durch den Wärmetauscher sperren, sonst müsste die Kälteanlage noch mehr Kälteleistung als von der Anwendung gefordert erbrin- gen. According to the invention, therefore, the special mode with controllable short circuit is activated, which is detected for example by a specific frequency of clocking. If a too high frequency of clocking is detected, then the controllable short circuit is activated, so a typically smaller part, that is a part less than 50% of the flow rate in the corresponding first or second path of the heat exchanger unit is fed and with the other (typically larger ) Share at the output of the heat exchanger unit combined again. Optionally, as shown in Fig. 7 in the last line of the table, this mixing effect may be controlled according to the implementation, eg from 1% / 99% control to 51% / 49%. - Control. In any event, it is preferred that the major portion of the flow pass the heat exchanger element 710 and only the minor portion of the flow pass through the heat exchanger element 710, as previously noted, allowing the smaller flow fraction to be controllable from 0 to 50%, as appropriate Execution of the mixer. In preferred embodiments of the free cooling Plus so a heat exchanger and a three-point switch are installed. The three-point switch can be on the Be installed cold water side or the hot water side and is to unlock the flow through the heat exchanger or lock. Due to its poor volumetric cooling capacity, water as a refrigerant offers the advantage for free cooling plus that the volume flow and the pressure ratio can be adjusted by a speed-controlled centrifugal compressor, thus creating a nearly ideal operating point of the system in a wide range of applications can be achieved with small cooling capacities below 50 kW. In implementations shown, water from e.g. B. 20 ° C cooled to 16 ° C, although other temperatures are possible, such as a cooling to 20 ° C from a higher temperature of 26 ° C. In general, it is always achieved that the cooling capacity is achieved with the least possible expenditure of energy to a temperature level, depending on the outside temperature, the output to the environment again. Comes from the roof, ie the area to be heated (recooler) a temperature that allows the entire cooling capacity can be transferred through the upstream heat exchanger from the cold water to the cooling water, no compressor work is done. If the ambient temperatures continue to rise, so that cold water at 20 ° C does not occur without compressor work, the compression refrigeration system is switched on with power control to provide the missing part, for example 3 ° C or 50% power. If the outside temperatures continue to rise and the cooling water reaches temperatures of, for example, 25 ° C and more, virtually no more energy can be transferred through the heat exchanger. The entire cooling capacity must now be provided by the compression refrigeration machine. If the cooling water temperatures continue to rise, in this range above 26 ° C, the three-way switch must block the flow through the heat exchanger at least on one side, otherwise the cooling system would have to provide even more cooling capacity than required by the application.
Bei speziellen alternativen Ausführungsbeispielen wird es bevorzugt, dass die Steuerung, also ob der Wärmeübertrager durchströmt wird oder nicht, lediglich von den Temperaturen TWW und TWK abhängt; nämlich dann, wenn die Temperatur TWW kleiner als TWK ist, wird die Wärmetauschereinheit durchströmt. Ist die Temperatur in dem Verdampfer größer als die Vorlauftemperatur auf Kaltwasserseite bzw. Kundenseite, muss der Verdichter arbeiten. Sind die Temperaturen im Freikühlungsmodus dagegen unter der geforderten Kundentemperatur, hier 16 °C, kann der Ventilator auf dem Dach und können schließlich die Pumpen gedrosselt werden. BEZUGSZEICHENLISTE In specific alternative embodiments it is preferred that the control, ie whether the heat exchanger is flowed through or not, depends only on the temperatures TWW and TWK; namely, when the temperature TWW is less than TWK, the heat exchanger unit is flowed through. If the temperature in the evaporator is greater than the flow temperature on the cold water side or customer side, the compressor must work. On the other hand, if the temperatures in the free cooling mode are below the required customer temperature, in this case 16 ° C, the fan can be on the roof and finally the pumps can be throttled. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Verdampfer 10 evaporators
