DE102007017311B4 - Procedure for operating an air-to-water heat pump - Google Patents

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    • F25B2313/02742—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using two four-way valves

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Luft/Wasser-Wärmepumpe, welche einen Verdichter (10), einen von Wasser durchströmten ersten Wärmetauscher (20), ein Expansionsventil (40), einen mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) und ein erstes und zweites Umschaltventil (50, 60) aufweist, wobei das erste und zweite Umschaltventil (50, 60) in wenigstens einer ersten und einer zweiten Betriebsart der Wärmepumpenvorrichtung derart schaltbar sind, dass der Verdichter (10), der von Wasser durchströmte erste Wärmetauscher (20), das Expansionsventil (40) und der mit Luft beaufschlagte zweite Wärmetauscher (30) jeweils an ihrem ersten Ende mit dem ersten Umschaltventil (50) und an ihrem zweiten Ende mit dem zweiten Umschaltventil (60) koppelbar sind, mit den Schritten:in der ersten Betriebsart Heizen, Schalten des ersten und des zweiten Umschaltventils (50, 60) derart, dass der von Wasser durchströmte erste Wärmetauscher (20) als Verflüssiger an seinem ersten Ende mit dem Verdichter (10) und an seinem zweiten Ende mit dem Expansionsventil (40) gekoppelt ist wobei das verdichtete Kältemittel von dem Verdichter (10) zu dem ersten Wärmetauscher (20) und von dem ersten Wärmetauscher (20) über das Expansionsventil (40) zu dem mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) und von dem mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) zurück zu dem Verdichter (10) fließt,in der zweiten Betriebsart Kreisumkehrabtauung, Schalten des ersten und zweiten Umschaltventils (50, 60) derart, dass der erste Wärmetauscher (20) als Verdampfer mit seinem ersten Ende mit dem Expansionsventil (40) und mit seinem zweiten Ende mit dem Verdichter (10) gekoppelt ist,wobei das Kältemittel in der zweiten Betriebsart Kreisumkehrabtauung von dem Verdichter (10) zu dem mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) als Verflüssiger, von dem mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) zu dem Expansionsventil (40), und von dort zu dem ersten Wärmetauscher (20) als Verdampfer und schließlich wieder zurück zu dem Verdichter (10) fließt, undwobei die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) und die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den von Wasser durchströmten ersten Wärmetauscher (20) sowohl in der ersten Betriebsart Heizen als auch in der zweiten Betriebsart Kreisumkehrabtauung jeweils gleich ist, wobei durch das Vorsehen der beiden Umschaltventile (50, 60), der mit Luft beaufschlagte zweite Wärmetauscher (30) und der von Wasser durchströmte erste Wärmetauscher (20) sowohl beim Heizen als auch bei der Kreisumkehrabtauung im Gegenstrom betrieben werden, wozu die beiden Umschaltventile (50, 60) dabei derart angeordnet sind, dass der erste von Wasser durchströmte Wärmetauscher (20), das Expansionsventil (40), der zweite von Luft durchströmte Wärmetauscher (30) und der Verdichter (10) parallel zwischen dem ersten und zweiten Umschaltventil (50, 60) gekoppelt sind.Method for operating an air/water heat pump, which has a compressor (10), a first heat exchanger (20) through which water flows, an expansion valve (40), a second heat exchanger (30) to which air is applied, and a first and second switching valve (50 , 60), wherein the first and second switching valve (50, 60) can be switched in at least a first and a second operating mode of the heat pump device in such a way that the compressor (10), the first heat exchanger (20) through which water flows, the expansion valve ( 40) and the air-loaded second heat exchanger (30) can each be coupled at their first end to the first changeover valve (50) and at their second end to the second changeover valve (60), with the steps: heating in the first operating mode, switching of the first and the second changeover valve (50, 60) in such a way that the first heat exchanger (20) through which water flows as a condenser is at its first end with the compressor (10) and on coupled at a second end to the expansion valve (40), the compressed refrigerant flowing from the compressor (10) to the first heat exchanger (20) and from the first heat exchanger (20) via the expansion valve (40) to the air-charged second heat exchanger ( 30) and from the air-loaded second heat exchanger (30) back to the compressor (10),in the second operating mode circuit reversal defrosting, switching the first and second switching valve (50, 60) in such a way that the first heat exchanger (20) acts as an evaporator is coupled at its first end to the expansion valve (40) and at its second end to the compressor (10), wherein in the second mode of operation the refrigerant circuit reverse defrost from the compressor (10) to the air-charged second heat exchanger (30) as a condenser , from the air-loaded second heat exchanger (30) to the expansion valve (40), and from there to the first heat exchanger (20) as an evaporator and finally again r flows back to the compressor (10), and the direction of flow of the refrigerant through the second heat exchanger (30) to which air is applied and the direction of flow of the refrigerant through the first heat exchanger (20) through which water flows, both in the first operating mode heating and in the second mode of operation, circular reversal defrosting, is the same in each case, with the provision of the two switching valves (50, 60), the second heat exchanger (30) to which air is applied and the first heat exchanger (20), through which water flows, being operated in countercurrent both during heating and during circular reversal defrosting for which purpose the two switching valves (50, 60) are arranged in such a way that the first heat exchanger (20) through which water flows, the expansion valve (40), the second heat exchanger (30) through which air flows and the compressor (10) in parallel between the first and second switching valve (50, 60) are coupled.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Luft/Wasser-Wärmepumpe.The present invention relates to a method for operating an air / water heat pump.

