DE102022201790A1 - Method and device for tempering a room to be tempered - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums (5) mit einer Raumbegrenzung (20), die den zu temperierenden Raum von einer Umgebung (21) trennt, mit: einem Primär-Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer (4), einem Verflüssiger (2), einem Verdichter (1) und einem Expansionsorgan (3), wobei der Primär-Wärmepumpenkreis ein natürliches, wie z. B. entflammbares Primär-Arbeitsfluid aufweist, wobei der Verdampfer (4), der Verflüssiger (2), der Verdichter (1) und das Expansionsorgan (3) außerhalb des zu temperierenden Raums angeordnet sind; und einem Sekundärkreis, der mit dem Verdampfer (4) oder dem Verflüssiger (2) über einen Wärmeübertrager (7) thermisch gekoppelt ist und fluidisch entkoppelt ist und ein Temperierungselement (14) aufweist, das in dem zu temperierenden Raum (5) angeordnet ist, und das mit dem Wärmeübertrager (7) durch eine Leitungsanordnung (15a, 15b) verbunden ist, die ein Sekundärfluid aufweist, das sich von dem Primär-Arbeitsfluid unterscheidet, wobei die Leitungsanordnung (15a, 15b) die Raumbegrenzung (20) durchdringt.Device for tempering a room (5) to be tempered with a room boundary (20) which separates the room to be tempered from an environment (21), with: a primary heat pump circuit with an evaporator (4), a condenser (2), a Compressor (1) and an expansion device (3), wherein the primary heat pump circuit is a natural, such as. B. has flammable primary working fluid, wherein the evaporator (4), the condenser (2), the compressor (1) and the expansion element (3) are arranged outside of the room to be temperature-controlled; and a secondary circuit which is thermally coupled to the evaporator (4) or the condenser (2) via a heat exchanger (7) and is fluidically decoupled and has a temperature control element (14) which is arranged in the space (5) to be temperature-controlled, and which is connected to the heat exchanger (7) by a line arrangement (15a, 15b) having a secondary fluid which differs from the primary working fluid, the line arrangement (15a, 15b) penetrating the space boundary (20).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Temperieren eines zu temperierenden Raums und insbesondere auf eine Kälteerzeugung oder Wärmeerzeugung und -Verteilung bei mobilen oder stationären Kälteanwendungen.The present invention relates to the tempering of a room to be tempered and in particular to refrigeration or heat generation and distribution in mobile or stationary refrigeration applications.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren und Vorrichtungen für die Kälteerzeugung oder Wärmeerzeugung und -Verteilung bei mobilen Kälteanwendungen oder Wärmeanwendungen und ist einsetzbar bei straßengebundenen Motorwagen bzw. Anhängern oder Aufliegern mit einem Kühlaufbau oder einem Heizaufbau, einem schienen- oder seegebundenen gekühlten oder geheizten Aufbau oder einem Container, oder aber allgemein bei zu temperierenden Räumen in Luft- oder Klimatechnikanwendungen, welche z. B. mittels einer Kompressionskältemaschine gekühlt oder geheizt werden.In particular, the present invention relates to methods and devices for refrigeration or heat generation and distribution in mobile refrigeration applications or heat applications and can be used in road-bound motor vehicles or trailers or semi-trailers with a refrigerated structure or a heated structure, a rail or sea-bound cooled or heated structure or a container, or generally in rooms to be tempered in ventilation or air conditioning applications, which z. B. be cooled or heated by a compression chiller.

Weiterhin ist diese Erfindung auch einsetzbar im Bereich der Komfortklimatisierung bei mobilen Anwendungen wie Omnibussen oder schienengebundenen Personenwagen des Bahnverkehrs. Prinzipiell ist aus rein technischer Sicht eine Einschränkung auf diese Bereiche aber nicht erforderlich, da auch bei stationären Anwendungen die hier beschriebenen Lösungen ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden können.Furthermore, this invention can also be used in the field of comfort air conditioning in mobile applications such as buses or rail-bound passenger cars in rail traffic. In principle, however, from a purely technical point of view, a restriction to these areas is not necessary, since the solutions described here can also be used advantageously in stationary applications.