1 1 Anschluss für Rücklauf vom zu kühlenden Gebiet 1 1 connection for return from the area to be cooled
12 Anschluss für Hinlauf zum zu kühlenden Gebiet12 Connection for trace to the area to be cooled
13 Ansaugleitung 13 intake pipe
20 Verflüssiger  20 liquefier
21 Verflüssiger-Eingang  21 condenser inlet
22 Verflüssiger-Ausgang  22 condenser output
23 Wärmeübertrager im Verflüssiger  23 heat exchangers in the condenser
24 Ausstoßleitung  24 discharge line
30 Verdichter  30 compressors
31 erste Verdichterstufe  31 first compressor stage
32 Dampfraum  32 steam room
33 zweite Verdichterstufe  33 second compressor stage
40 Zwischenkühler  40 intercoolers
41 Zwischenkühler-Eingang  41 Intercooler input
42 Zwischenkühler-Ausgang  42 Intercooler output
43 Wärmeübertrager im Zwischenkühler  43 heat exchangers in the intercooler
50 zu kühlendes Gebiet  50 areas to be cooled
59 Trennwand  59 partition
60 zu wärmendes Gebiet  60 areas to be heated
61 Anschluss für den Hinlauf zum zu wärmenden Gebiet 61 Connection for the trace to the area to be heated
62 Anschluss für den Rücklauf vom zu wärmenden Gebiet62 Connection for return from the area to be heated
63 erste Drossel 63 first throttle
64 zweite Drossel  64 second throttle
65 weitere Drossel  65 more throttle
71 Tropfenabscheider  71 droplet separator
72 Tropfenabscheider  72 droplet separator
80 Steuerung  80 control
82 Pumpe  82 pump
91 Saugmund  91 suction mouth
92 Radialrad  92 radial wheel
93 Motor  93 engine
94 Leitraum  94 Leitraum
100 Verdampfer Wärmetauscher100 evaporators heat exchangers
Verdichter compressor
Ansaugleitung  suction
Ausstoßleitung discharge line
Verflüssiger condenser
Wärmetauscher heat exchangers
Expansionsventilexpansion valve
Wärmetauschereinheitheat exchanger unit
Zwei-Wege-Schalter Two-way switch

Claims

Patentansprüche claims
1 . Wärmepumpe mit folgenden Merkmalen: einem Verdampfer (10) zum Verdampfen von Arbeitsflüssigkeit; einem Verflüssiger (20) zum Verflüssigen von verdichtetem Arbeitsdampf; einem Verdichter (30) mit einer ersten Verdichterstufe (31 ), einer zweiten Verdichte rstufe (33) und einem Dampfraum (32) zwischen der ersten Verdichterstufe (31 ) und der zweiten Verdichterstufe (33); einem Zwischenkühler (40) mit einem Wärmeübertrager (43), der in dem Dampf- raum (32) angeordnet ist, und der einen Wärmeübertrager-Eingang (41 ) und einen Wärmeübertrager-Ausgang (42) aufweist, wobei der Wärmeübertrager-Eingang (41 ) oder der Wärmeübertrager-Ausgang (42) mit einem Verflüssiger-Eingang (21 ) oder einem Verflüssiger-Ausgang (22) verbunden ist, um im Betrieb der Wärmepumpe Kühlfiüssigkeit für den Verflüssiger (20) in einem Kreislauf sowohl durch den Verflüssiger (20) als auch durch den Wärmeübertrager (43) zu leiten. 1 . Heat pump having the following features: an evaporator (10) for evaporating working fluid; a condenser (20) for liquefying compressed working steam; a compressor (30) having a first compressor stage (31), a second compressor stage (33) and a vapor space (32) between the first compressor stage (31) and the second compressor stage (33); an intercooler (40) having a heat exchanger (43) which is arranged in the steam chamber (32) and which has a heat exchanger inlet (41) and a heat exchanger outlet (42), wherein the heat exchanger inlet (41 ) or the heat exchanger output (42) is connected to a condenser inlet (21) or a condenser outlet (22) for circulating the condenser (20) in a circuit through both the condenser (20) during operation of the heat pump. as well as through the heat exchanger (43) to pass.