Wärmepumpen zur Erwärmung von Heizungswasser sind seit Jahren hinlänglich bekannt. Die Bereitstellung der Heizwärme bei Wärmepumpen erfolgt durch die Kondensation von Kältemittel unter hohem Druck und damit bei hoher Temperatur, während die Wärme an ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Heizungswasser, abgeben wird. Das verflüssigte Kältemittel wird anschließend in einem Drosselorgan, zum Beispiel einem Expansionsventil, entspannt und verdampft daraufhin unter Aufnahme von Umgebungswärme im Verdampfer der Wärmepumpe. Der Kältemitteldampf wird vom Verdichter der Wärmepumpe komprimiert, so dass er anschließend wieder im Kondensator der Wärmepumpe verflüssigt werden kann.Heat pumps for heating heating water have been known for years. In heat pumps, heating is provided by the condensation of refrigerant under high pressure and thus at high temperature, while the heat is transferred to a heat transfer medium, for example heating water. The liquefied refrigerant is then expanded in a throttle device, for example an expansion valve, and then evaporates while absorbing ambient heat in the evaporator of the heat pump. The refrigerant vapor is compressed by the heat pump's compressor so that it can then be liquefied again in the heat pump's condenser.

Wird der Kreislauf des Kältemittels umgekehrt, d.h., wird das Kältemittel in dem Wärmeaustauscher, der im Heizbetrieb als Verdampfer dient, unter Wärmeabgabe verflüssigt und in dem Wärmeaustauscher, der im Heizbetrieb als Verflüssiger dient, unter Wärmeaufnahme verdampft, so kann die Wärmepumpe zum Kühlen des Wärmeträgermediums wie beispielsweise des „Heizungswassers“ eingesetzt werden. Im Kühlbetrieb kann das „Heizungswasser“ dann beim Durchströmen der Raum-Heizflächen, die im Kühlbetrieb zu Raum-Kühlflächen werden, Wärme aus dem Raum aufnehmen, die dann an den im Kühlbetrieb als Verdampfer funktionierenden Verflüssiger der Wärmepumpe abgegeben wird, so dass das ‚Heizungswasser‘ gekühlt wird.If the circuit of the refrigerant is reversed, i.e. if the refrigerant is liquefied in the heat exchanger, which serves as an evaporator in heating mode, releasing heat and evaporated in the heat exchanger, which serves as a condenser in heating mode, absorbing heat, the heat pump can be used to cool the heat transfer medium such as the "heating water" can be used. In cooling mode, the "heating water" can then absorb heat from the room as it flows through the room heating surfaces, which become room cooling surfaces in cooling mode, which is then transferred to the condenser of the heat pump, which functions as an evaporator in cooling mode, so that the "heating water 'is cooled.