Die Kompressionskältemaschine stellt die häufigste Bauform von Kältemaschinen dar. Diese Bauform nutzt den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme beim Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu gasförmig, bzw. von gasförmig zu flüssig. Bei einer Kompressionskältemaschine wird ein Kältemittel mit geeigneten thermodynamischen Stoffeigenschaften in einem geschlossenen Kreislauf bewegt, wie es in 2a dargestellt ist Dabei erfährt es nacheinander und wiederkehrend die verschiedenen Aggregatzustandsänderungen. Das gasförmige Kältemittel wird zunächst durch einen Kompressor 1 komprimiert (verdichtet). Im folgenden Wärmeübertrager 2 (Verflüssiger oder Wärmesenke des Prozesses) wird es unter Wärmeabgabe kondensiert (verflüssigt). Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel zur Druckabsenkung über ein Expansionsorgan 3, z.B. ein Expansionsventil oder im einfachsten Fall eine Blende oder ein Kapillarrohr, auf den Verdampfungsdruck entspannt. Es kühlt sich dabei ab. Im nachgeschalteten zweiten Wärmeübertrager 4 (Verdampfer, oder Wärmequelle des Prozesses) verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur (Verdampfungskühlung). Die hierbei aufgenommene Wärme stellt die genutzte Kälte der Kälteanlage dar. Der aufgenommene Wärmestrom wird als Kälteleistung bezeichnet. Der Verdampfer befindet sich daher vorteilhaft direkt im Kühlaufbau, im Kühlcontainer oder allgemein im zu kühlenden geschlossenen Raum 5 der Anwendung, um Wärmeübertragungsverluste gering zu halten indem das Kühlgut möglichst in direkten Kontakt mit der Wärmequelle gebracht wird. Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen. Der Prozess muss von außen durch Zufuhr von mechanischer Arbeit (Antriebsleistung) über den Kompressor in Gang gehalten werden. Das Kältemittel nimmt eine Wärmeleistung auf einem niedrigen Temperaturniveau auf und gibt sie unter Zuführung von technischer Arbeit auf einem höheren Temperaturniveau meist an die Umgebung ab. Der identische, beschriebene Prozess wird als Wärmepumpenprozess bezeichnet, wie es in 2b dargestellt ist, wenn statt einer Kälteleistung beziehungsweise Energie, die dem Verdampfer zugeführt wird, die Verflüssigerwärme genutzt werden soll, die der Verflüssiger des Systems abgibt. In der vorliegenden Anwendung ergibt sich dadurch die Möglichkeit bei geeigneter Prozessführung und Anordnung der Komponenten der Anlage dem beschriebenen Aufbau, beziehungsweise dem geschlossenen Innenraum der Anwendung Energie in Form von Wärme zu Heizzwecken zuzuführen. Eine der Möglichkeiten, dies zu erreichen, besteht darin, den druckseitigen Ausgang des Verdichters mit dem Wärmeübertrager, der sich im geschlossenen Aufbau befindet, derart zu verbinden, dass dieser sich im Betrieb der Anlage aufheizt. Die übrigen Komponenten erfüllen dann ihre Funktion entsprechend dem beschriebenen Anwendungsprozess zur Kälteerzeugung. Ebenfalls lässt sich durch die Wärmezufuhr ein effizientes Abtauen beziehungsweise Enteisen des Wärmeübertragers im geschlossenen Raum erreichen, die entweder zeitgesteuert oder auch bedarfsgeregelt sein kann.The compression refrigeration machine is the most common type of refrigeration machine. This type uses the physical effect of the evaporation heat when changing the state of aggregation from liquid to gaseous or from gaseous to liquid. In a compression refrigeration machine, a refrigerant with suitable thermodynamic material properties is moved in a closed circuit, as shown in 2a is shown It experiences successive and recurring changes in the physical state. The gaseous refrigerant is first compressed (compressed) by a compressor 1 . In the following heat exchanger 2 (condenser or heat sink of the process) it is condensed (liquefied) with the release of heat. The liquefied refrigerant is then expanded to the evaporation pressure via an expansion element 