2. Wärmepumpe nach Anspruch 1 , bei der der Wärmeübertrager-Eingang (41 ) mit einem Anschluss (62) für einen Rücklauf von einem zu wärmenden Gebiet (60) verbunden ist, bei der der Wärmeübertrager-Ausgang (42) mit dem Verflüssiger-Eingang (21 ) verbunden ist, und bei der der Verflüssiger-Ausgang (22) mit einem Anschluss (61 ) für einen Hinlauf zu dem wärmenden Gebiet (60) verbunden ist. 2. Heat pump according to claim 1, wherein the heat exchanger input (41) with a connection (62) for a return from a region to be heated (60) is connected, wherein the heat exchanger output (42) with the condenser inlet (21), and wherein the condenser exit (22) is connected to a port (61) for a trace to the warming area (60).
3. Wärmepumpe nach Anspruch 1 , bei der der Wärmeübertrager-Eingang (41 ) mit dem Verflüssiger-Ausgang (22) verbunden ist, bei der der Übertrager-Ausgang (42) mit einem Anschiuss (61 ) für einen Hinlauf zu dem zu wärmenden Gebiet (60) verbunden ist, und bei der der Verflüssiger-Eingang (21 ) mit einem Anschiuss (62) für einen Rücklauf von dem zu wärmenden Gebiet (60) verbunden ist. 3. Heat pump according to claim 1, wherein the heat exchanger input (41) is connected to the condenser output (22), wherein the transformer output (42) is connected to an attachment (61) for a trace to the area to be heated (60), and in which the condenser inlet (21) is connected to a connection (62) for a return from the area to be heated (60).
4. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Verflüssiger (20) ein offener Verflüssiger ist, bei dem der verdichtete Arbeitsdampf direkt in eine Flüssigkeit kondensiert, die durch den Wärmeübertrager (43) des Zwischenkühlers im Betrieb der Wärmepumpe läuft. 4. Heat pump according to one of the preceding claims, wherein the condenser (20) is an open condenser, wherein the compressed working steam condenses directly into a liquid which passes through the heat exchanger (43) of the intercooler during operation of the heat pump.
5. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Verflüssiger-Eingang (21 ) und der Verflüssiger-Ausgang (22) miteinander durch eine dazwischenliegende Leitung verbunden sind, so dass eine Flüssigkeit in der Leitung von einer in dem Verflüssiger (20) verflüssigten Arbeitsflüssigkeit getrennt ist. 5. Heat pump according to one of claims 1 to 3, wherein the condenser inlet (21) and the condenser outlet (22) are interconnected by an intermediate line, so that a liquid in the conduit of a in the condenser (20 ) liquefied working fluid is separated.
6. Wärmepumpe nach Anspruch 5, bei der Wärmeübertrager (43) eine Wärmeübertrager-Leitung aufweist, bei der zwischen dem Verflüssiger-Eingang (21 ) und dem Verflüssiger-Ausgang (22) eine Verflüssiger-Leitung angeordnet ist, bei der zwischen dem Dampfraum (32) und dem Verflüssiger (20) eine Zwischenwand (59) angeordnet ist, und bei der die Wärmeübertrager-Leitung oder die Verflüssiger-Leitung die Zwischenwand (59) durchtritt. 6. Heat pump according to claim 5, wherein the heat exchanger (43) has a heat exchanger line in which between the condenser inlet (21) and the condenser outlet (22) a condenser line is arranged, in which between the vapor space ( 32) and the condenser (20) an intermediate wall (59) is arranged, and in which the heat exchanger conduit or the condenser conduit passes through the intermediate wall (59).
7. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Pumpe (82) aufweist, die mit einem Anschluss (61 ) für den Hinlauf zu dem zu wärmenden Gebiet (60) oder mit einem Anschluss (62) für den Rücklauf zu dem zu wärmenden Gebiet (60) verbunden ist. 7. Heat pump according to one of the preceding claims, further comprising a pump (82) connected to a port (61) for passage to the area to be heated (60) or to a port (62) for return to the area to be heated (60).
Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Steuerung aufweist, die ausgebildet ist, um abhängig von einer Größe die Wärmepumpe in einem einstufigen oder in einem zweistufigen Betrieb zu betreiben, wobei in dem einstufigen Betrieb die zweite Verdichterstufe (33) ausgeschaltet ist und die erste Verdichterstufe (31 ) eingeschaltet ist, und wobei in dem einstufigen Betrieb der Wärmeübertrager (43) der Zwischenkühlung (44) eine Kondensierer hat. Heat pump according to one of the preceding claims, further comprising a controller which is adapted to operate the heat pump in a single-stage or in a two-stage operation depending on a size, wherein in the single-stage operation, the second compressor stage (33) is turned off and the first compressor stage (31) is turned on, and wherein in the single-stage operation, the heat exchanger (43) of the intermediate cooling (44) has a condenser.
Wärmepumpe nach Anspruch 8, bei der die Pumpe (82) sowohl in dem einstufigen Betrieb als auch in dem zweistufigen Betrieb aktiv ist, um die Kühlflüssigkeit sowohl durch den Wärmeübertrager des Zwischenkühlers (40) als auch durch den Verflüssiger (20) zirkulieren zu lassen. A heat pump according to claim 8, wherein the pump (82) is active in both the one-stage operation and the two-stage operation to circulate the cooling fluid through both the heat exchanger of the intercooler (40) and the condenser (20).
Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Drossel (63) zwischen dem Dampfraum (32) und dem Verdampfer (10) oder eine Drossel (64) zwischen dem Verflüssiger (20) und dem Verdampfer (10) aufweist, oder die eine Drossel (65) zwischen dem Verflüssiger (20) und dem Dampfraum (32) und eine Drossel (63) zwischen dem Dampfraum (32) und dem Verdampfer (10) aufweist, wobei die Drosseln derart ausgebildet sind, dass der Zwischenkühler (40) im Dampfraum (32) mit Flüssigkeit aus den Drosseln nicht in Kontakt kommt. Heat pump according to one of the preceding claims, further comprising a throttle (63) between the vapor space (32) and the evaporator (10) or a throttle (64) between the condenser (20) and the evaporator (10), or a throttle (65) between the condenser (20) and the vapor space (32) and a throttle (63) between the vapor space (32) and the evaporator (10), wherein the throttles are formed such that the intercooler (40) in the vapor space (32) does not come into contact with liquid from the throttles.
Wärmepumpe nach Anspruch 10, bei der die Drossel zwischen dem Verflüssiger (20) und dem Verdampfer (10) eine Leitung aufweist, die einen Kontakt der Flüssigkeit in der Drossel mit dem Wärmeübertrager (43) unterbindet. Heat pump according to claim 10, wherein the throttle between the condenser (20) and the evaporator (10) has a line which prevents contact of the liquid in the throttle with the heat exchanger (43).
12. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwischen dem Verdampfer (10) und der ersten Verdichterstufe ein Tropfenabscheider (71 ) angeordnet ist. 12. Heat pump according to one of the preceding claims, wherein between the evaporator (10) and the first compressor stage, a mist eliminator (71) is arranged.
13. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwischen dem Zwischenkühler (40) in dem Dampfraum (32) und der zweiten Verdichterstufe (33) ein Tropfenabscheider (72) angeordnet ist. 13. Heat pump according to one of the preceding claims, wherein between the intercooler (40) in the vapor space (32) and the second compressor stage (33) a mist eliminator (72) is arranged.
14. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Verdichterstufe (31 ) oder die zweite Verdichterstufe (33) folgendes Merkmal aufweist: einen Saugmund (91 ); einen Motor (93), der mit einem Radialrad (92) gekoppelt ist, wobei der Motor ausgebildet ist, um durch Drehen des Radialrads (92) über den Saugmund (91 ) Flüssigkeitsdampf anzusaugen; und einen Leitraum (94) zum Führen von angesaugtem Arbeitsdampf in den Dampfraum (32) oder den Verflüssiger (20). 14. Heat pump according to one of the preceding claims, wherein the first compressor stage (31) or the second compressor stage (33) comprises the following feature: a suction mouth (91); a motor (93) coupled to a radial gear (92), the motor being configured to draw liquid vapor by rotating the radial gear (92) via the suction port (91); and a pilot space (94) for directing aspirated working steam into the vapor space (32) or the condenser (20).
15. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner folgende Merkmale aufweist: einen Kühlungs-Wärmetauscher, der in dem zu kühlenden Gebiet (50) anbringbar ist und mit dem Verdampfer (10) verbunden ist; und einen Abwärme-Wärmetauscher, der in dem zu wärmenden Gebiet (60) anbringbar ist und mit dem Zwischenkühler (40) und dem Verflüssiger gekoppelt ist. 15. A heat pump according to any one of the preceding claims, further comprising: a cooling heat exchanger mountable in the area to be cooled (50) and connected to the evaporator (10); and a waste heat exchanger attachable in the area to be heated (60) and coupled to the intercooler (40) and the condenser.
16. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner folgende Merkmale aufweist: eine Verdampferkreislaufschnittstelle zum Einbringen von zu kühlender Flüssigkeit in die Wärmepumpe und zum Ausbringen von gekühlter Flüssigkeit aus der Wärmepumpe; eine Kondensiererkreislaufschnittstelle zum Einbringen von zu erwärmender Flüssigkeit in die Wärmepumpe und zum Ausbringen von erwärmter Flüssigkeit aus der Wärmepumpe, wobei die Kondensiererkreislaufschnittstelle mit dem Zwischenkühler (40) gekoppelt ist; einen steuerbaren Wärmetauscher (710, 720) zum steuerbaren Koppeln der Verdampferkreislaufschnittstelle und der Kondensiererkreislaufschnittstelle; und einer Steuerung (730) zum Steuern des steuerbaren Wärmetauschers (710, 720) abhängig von einer Verdampferkreislauftemperatur in der Verdampferkreislaufschnittstelle oder einer Kondensiererkreislauftemperatur in der Kondensiererkreis- laufschnittstelle (300). 16. Heat pump according to one of the preceding claims, further comprising the following features: an evaporator circuit interface for introducing liquid to be cooled into the heat pump and for discharging cooled liquid from the heat pump; a condenser circuit interface for introducing liquid to be heated into the heat pump and for delivering heated liquid from the heat pump, the condenser circuit interface coupled to the intercooler (40); a controllable heat exchanger (710, 720) for controllably coupling the evaporator circuit interface and the condenser circuit interface; and a controller (730) for controlling the controllable heat exchanger (710, 720) responsive to an evaporator circuit temperature in the evaporator circuit interface or a condenser circuit temperature in the condenser circuit interface (300).
17. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuerung (730) ausgebildet ist, um eine Kühlung der zu kühlenden Flüssigkeit durch die zu erwärmende Flüssigkeit unter Verwendung des steuerbaren Wärmetauschers (700) zu unterbinden, wenn eine Kondensiererkreislauftemperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit grö- ßer als eine Verdampferkreislauftemperatur der zu kühlenden Flüssigkeit ist, oder um eine Kühlung der zu kühlenden Flüssigkeit durch die zu erwärmende Flüssigkeit unter Verwendung des steuerbaren Wärmetauscher zu unterbinden und abhängig von einer geforderten Kühlleistung eine Drehzahlregelung eines Radialrads eines Verdichters in der Wärmepumpe vorzunehmen, wenn eine Kondensierer- kreislauftemperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit größer als eine Verdampferkreislauftemperatur der zu kühlenden Flüssigkeit ist, oder um eine Kühlung der zu kühlenden Flüssigkeit durch die zu erwärmende Flüssig- keit unter Verwendung des steuerbaren Wärmetauschers zu aktivieren, wenn eine Kondensiererkreislauftemperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit kleiner als eine Verdampferkreislauftemperatur der zu kühlenden Flüssigkeit ist, oder um eine Kühlung der zu kühlenden Flüssigkeit durch die zu erwärmende Flüssigkeit unter Verwendung des steuerbaren Wärmetauschers zu aktivieren und abhängig von einer geforderten Kühlleistung eine Drehzahl eines Radialrads innerhalb des Verdichters des Wärmepumpengeräts zu erhöhen oder zu erniedrigen oder um einen Verdichter in dem Wärmepumpengerät zu deaktivieren, wenn eine Kondensiererkreislauftemperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit kleiner als eine vorbestimmte Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit oder der gekühlten Flüssigkeit ist, oder um eine Zirkulationspumpe, die in der Kondensiererkreislaufschnittstelle angeordnet ist, bezüglich einer Soll-Drehzahl zu drosseln, wenn die Kondensiererkreislauf- temperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Temperatur der zu kühlenden Flüssigkeit oder der gekühlten Flüssigkeit ist. 17. Heat pump according to one of the preceding claims, wherein the controller (730) is designed to prevent cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger (700) when a condenser circuit temperature of the liquid to be heated grö - ßer than an evaporator circuit temperature of the liquid to be cooled, or to prevent cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger and depending on a required cooling power to make a speed control of a radial wheel of a compressor in the heat pump, if a Condenser circulation temperature of the liquid to be heated is greater than an evaporator circuit temperature of the liquid to be cooled, or to a cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable Heat exchanger to activate if one Condenser circuit temperature of the liquid to be heated is smaller than an evaporator circuit temperature of the liquid to be cooled, or to activate cooling of the liquid to be cooled by the liquid to be heated using the controllable heat exchanger and depending on a required cooling capacity, a speed of a radial impeller within the compressor of the heat pump device increase or decrease or to deactivate a compressor in the heat pump apparatus when a condenser circuit temperature of the liquid to be heated is smaller than a predetermined temperature of the liquid or the liquid to be cooled, or a circulation pump disposed in the condenser circuit interface to throttle a target speed when the Kondensiererkreislauf- temperature of the liquid to be heated equal to or less than a predetermined temperature to be cooled liquid or chilled liquid.
18. Verfahren zum Pumpen von Wärme mit einer Wärmepumpe mit folgenden Merkmalen: einem Verdampfer (10) zum Verdampfen von Arbeitsflüssigkeit; einem Verflüssiger (20) zum Verflüssigen von verdichtetem Arbeitsdampf; einem Verdichter (30) mit einer ersten Verdichterstufe (31 ), einer zweiten Verdichterstufe (33) und einem Dampfraum (32) zwischen der ersten Verdichterstufe (31) und der zweiten Verdichterstufe (33); einem Zwischenkühler (40) mit einem Wärmeübertrager (43), der in dem Dampfraum (32) angeordnet ist, und der einen Wärmeübertrager- Eingang (41 ) und einen Wärmeübertrager-Ausgang (42) aufweist, wobei der Wärmeübertrager-Eingang (41 ) oder der Wärmeübertrager-Ausgang (42) mit einem Verflüssiger-Eingang (21 ) oder einem Verflüssiger-Ausgang (22) verbunden ist, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist: 18. A method of pumping heat with a heat pump, comprising: an evaporator (10) for vaporizing working fluid; a condenser (20) for liquefying compressed working steam; a compressor (30) having a first compressor stage (31), a second compressor stage (33) and a vapor space (32) between the first compressor stage (31) and the second compressor stage (33); an intercooler (40) having a heat exchanger (43) disposed in the vapor space (32) and having a heat exchanger inlet (41) and a heat exchanger outlet (42), the heat exchanger inlet (41) or the heat exchanger output (42) is connected to a condenser inlet (21) or a condenser outlet (22), the method comprising the following step:
Leiten von Kühlflüssigkeit für den Verflüssiger (20) in einem Kreislauf sowohl durch den Verflüssiger (20) als auch durch den Wärmeübertrager (43). Passing coolant for the condenser (20) in a circuit through both the condenser (20) and through the heat exchanger (43).