Ein Nachteil herkömmlicher reversibler Heizungswärmepumpen zum Heizen und Kühlern besteht darin, dass sich beim Umkehren des Kältekreises die Durchströmungsrichtung der Wärmeaustauscher auf der Kältemittelseite ändert. Da die Strömungsrichtung auf der Sekundärseite, auf der entweder (Heizungs)Wasser oder Luft strömt, unverändert bleibt, wird dadurch mit der Umkehr des Kältekreises aus einem Gegenstrom-Wärmeaustauscher ein Gleichstrom-Wärmeaustauscher mit verminderter Effizienz und vergrößertem mittleren Temperaturabstand zwischen Kältemittel und Wasser bzw. Luft. Dadurch sinkt die Leistungszahl der Wärmepumpe in einer der beiden Betriebsarten. Reversible Heizungswärmepumpen sind daher im Allgemeinen entweder für den Heiz- oder den Kühlbetrieb optimiert und erreichen in der jeweils anderen Betriebsart keine optimalen Leistungszahlen.A disadvantage of conventional reversible heat pumps for heating and cooling is that when the cooling circuit is reversed, the direction of flow through the heat exchangers on the refrigerant side changes. Since the direction of flow on the secondary side, on which either (heating) water or air flows, remains unchanged, when the cooling circuit is reversed, a countercurrent heat exchanger becomes a cocurrent heat exchanger with reduced efficiency and an increased mean temperature difference between refrigerant and water or Air. This reduces the coefficient of performance of the heat pump in one of the two operating modes. Reversible heating heat pumps are therefore generally optimized for either heating or cooling operation and do not achieve optimum coefficients of performance in the other operating mode.

DE 12 29 558 B beschreibt eine Wärmepumpe mit einem ersten und zweiten Wärmetauscher, welche jeweils als Verflüssiger oder Verdampfer betrieben werden können. DE 12 29 558 B describes a heat pump with a first and second heat exchanger, which can each be operated as a condenser or evaporator.

US 6 990 826 B1 zeigt eine Wärmepumpe mit zwei Wärmetauschern, welche jeweils als Verdampfer und Verflüssiger betrieben werden können. US 6,990,826 B1 shows a heat pump with two heat exchangers, each of which can be operated as an evaporator and condenser.

WO 02/ 053 399 A1 zeigt eine Wärmepumpe mit einem ersten und zweiten Wärmetauscher, welche jeweils als Verdampfer oder Verflüssiger betrieben werden können.WO 02/053 399 A1 shows a heat pump with a first and second heat exchanger, which can each be operated as an evaporator or condenser.

JP 2001 - 304 714 A zeigt eine Wärmepumpe mit einem Verdampfer und einem Verflüssiger. JP 2001 - 304 714 A shows a heat pump with an evaporator and a condenser.

EP 0 019 736 A2 zeigt eine Wärmepumpe mit einem Verdampfer und einem Verflüssiger. EP 0 019 736 A2 shows a heat pump with an evaporator and a condenser.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmepumpenvorrichtung vorzusehen, die effektiv sowohl im Heiz- als auch im Kühlbetrieb arbeiten kann.It is therefore an object of the invention to provide a heat pump device which can operate effectively in both heating and cooling modes.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb einer Luft/Wasser-Wärmepumpe gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method for operating an air / water heat pump according to claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further refinements of the invention are the subject of the subclaims.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

  • 1 zeigt eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 zeigt eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
  • 3 zeigt eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing.
  • 1 shows a heat pump device according to a first embodiment,
  • 2 shows a heat pump device according to a second embodiment, and
  • 3 shows a heat pump device according to a third embodiment.

1 zeigt eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Wärmepumpe weist einen Verdichter 10, einen ersten Wärmetauscher 20 als Verflüssiger, einen zweiten Wärmetauscher 30 als Verdampfer, ein Expansionsventil 40 und ein erstes und zweites Umschaltventil 50, 60 auf. Durch das Vorsehen der beiden Umschaltventile 50, 60 kann der zweite Wärmetauscher (Verdampfer) 30 und der erste Wärmetauscher (Verflüssiger) 20 sowohl beim Heizen als auch beim Kühlen im Gegenstrom betrieben werden. Die beiden Umschaltventile 50, 60 sind dabei derart angeordnet, dass der erste Wärmetauscher (Verflüssiger) 20, das Expansionsventil 40, der zweite Wärmetauscher (Verdampfer) 30 und der Verdichter 10 parallel zwischen dem ersten und zweiten Umschaltventil 50, 60 gekoppelt sind. Die beiden Umschaltventile sind vorzugsweise als ein 4-2-Wege-Umschaltventil ausgeführt. 1 shows a heat pump device according to a first embodiment. The heat pump has a compressor 10, a first heat exchanger 20 as a condenser, a second heat exchanger 30 as an evaporator, an expansion valve 40 and a first and second switchover valve 50, 60. By providing the two switching valves 50, 60, the second heat exchanger (evaporator) 30 and the first heat exchanger (condenser) 20 can be operated in countercurrent for both heating and cooling. The two switching valves 50, 60 are arranged in such a way that the first heat exchanger (condenser) 20, the expansion valve 40, the second heat exchanger (evaporator) 30 and the compressor 10 are coupled in parallel between the first and second switching valves 50, 60. The two switching valves are preferably designed as a 4-2-way switching valve.