3, for example an expansion valve or, in the simplest case, an orifice plate or a capillary tube, in order to reduce the pressure. It cools down. In the downstream second heat exchanger 4 (evaporator, or heat source of the process), the refrigerant evaporates while absorbing heat at a low temperature (evaporative cooling). The heat absorbed here represents the cold used by the refrigeration system. The heat flow absorbed is referred to as the cooling capacity. The evaporator is therefore advantageously located directly in the refrigerated superstructure, in the refrigerated container or generally in the closed space 5 of the application to be cooled, in order to keep heat transfer losses low by bringing the refrigerated goods into direct contact with the heat source as far as possible. The cycle can now start all over again. The process must be kept going from outside by supplying mechanical work (drive power) via the compressor. The refrigerant absorbs a heat output at a low temperature level and usually releases it to the environment at a higher temperature level while doing technical work. The identical process described is referred to as the heat pump process, as shown in 2 B is shown when instead of a cooling capacity or energy that is supplied to the evaporator, the condenser heat is to be used, which the condenser of the system emits. In the present application, this results in the possibility, with suitable process control and arrangement of the components of the system, to supply energy in the form of heat for heating purposes to the described structure or the closed interior of the application. One of the ways to achieve this is to connect the pressure-side outlet of the compressor with the heat exchanger, which is located in the closed structure, in such a way that it heats up during operation of the system. The other components then fulfill their function in accordance with the described application process for refrigeration. Efficient defrosting or de-icing of the heat exchanger in the closed space can also be achieved through the supply of heat, which can be either time-controlled or demand-controlled.

Der Kältemittelkreislauf besteht im Wesentlichen aus den vier Bauelementen: Kompressor 1, Verflüssiger 2, Expansionsorgan 3 und Verdampfer 4. Bei einer einstufigen oder mehrstufigen Kälteanlage wird generell zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite unterschieden. Die Hochdruckseite reicht von der Druckseite des Verdichters bis zum Eintritt des Kältemittels in das Expansionsorgan. Die Niederdruckseite umfasst den Teil des Kältemittelkreislaufs vom Austritt des Kältemittels aus dem Expansionsorgan bis zum Verdichtereintritt. Dies gilt genauso auch für den Fall, dass der Kältemittelkreislauf als Wärmepumpe betrieben wird, d.h., dass nicht die Kälteleistung des Verdampfers genutzt wird, sondern die Wärmeleistung, die der Verflüssiger bereitstellt. Diese Wärmeleistung kann, wie beschrieben, zum Aufheizen der Anwendung oder zum Abtauen des Verdampfers genutzt werden.The refrigerant circuit essentially consists of four components: compressor 1, condenser 2, expansion device 3 and evaporator 4. In a single-stage or multi-stage refrigeration system, a distinction is generally made between the high-pressure and low-pressure sides. The high-pressure side extends from the pressure side of the compressor to where the refrigerant enters the expansion device. The low-pressure side includes the part of the refrigerant circuit from the outlet of the refrigerant from the expansion device to the compressor inlet. This also applies if the refrigerant circuit is operated as a heat pump, i.e. the cooling capacity of the evaporator is not used, but rather the heat capacity provided by the condenser. As described, this heat output can be used to heat up the application or to defrost the evaporator.