Verfahren zum Herstellen einer Wärmepumpe mit einem Verdampfer (10) zum Verdampfen von Arbeitsflüssigkeit; einem Verflüssiger (20) zum Verflüssigen von verdichtetem Arbeitsdampf; einem Verdichter (30) mit einer ersten Verdichterstufe (31 ), einer zweiten Verdichterstufe (33) und einem Dampfraum (32) zwischen der ersten Verdichterstufe (31 ) und der zweiten Verdichterstufe (33); und einem Zwischenkühler (40) mit einem Wärmeübertrager (43), der in dem Dampfraum (32) angeordnet ist, und der einen Wärmeübertrager-Eingang (41 ) und einen Wärmeübertrager-Ausgang (42) aufweist, mit folgendem Schritt: Method for producing a heat pump with an evaporator (10) for evaporating working fluid; a condenser (20) for liquefying compressed working steam; a compressor (30) having a first compressor stage (31), a second compressor stage (33) and a vapor space (32) between the first compressor stage (31) and the second compressor stage (33); and an intercooler (40) having a heat exchanger (43) disposed in the vapor space (32) and having a heat exchanger inlet (41) and a heat exchanger outlet (42), comprising the following step:
Verbinden des Wärmeübertrager-Eingangs (41 ) oder des Wärmeübertrager- Ausgangs (42) mit einem Verflüssiger-Eingang (21 ) oder einem Verflüssiger- Ausgang (22), um im Betrieb der Wärmepumpe Kühlflüssigkeit für den Verflüssiger (20) in einem Kreislauf sowohl durch den Verflüssiger (20) als auch durch den Wärmeübertrager (43) zu leiten. Connecting the heat exchanger input (41) or the heat exchanger output (42) with a condenser inlet (21) or a condenser outlet (22) to in the operation of the heat pump coolant for the condenser (20) in a circuit by both to conduct the condenser (20) and through the heat exchanger (43).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665724A (en) 1970-07-13 1972-05-30 Carrier Corp Heating and cooling refrigeration apparatus
EP2016349A1 (en) 2006-04-04 2009-01-21 Efficient Energy GmbH Heat pump
EP2281155A1 (en) 2008-04-01 2011-02-09 Efficient Energy GmbH Vertically arranged heat pump and method of manufacturing the vertically arranged heat pump
WO2013125215A1 (en) * 2012-02-23 2013-08-29 川崎重工業株式会社 Refrigeration machine

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE229824C (en) *
DE475674C (en) * 1925-01-17 1929-04-30 Bbc Brown Boveri & Cie Centrifugal compressor for refrigeration machines
US3165905A (en) * 1962-08-15 1965-01-19 Trane Co Refrigerating machine including an economizer
JPH06257890A (en) * 1993-03-04 1994-09-16 Nkk Corp Heat pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665724A (en) 1970-07-13 1972-05-30 Carrier Corp Heating and cooling refrigeration apparatus
EP2016349A1 (en) 2006-04-04 2009-01-21 Efficient Energy GmbH Heat pump
EP2281155A1 (en) 2008-04-01 2011-02-09 Efficient Energy GmbH Vertically arranged heat pump and method of manufacturing the vertically arranged heat pump
WO2013125215A1 (en) * 2012-02-23 2013-08-29 川崎重工業株式会社 Refrigeration machine

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