Durch die Anordnung der beiden Umschaltventile 50, 60 kann erreicht werden, dass der Verdampfer und der Verflüssiger sowohl im Heizbetrieb als auch im Kühlbetrieb im Gegenstrom betrieben werden können, was eine effizientere Wärmeübertragung sowohl im Verdampfer als auch im Verflüssiger ermöglicht. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Wärmepumpenvorrichtung in einem Heizbetrieb geschaltet. Somit ist der Verdichter 10 mit dem ersten Wärmetauscher (Verflüssiger) 20, der erste Wärmetauscher 20 mit dem Expansionsventil 40, das Expansionsventil 40 mit dem zweiten Wärmetauscher (Verdampfer) 30 und der zweite Wärmetauscher 30 mit dem Verdichter 10 gekoppelt.The arrangement of the two switching valves 50, 60 can ensure that the Ver The steamer and the condenser can be operated in countercurrent in both heating and cooling mode, which enables more efficient heat transfer both in the evaporator and in the condenser. According to the first exemplary embodiment, the heat pump device is switched to a heating mode. The compressor 10 is thus coupled to the first heat exchanger (condenser) 20, the first heat exchanger 20 to the expansion valve 40, the expansion valve 40 to the second heat exchanger (evaporator) 30 and the second heat exchanger 30 to the compressor 10.

In der Heizbetriebsart sind die beiden Umschaltventile 50, 60 derart geschaltet, dass das verdichtete Kältemittel von dem Verdichter 10 zu dem Verflüssiger und von dem Verflüssiger über das Expansionsventil 40 zu dem zweiten Wärmetauscher (Verdampfer) 30 und von dem zweiten Wärmetauscher (Verdampfer) 30 zurück zu dem Verdichter 10 fließen kann.In the heating mode, the two switching valves 50, 60 are switched such that the compressed refrigerant from the compressor 10 to the condenser and from the condenser via the expansion valve 40 to the second heat exchanger (evaporator) 30 and back from the second heat exchanger (evaporator) 30 can flow to the compressor 10.

2 zeigt eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In 2 ist die Wärmepumpenvorrichtung im Kühlbetrieb gezeigt. Der Aufbau der Wärmepumpenvorrichtung gemäß 2 entspricht dem Aufbau der Wärmepumpenvorrichtung gemäß 1. Der Unterschied zwischen der Wärmepumpenvorrichtung gemäß 2 und der Wärmepumpenvorrichtung gemäß 1 besteht darin, dass die beiden Umschaltventile 50, 60 anders geschaltet sind, um einen Kühlbetrieb zu ermöglichen. Gemäß 2 fließt das Kältemittel von dem Verdichter 10 zu dem zweiten Wärmetauscher (Verflüssiger) 30, von dem zweiten Wärmetauscher (Verflüssiger) 30 zu dem Expansionsventil 40, und von dort zu dem ersten Wärmetauscher (Verdampfer) 20 und schließlich wieder zurück zu dem Verdichter 10. Durch die Ausgestaltung der beiden Umschaltventile 50, 60 kann somit erreicht werden, dass auch in dem Kühlbetrieb, d. h. wenn der Kältekreislauf umgekehrt wird, sowohl der Verflüssiger als auch der Verdampfer im Gegenstrom betrieben werden können. 2 shows a heat pump device according to a second embodiment. In 2 the heat pump device is shown in cooling mode. The structure of the heat pump device according to 2 corresponds to the structure of the heat pump device according to 1 . The difference between the heat pump device according to 2 and the heat pump device according to 1 consists in that the two switching valves 50, 60 are switched differently in order to enable cooling operation. According to 2 the refrigerant flows from the compressor 10 to the second heat exchanger (condenser) 30, from the second heat exchanger (condenser) 30 to the expansion valve 40, and from there to the first heat exchanger (evaporator) 20 and finally back to the compressor 10 the design of the two switching valves 50, 60 can thus be achieved that both the condenser and the evaporator can be operated in countercurrent even in the cooling mode, ie when the cooling circuit is reversed.

