DE102004010066B4

DE102004010066B4 - Abtauverfahren für eine Wärmepumpe

Info

Publication number: DE102004010066B4
Application number: DE102004010066.7A
Authority: DE
Inventors: Steffen Smollich; Dr. Schiefelbein Kai; Michael Schaumlöffel
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2024-03-03
Also published as: DE102004010066A1

Abstract

Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers eines Wärmepumpenkreises, wobei mittels Kreisumkehr abgetaut wird und im Kreisumkehrbetrieb ein Einfrieren des Verflüssigers droht, dadurch gekennzeichnet, dass bei drohendem Einfrieren des Verflüssigers (2) der Wärmepumpenkreis vom Kreisumkehrbetrieb auf Wärmepumpenbetrieb umgeschaltet wird und dem Verdampfer (4) durch einen Bypass (7) Heißgas zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers eines Wärmepumpenkreises, wobei mittels Kreisumkehr abgetaut wird und im Kreisumkehrbetrieb ein Einfrieren des Verflüssigers des Wärmepumpenbetriebs droht.
In der DE 198 32 682 C2 ist eine Abtaueinrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens beschrieben. Die Abtaueinrichtung ist mit einem im Kreislauf geführten Kältemittel, mit einer Kältemittelkreislauf-Umkehrschaltung und einem ersten Expansionsventil in einem Heizkreis und einem zweiten Expansionsventil in einem Abtaukreis ausgerüstet. Das Abtauen ist dadurch verbessert, dass im Heizkreis vor das erste Expansionsventil ein Kältemittelsammler geschaltet ist.
Neben dieser Möglichkeit des Abtauens durch Kreisumkehr ist in der DE 198 32 682 C2 auch auf die Möglichkeit einer Heißgas-Abtauung verwiesen.
US 6,013,294 zeigt eine Wärmepumpe, die zum Abtauen eines Verdampfers sowohl eine Kreisumkehr als auch ein Abtauen mittels Heißgaszufuhr durch einen Bypass implementiert, wobei von dem zunächst bevorzugten Abtauen mittels Heißgas nur dann zu einem Kreisumkehrbetrieb umgeschaltet wird, wenn die Abtauung mittels Heißgas nicht den gewünschten Erfolg bewirkt.
Das Abtauen luftbeaufschlagter, vereister Verdampfer mittels Kreisumkehr ist energetisch effizienter als das Abtauen mittels Heißgas, da bei der Kreisumkehrabtauung anteilig Wärme zum Abtauen genutzt wird, die mit einer Leistungszahl >1 erzeugt wurde. Diese Wärme wird, beispielsweise bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe durch Wasser bereitgestellt. Ein kritischer Zustand ergibt sich dann, wenn das Wasser beim Abtauen mittels Kreisumkehr bis in die Nähe des Gefrierpunktes abgekühlt wird und es dann zu einem Einfrieren des Verflüssigers der Wärmepumpe kommen kann. Um dies zu vermeiden, wird nach dem Stand der Technik das Abtauen bei dem Eintreten dieses kritischen Falles beendet. Ungünstig ist dies, weil nicht sicher ist, dass beim Auftreten dieses Zustandes der Verdampfer tatsächlich vollständig enteist ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem das Abtauen energetisch effizient ist und nicht vorzeitig beendet werden muss.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei sind die Möglichkeiten des Abtauens mittels Kreislaufumkehr und Heißgas kombiniert. Das Abtauen erfolgt vorrangig durch Kreisumkehr. Ergeben sich dann beim Kreisumkehrbetrieb Betriebszustände, bei denen der Verflüssiger einzufrieren droht, dann wird das Abtauen durch die Heißgasabtauung fortgesetzt. Es ist also ein störungsfreier und energetisch effizienter Abtaubetrieb gewährleistet.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird zum Detektieren des drohenden Einfrierens des Verflüssigers der kältemittelseitige Druck oder die wasserseitige Temperatur überwacht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Figur zeigt eine Luft/Wasser-Wärmepumpe schematisch.
In einem Wärmepumpenkreis (vgl. Figur) liegen ein Verdichter 1, ein Verflüssiger 2, zwei antiparallel geschaltete Drosselorgane 3,3', ein Verdampfer 4 mit Gebläse 5 und ein 4-2-Wegeventil 6. Vom Ausgang des Verdichters 1 zum Verdampfer 4 führt ein Bypass 7, in den ein Magnetventil 8 geschaltet ist. Im Wärmepumpenkreis ist beim Verflüssiger 2 ein Druckwächter 9 vorgesehen. Im Wasserkreis des Verflüssigers 2 liegt Temperaturwächter 10.
Der Verdichter 1 ist beispielsweise ein Scroll-Verdichter, ein einstufiger oder zweistufiger Hubkolben-Verdichter oder Rollkolben-Verdichter. Als Drosselorgane 3,3' können thermostatische oder elektronische Expansionsventile zum Einsatz kommen. Als Kältemittel werden beispielsweise H-FKW-Kältemittel, Kohlenwasserstoffe oder CO₂ verwendet.
Die Funktionsweise der beschriebenen Einrichtung ist im wesentlichen folgende:

Ist der Verdampfer 4 nach einer gewissen Zeit des Wärmepumpenbetriebs vereist oder bereift, dann wird dies über an sich bekannte Mittel in üblicher Weise festgestellt. Durch Umschalten des 4-2-Wegeventils 6 wird der Kreislauf des Wärmepumpenkreises umgekehrt. Dadurch verflüssigt sich Kältemittel im Verdampfer 4 und verdampft im Verflüssiger 2. Der Verdampfer 4 taut dabei ab.

Über den Druckwächter 9 oder den Temperaturwächter 10 wird überwacht, wann das Wasser im Verflüssiger 2 einzufrieren droht. Ist mit dem Einfrieren des Wassers innerhalb kurzer Zeitspanne zu rechnen, dann wird von einer nicht näher dargestellten Steuerung das 4-2-Wegeventil 6 auf Wärmepumpenbetrieb zurückgeschaltet und das Magnetventil 8 wird geöffnet, wodurch der Verdichter 1 Heißgas über den Bypass 7 direkt in den Verdampfer 4 drückt. Dieser wird nun weiter abgetaut, ohne dass das Einfrieren des Verflüssigers 2 zu befürchten ist.

Claims

Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers eines Wärmepumpenkreises, wobei mittels Kreisumkehr abgetaut wird und im Kreisumkehrbetrieb ein Einfrieren des Verflüssigers droht, dadurch gekennzeichnet, dass bei drohendem Einfrieren des Verflüssigers (2) der Wärmepumpenkreis vom Kreisumkehrbetrieb auf Wärmepumpenbetrieb umgeschaltet wird und dem Verdampfer (4) durch einen Bypass (7) Heißgas zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Detektieren des drohenden Einfrierens des Verflüssigers (2) der kältemittelseitige Druck überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Detektieren des drohenden Einfrierens des Verflüssigers (2) die Temperatur des Wärmeträgermediums, insbesondere Wassers, des Verflüssigers (2) überwacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zuführen des Heißgases zum Verdampfer (4) ein Magnetventil (8) des Bypasses (7) geschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmepumpenkreis der einer Luft/Wasser-Wärmepumpe ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdichter (1) ein Scroll- Verdichter, ein einstufiger oder zweistufiger Hubkolbenverdichter oder ein einstufiger oder zweistufiger Rollkolbenverdichter verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Drosselorgan (3,3') ein thermostatisches oder elektronisches Expansionsventil verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel ein H-FKW-Kältemittel oder Kohlenwasserstoffe oder Kohlendioxid verwendet werden.