Das im Kreisprozess im Kreislauf eingesetzte Kältemittel soll unabhängig von der Anwendung die Umwelt so wenig wie möglich belasten, kostengünstig und besonders energieeffizient sein. Ein wesentliches Maß für die umweltschädigende Wirkung eines Kältemittels ist sein Treibhauspotential, das auch als GWP (Global Warming Potential) bezeichnet wird. Dieser Wert wird für Kältemittel in Relation zum GWP-Wert von CO2 (Kohlendioxid) angegeben. CO2 hat per Definition einem GWP-Wert von 1. Bei den häufig als Kältemittel eingesetzten F-Gasen kann das Treibhauspotential Werte von mehreren Tausend aufweisen. Das wiederum bedeutet, dass ein Kilogramm F-Gas, das bei seiner Herstellung, Verwendung oder Entsorgung in die Atmosphäre gelangt ist, dem Treibhauseffekt von mehreren Tonnen CO2 entsprechen kann.The refrigerant used in the cycle should have as little impact on the environment as possible, regardless of the application, and it should be economical be efficient and particularly energy-efficient. An essential measure of the environmentally damaging effect of a refrigerant is its greenhouse potential, which is also known as GWP (Global Warming Potential). This value is given for refrigerants in relation to the GWP value of CO 2 (carbon dioxide). By definition, CO 2 has a GWP value of 1. With the F-gases frequently used as refrigerants, the global warming potential can have values of several thousand. This in turn means that one kilogram of F-gas released into the atmosphere during its production, use or disposal can be equivalent to the greenhouse effect of several tons of CO 2 .

Die wichtigsten Bestandteile von F-Gasen sind Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluor. F-Gase zersetzen sich oft nur sehr langsam und verbleiben, einmal freigesetzt, mitunter hunderte oder mehrere tausend Jahre in unserer Atmosphäre. Unabhängig von ihrer Verweildauer und der Höhe des Treibhauspotentials entstehen beim Abbau der F-Gase Zerfallsprodukte. Diese Stoffe, wie Trifluoressigsäure oder Fluorwasserstoff, haben oft langfristige negative Auswirkungen für Mensch und Umwelt. Aus den genannten Gründen wird die Anwendung von F-Gasen als Kältemittel von der internationalen Gesetzgebung zunehmend über Regelwerke und Verordnungen eingeschränkt oder auch untersagt. Die Akzeptanz der F-Gase als Kältemittel auch durch die Verbraucher, beziehungsweise Anwender der Kältetechnik, aber auch von der Gesellschaft nimmt zunehmend ab, und es werden in der Folge von der Herstellerindustrie von Kälteanlagen und Wärmepumpen in zunehmendem Maße Alternativen zu der bisherigen kältetechnischen Technologie, die auf dem Einsatz der F-Gase basiert, gefordert.The main components of F-gases are carbon, hydrogen and fluorine. F-gases often decompose very slowly and, once released, sometimes remain in our atmosphere for hundreds or thousands of years. Irrespective of how long they remain and the extent of the greenhouse potential, decomposition products are produced when the F-gases break down. These substances, such as trifluoroacetic acid or hydrogen fluoride, often have long-term negative effects on people and the environment. For the reasons mentioned, the use of F-gases as refrigerants is increasingly restricted or even prohibited by international legislation through regulations and ordinances. The acceptance of F-gases as refrigerants, not only by consumers or users of refrigeration technology, but also by society, is decreasing, and as a result, the manufacturing industry of refrigeration systems and heat pumps is increasingly looking for alternatives to the previous refrigeration technology, based on the use of F-gases.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Konzept zum Temperieren eines zu temperierenden Raums zu schaffen.The object of the present invention is to create an improved concept for temperature control of a room to be temperature-controlled.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1, einen zu temperierenden Raum nach Patentanspruch 20, ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums nach Patentanspruch 23 oder ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums nach Patentanspruch 24 gelöst.This object is achieved by a device according to patent claim 1, a room to be tempered according to patent claim 20, a method for operating a device for tempering a room to be tempered according to patent claim 23 or a method for producing a device for tempering a room to be tempered according to patent claim 24 .