Der in 2 gezeigte Kältekreislauf kann ebenfalls zur Kreisumkehrabtauung einer Luft/Wasser-Wärmepumpe verwendet werden.The in 2 The refrigeration circuit shown can also be used for reverse cycle defrosting of an air / water heat pump.

3 zeigt eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Aufbau der Wärmepumpenvorrichtung gemäß 3 entspricht dem Aufbau der Wärmepumpenvorrichtung gemäß 1 oder 2. Der Unterschied zwischen der Wärmepumpenvorrichtung gemäß 3 und den Wärmepumpenvorrichtungen gemäß 1 oder 2 besteht darin, dass die beiden Umschaltventile 50, 60 abgeschaltet sind. Gemäß 3 kann das Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher (Verdampfer) 20 zu dem zweiten Wärmetauscher (Verflüssiger) 30 und von dem zweiten Wärmetauscher (Verflüssiger) 30 über das Umschaltventil 50 wieder zurück zu dem Verdichter 10 fließen. Das Kältemittel in dem ersten Wärmetauscher (Verdampfer) 20 kann über das Umschaltventil 50 zu dem Expansionsventil 40 und wiederum über das Umschaltventil 60 zu dem ersten Wärmetauscher (Verdampfer) 20 fließen. Somit ist der Kältekreis in zwei separate Kreisläufe aufgeteilt worden. 3 shows a heat pump device according to a third embodiment. The structure of the heat pump device according to 3 corresponds to the structure of the heat pump device according to 1 or 2 . The difference between the heat pump device according to 3 and the heat pump devices according to 1 or 2 consists in the two switching valves 50, 60 being switched off. According to 3 the refrigerant can flow from the first heat exchanger (evaporator) 20 to the second heat exchanger (condenser) 30 and from the second heat exchanger (condenser) 30 via the switching valve 50 back to the compressor 10. The refrigerant in the first heat exchanger (evaporator) 20 can flow via the switching valve 50 to the expansion valve 40 and in turn via the switching valve 60 to the first heat exchanger (evaporator) 20. The refrigeration circuit has thus been divided into two separate circuits.

In 3 ist eine Situation gezeigt, bei der der Verdampfer einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mittels Heißgasabtauung abgetaut wird.In 3 a situation is shown in which the evaporator of an air / water heat pump is defrosted using hot gas defrosting.

Die Wärmepumpenvorrichtung gemäß 2 stellt ebenfalls eine Betriebsart zur Kreisumkehrabtauung dar. Die Kreisumkehrabtauung ist gegenüber der Heißgasabtauung die energetisch effizientere Form, luftbeaufschlagte Verdampfer zu enteisen, da hier anteilig Wärme zum Abtauen genutzt wird, die mit einer Leistungszahl größer 1 erzeugt wurde. Diese Wärme wird z.B. bei Luft/Wasser-Wärmepumpen durch Wasser bereitgestellt. Kritisch ist der Zustand, wenn bei der Kreisumkehrabtauung das Wasser bis in die Nähe des Gefrierpunktes abgekühlt wird. In diesem Fall muss die Abtauung beendet werden.The heat pump device according to 2 is also an operating mode for circular defrosting. Compared to hot gas defrosting, circular defrosting is the energetically more efficient form of defrosting air-charged evaporators, as part of the heat is used for defrosting, which was generated with a coefficient of performance greater than 1. In air / water heat pumps, for example, this heat is provided by water. The situation is critical if the water is cooled down to around the freezing point during reverse cycle defrosting. In this case the defrost must be stopped.

Die Abtauung wird vorrangig durch die Kreisumkehr vorgenommen. Durch die Möglichkeit beide Abtauverfahren anwenden zu können, kann wenn sich während der Kreisumkehrabtauung Betriebszustände ergeben, bei denen der Verflüssiger (Verdampfer während des Abtauens) droht einzufrieren, das Abtauen des luftbeaufschlagten Verdampfers (während des Abtauens Verflüssiger) durch die Heißgasabtauung fortgesetzt werden. Damit ist ein störungsfreier und energetisch effizienter Abtaubetrieb gewährleistet.Defrosting is primarily carried out by reversing the circle. Due to the possibility of using both defrosting methods, if operating conditions arise during the reverse cycle defrosting in which the condenser (evaporator during defrosting) threatens to freeze, the defrosting of the air-charged evaporator (during defrosting of the condenser) can be continued by the hot gas defrosting. This ensures trouble-free and energetically efficient defrosting.

Wenn zeotropes Kältemittel bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe verwendet wird, dann bildet sich bedingt durch die niedrigere Temperatur des Kältemittels am Verdampfereintritt verhältnismässig mehr Eis oder Reif an der Luftaustrittsseite des Verdampfers. Wenn der Verdampfer während des Abtauens als Kreuzgegenströmer anstelle eines Kreuzgleichströmers geschaltet wird, kann eine verbesserte Abtauung vorgesehen werden. In einem derartigen Fall tritt das Heißgas mit der höchsten Temperatur an der Stelle in den Verdampfer, wo die größte Eisbildung bzw. Reifbildung auftritt.If zeotropic refrigerant is used in an air / water heat pump, then, due to the lower temperature of the refrigerant at the evaporator inlet, relatively more ice or frost will form on the air outlet side of the evaporator. If the evaporator is switched as a cross-counterflow instead of a cross-flow during defrosting, improved defrosting can be provided. In such a case, the hot gas with the highest temperature enters the evaporator at the point where the greatest ice formation or frost formation occurs.

Claims (8)

Verfahren zum Betrieb einer Luft/Wasser-Wärmepumpe, welche einen Verdichter (10), einen von Wasser durchströmten ersten Wärmetauscher (20), ein Expansionsventil (40), einen mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) und ein erstes und zweites Umschaltventil (50, 60) aufweist, wobei das erste und zweite Umschaltventil (50, 60) in wenigstens einer ersten und einer zweiten Betriebsart der Wärmepumpenvorrichtung derart schaltbar sind, dass der Verdichter (10), der von Wasser durchströmte erste Wärmetauscher (20), das Expansionsventil (40) und der mit Luft beaufschlagte zweite Wärmetauscher (30) jeweils an ihrem ersten Ende mit dem ersten Umschaltventil (50) und an ihrem zweiten Ende mit dem zweiten Umschaltventil (60) koppelbar sind, mit den Schritten: in der ersten Betriebsart Heizen, Schalten des ersten und des zweiten Umschaltventils (50, 60) derart, dass der von Wasser durchströmte erste Wärmetauscher (20) als Verflüssiger an seinem ersten Ende mit dem Verdichter (10) und an seinem zweiten Ende mit dem Expansionsventil (40) gekoppelt ist wobei das verdichtete Kältemittel von dem Verdichter (10) zu dem ersten Wärmetauscher (20) und von dem ersten Wärmetauscher (20) über das Expansionsventil (40) zu dem mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) und von dem mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) zurück zu dem Verdichter (10) fließt, in der zweiten Betriebsart Kreisumkehrabtauung, Schalten des ersten und zweiten Umschaltventils (50, 60) derart, dass der erste Wärmetauscher (20) als Verdampfer mit seinem ersten Ende mit dem Expansionsventil (40) und mit seinem zweiten Ende mit dem Verdichter (10) gekoppelt ist, wobei das Kältemittel in der zweiten Betriebsart Kreisumkehrabtauung von dem Verdichter (10) zu dem mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) als Verflüssiger, von dem mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) zu dem Expansionsventil (40), und von dort zu dem ersten Wärmetauscher (20) als Verdampfer und schließlich wieder zurück zu dem Verdichter (10) fließt, und wobei die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den mit Luft beaufschlagten zweiten Wärmetauscher (30) und die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den von Wasser durchströmten ersten Wärmetauscher (20) sowohl in der ersten Betriebsart Heizen als auch in der zweiten Betriebsart Kreisumkehrabtauung jeweils gleich ist, wobei durch das Vorsehen der beiden Umschaltventile (50, 60), der mit Luft beaufschlagte zweite Wärmetauscher (30) und der von Wasser durchströmte erste Wärmetauscher (20) sowohl beim Heizen als auch bei der Kreisumkehrabtauung im Gegenstrom betrieben werden, wozu die beiden Umschaltventile (50, 60) dabei derart angeordnet sind, dass der erste von Wasser durchströmte Wärmetauscher (20), das Expansionsventil (40), der zweite von Luft durchströmte Wärmetauscher (30) und der Verdichter (10) parallel zwischen dem ersten und zweiten Umschaltventil (50, 60) gekoppelt sind.Method for operating an air / water heat pump which has a compressor (10), a first heat exchanger (20) through which water flows, an expansion valve (40), a second heat exchanger (30) acted upon by air and an ers tes and second switching valve (50, 60), the first and second switching valve (50, 60) being switchable in at least a first and a second operating mode of the heat pump device in such a way that the compressor (10), the first heat exchanger ( 20), the expansion valve (40) and the air-loaded second heat exchanger (30) can each be coupled at their first end to the first switchover valve (50) and at their second end to the second switchover valve (60), with the steps: in the first heating mode, switching the first and the second switching valve (50, 60) in such a way that the first heat exchanger (20) through which water flows as a condenser at its first end with the compressor (10) and at its second end with the expansion valve ( 40), the compressed refrigerant being coupled from the compressor (10) to the first heat exchanger (20) and from the first heat exchanger (20) via the expansion valve (40) to the one with air ft pressurized second heat exchanger (30) and from the second heat exchanger (30) pressurized with air flows back to the compressor (10), in the second reverse cycle defrosting mode, switching the first and second switching valves (50, 60) in such a way that the first heat exchanger (20) is coupled as an evaporator with its first end to the expansion valve (40) and with its second end to the compressor (10), the refrigerant in the second operating mode reverse cycle defrosting from the compressor (10) to the second heat exchanger acted upon with air (30) as a condenser, from the air-pressurized second heat exchanger (30) to the expansion valve (40), and from there to the first heat exchanger (20) as an evaporator and finally back again to the compressor (10), and the