Eine Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums mit einer Raumbegrenzung, die den zu temperierenden Raum von einer Umgebung trennt, umfasst einen Primär-Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer, einem Verflüssiger, einem Verdichter und einem Expansionsorgan, wobei der Primär-Wärmepumpenkreis ein natürliches Primär-Arbeitsfluid aufweist, wobei der Verdampfer, der Verflüssiger, der Verdichter und das Expansionsorgan außerhalb des zu temperierenden Raums angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Sekundärkreis, der mit dem Verdampfer oder dem Verflüssiger über einen Wärmeübertrager thermisch gekoppelt ist und fluidisch entkoppelt ist, und der ein oder mehrere Temperierungselemente aufweist, die in dem zu temperierenden Raum angeordnet sind, und die mit dem Wärmeübertrager durch eine Leitungsanordnung verbunden sind, die ein Sekundärfluid aufweist, das sich von dem Primärfluid unterscheidet, wobei die Leitungsanordnung die Raumbegrenzung durchdringt.A device for tempering a room to be tempered with a room boundary that separates the room to be tempered from an environment, comprises a primary heat pump circuit with an evaporator, a condenser, a compressor and an expansion element, the primary heat pump circuit having a natural primary working fluid has, wherein the evaporator, the condenser, the compressor and the expansion element are arranged outside of the room to be temperature-controlled. The device also includes a secondary circuit which is thermally coupled to the evaporator or the condenser via a heat exchanger and is fluidically decoupled, and which has one or more temperature control elements which are arranged in the space to be temperature-controlled and which are connected to the heat exchanger by a line arrangement are connected having a secondary fluid different from the primary fluid, the conduit arrangement penetrating the space boundary.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass im Primär-Wärmepumpenkreis, der außerhalb des zu temperierenden Raums, also in der Umgebung des zu temperierenden Raums, angeordnet ist, ein natürliches Primär-Arbeitsfluid verwendet wird, das Eigenschaften aufweisen kann, die für einen geschlossenen Raum ungünstig sind, wie beispielsweise Brennbarkeit, wenn es von einem Organismus eingeatmet wird. Dagegen wird im Sekundärkreis ein anderes Sekundärfluid verwendet, welches für einen Organismus typischerweise unschädlich bzw. risikoarm weil nicht brennbar ist. Damit können erfindungsgemäß Primär-Arbeitsfluide und Sekundärfluide miteinander kombiniert werden, die günstige Eigenschaften für einen Kompressions- bzw. Primär-Wärmepumpenkreis einerseits und für eine Temperierung in einem zu temperierenden (geschlossenen) Raum andererseits aufweisen.The present invention is based on the finding that a natural primary working fluid is used in the primary heat pump circuit, which is outside of the room to be temperature-controlled, i.e. in the vicinity of the room to be temperature-controlled, which can have properties that are suitable for a closed space are unfavorable, such as flammability when inhaled by an organism. In contrast, another secondary fluid is used in the secondary circuit, which is typically harmless or low-risk for an organism because it is non-flammable. Thus, according to the invention, primary working fluids and secondary fluids can be combined with one another which have favorable properties for a compression or primary heat pump circuit on the one hand and for temperature control in a (closed) space to be temperature-controlled on the other.