Direction of flow of the refrigerant through the second heat exchanger (30) exposed to air and the direction of flow of the refrigerant through the first through which water flows en heat exchanger (20) is the same both in the first heating mode and in the second reverse cycle defrosting mode, with the provision of the two switching valves (50, 60), the second heat exchanger (30) exposed to air and the first heat exchanger through which water flows Heat exchangers (20) are operated in countercurrent for both heating and reverse defrosting, for which the two switching valves (50, 60) are arranged in such a way that the first heat exchanger (20) through which water flows, the expansion valve (40), the second the heat exchanger (30) through which air flows and the compressor (10) are coupled in parallel between the first and second switching valve (50, 60). Verfahren nach Anspruch 1, mit den Schritten: in einer dritten Betriebsart Kühlen, Schalten des ersten und zweiten Umschaltventils (50, 60) derart, dass der erste Wärmetauscher (20) als Verdampfer mit seinem ersten Ende mit dem Expansionsventil (40) und mit seinem zweiten Ende mit dem Verdichter (10) gekoppelt ist, wobei das Kältemittel in der dritten Betriebsart Kühlen von dem Verdichter (10) zu dem zweiten Wärmetauscher (30) als Verflüssiger, von dem zweiten Wärmetauscher (30) zu dem Expansionsventil (40), und von dort zu dem ersten Wärmetauscher (20) als Verdampfer und schließlich wieder zurück zu dem Verdichter (10) fließt.Procedure according to Claim 1 , with the steps: in a third cooling mode, switching the first and second switching valve (50, 60) such that the first heat exchanger (20) as an evaporator with its first end with the expansion valve (40) and with its second end with the Compressor (10) is coupled, the refrigerant in the third cooling mode from the compressor (10) to the second heat exchanger (30) as a condenser, from the second heat exchanger (30) to the expansion valve (40), and from there to the first heat exchanger (20) as an evaporator and finally flows back to the compressor (10). Verfahren nach Anspruch 1, mit den Schritten: in einer vierten Betriebsart Heißgasabtauung, schalten des ersten und zweiten Umschaltventils (50, 60) derart, dass das Kältemittel von dem ersten Wärmetauscher (20) über das zweite Umschaltventil (60) über das Expansionsventil (40) zum ersten Umschaltventil (50) und wieder zurück zum ersten Wärmetauscher (20) fließt, wobei das Kältemittel vom Verdichter (10) über das zweite Umschaltventil (60) zum zweiten Wärmetauscher (30) und über das erste Umschaltventil (50) wieder zurück zum Verdichter (10) fließt.Procedure according to Claim 1 , with the steps: in a fourth operating mode hot gas defrosting, switching the first and second switching valve (50, 60) in such a way that the refrigerant from the first heat exchanger (20) via the second switching valve (60) via the expansion valve (40) to the first switching valve (50) and back to the first heat exchanger (20), the refrigerant flowing from the compressor (10) via the second switching valve (60) to the second heat exchanger (30) and via the first switching valve (50) back to the compressor (10) flows. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel ein zeotropes Kältemittel verwendet wird.Procedure according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that a zeotropic refrigerant is used as the refrigerant. Verfahren zum Betrieb einer Luft-Wasser-Wärmepumpe nach Anspruch 1, wobei der zweite Wärmetauscher (30) während der zweiten Betriebsart Kreisumkehrabtauung als Kreuzgegenströmer geschaltet wird.Method for operating an air-to-water heat pump according to Claim 1 , wherein the second heat exchanger (30) is switched as a cross countercurrent during the second reverse cycle defrosting mode. Verfahren nach Anspruch 3, wobei Heißgas mit der höchsten Temperatur an der Stelle in den zweiten Wärmetauscher (30) eintritt, wo die größte Eisbildung bzw. Reifbildung auftritt.Procedure according to Claim 3 , wherein hot gas with the highest temperature enters the second heat exchanger (30) at the point where the greatest ice formation or frost formation occurs. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in der zweiten Betriebsart Kreisumkehrabtauung anteilig Wärme zum Abtauen genutzt wird, die mit einer Leistungszahl größer 1 erzeugt wurde, diese Wärme mit der Luft/Wasser-Wärmepumpe durch Wasser bereitgestellt wird, wobei die Kreisumkehrabtauung beendet wird, wenn das Wasser bis in die Nähe des Gefrierpunktes abgekühlt ist.Procedure according to Claim 1 , whereby in the second operating mode reverse defrosting is partly used for defrosting, which was generated with a coefficient of performance greater than 1, this heat is provided with the air / water heat pump by water, whereby the circular defrosting is ended when the water comes close has cooled down from freezing point. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 7, wobei die Abtauung vorrangig durch die zweite Betriebsart Kreisumkehr vorgenommen wird, wobei wenn der zweite Wärmetauscher (30), der als Verflüssiger arbeitet, während des Abtauens arbeitet, droht einzufrieren, das Abtauen des luftbeaufschlagten zweiten Wärmetauschers (30), der während des Abtauens als Verflüssiger arbeitet, durch eine vierte Betriebsart Heißgasabtauung fortgesetzt wird.Method according to one of the Claims 3 or 7th , the defrosting being carried out primarily by the second operating mode reverse cycle, whereby if the second heat exchanger (30), which works as a condenser, is working during the defrosting, there is a risk of freezing, the defrosting of the air-charged second heat exchanger (30), which takes place during the Defrosting works as a condenser, hot gas defrosting is continued by a fourth operating mode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020174619A1 (en) * 2019-02-27 2020-09-03 三菱電機株式会社 Air conditioning device
CN110686424A (en) * 2019-10-23 2020-01-14 陈希禄 Energy storage air conditioner

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1229558B (en) 1962-08-30 1966-12-01 Herbert Bachl Dr Ing Heat pump system for the simultaneous generation of storable useful heat and cold, with air as the working medium
EP0019736A2 (en) 1979-05-29 1980-12-10 Carrier Corporation Heat pump system
JP2001304714A (en) 2000-04-19 2001-10-31 Daikin Ind Ltd Air conditioner using co2 refrigerant
WO2002053399A1 (en) 2000-12-28 2002-07-11 Robert Bosch Gmbh System and method for cooling or heating
US6990826B1 (en) 2005-04-05 2006-01-31 Carrier Corporation Single expansion device for use in a heat pump

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1229558B (en) 1962-08-30 1966-12-01 Herbert Bachl Dr Ing Heat pump system for the simultaneous generation of storable useful heat and cold, with air as the working medium
EP0019736A2 (en) 1979-05-29 1980-12-10 Carrier Corporation Heat pump system
JP2001304714A (en) 2000-04-19 2001-10-31 Daikin Ind Ltd Air conditioner using co2 refrigerant
WO2002053399A1 (en) 2000-12-28 2002-07-11 Robert Bosch Gmbh System and method for cooling or heating
US6990826B1 (en) 2005-04-05 2006-01-31 Carrier Corporation Single expansion device for use in a heat pump

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