Insbesondere die Verwendung von brennbaren Primär-Arbeitsfluiden als Beispiel eines natürlichen Kältemittels ermöglicht hohe Umweltverträglichkeit und gute energieeffiziente Eigenschaften in einem Kompressionskälte/wärme-Kreislauf. Andererseits können solche Kälte/Wärmemittel in der Regel nur mit erheblichem zusätzlichen Aufwand in geschlossenen Räumen eingesetzt werden, weil deren Brennbarkeit dies gebietet. Solche Kältemittel sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC), wie Propan (R290) oder Propen (R1270). Andere F-Gas-freie Primär-Arbeitsfluide umfassen NH3 oder NH3/DME (R723), welche zwar nur geringfügig brennbar sind, aber in geschlossenen Räumen für den menschlichen Organismus toxisch und daher nicht erwünscht sind. Ebenfalls zu dieser Gruppe an Arbeitsstoffen zur Kälteerzeugung zählen fluorierte Kohlenwasserstoffe, die aufgrund ihrer molekularen Zusammensetzung eine Entflammbarkeit aufweisen.In particular, the use of combustible primary working fluids as an example of a natural refrigerant enables high environmental compatibility and good energy-efficient properties in a compression refrigeration/heating cycle. On the other hand, such cooling/heating agents can usually only be used in closed rooms with considerable additional effort, because their flammability requires this. Such refrigerants are, for example, hydrocarbons (HC) such as propane (R290) or propene (R1270). Other F-gas-free primary working fluids include NH 3 or NH 3 /DME (R723), which are only slightly flammable, but are toxic to the human organism in closed spaces and are therefore undesirable. This group of working materials for refrigeration also includes fluorinated hydrocarbons, which are flammable due to their molecular composition.

Andererseits können im Sekundärkreis, welcher nicht zur Kälteerzeugung oder Wärmeerzeugung dient, sondern lediglich zur Kälteverteilung und Wärmeverteilung dient, unbrennbare und damit risikoarme Kälte/Wärmeträgermedien eingesetzt werden, die idealerweise beim Transport der Kälte oder Wärme einen Phasenwechsel durchlaufen. Vorzugsweise wird ein Sekundärfluid verwendet, das beim Wärmetransport seinen Aggregatszustand ändert. Dabei wird bei konstanter Temperatur Wärme aufgenommen, oder abgegeben und das Thermosyphonprinzip wird durch den Dichteunterschied zwischen Dampf und Flüssigkeit angetrieben.On the other hand, non-flammable and therefore low-risk cold/heat transfer media can be used in the secondary circuit, which is not used to generate cold or heat, but only to distribute cold and heat, which ideally undergo a phase change when transporting the cold or heat. Preferably, a secondary fluid is used that changes its state of aggregation during heat transport. Heat is absorbed or released at constant temperature and the thermosiphon principle is driven by the density difference between vapor and liquid.

Dadurch, dass die Leitungsanordnung die Raumbegrenzung durchtrennt, und dadurch, dass die Elemente des Primär-Wärmepumpenkreises einschließlich zumindest eines Teils des Wärmeübertragers außerhalb des Raums angeordnet sind, wird vermieden, dass ein natürliches, wie beispielsweise brennbares Arbeitsfluid in den geschlossenen Raum eintritt. Lediglich ein unkritisches Wärmemittel mit der zu transportierenden Wärme/Kälte tritt in den geschlossenen Raum ein und gibt dort die transportierte Wärme/Kälte über das Temperierungselement an den Raum ab. Das Temperierungselement wird typischerweise ein Sekundärfluid-Luft-Wärmeübertrager sein, während der Wärmeübertrager ein Primär-Arbeitsfluid/Sekundärfluid-Wärmeübertrager sein wird. Der Wärmeübertrager ist dann, wenn als Temperierung ein Heizen erreicht werden soll, mit dem Verflüssiger des Primär-Wärmepumpenkreises gekoppelt. Wenn jedoch als Temperierung ein Kühlen eingesetzt werden soll, dann ist der Wärmeübertrager mit dem Verdampfer des Primär-Wärmepumpenkreises thermisch gekoppelt. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen sind der Verdampfer und der Verflüssiger so ausgebildet, dass entsprechende Elemente des Primär-Wärmepumpenkreises je nach Betriebsrichtung des Kompressors beide Funktionen ausführen können.Because the line arrangement cuts through the room boundary, and because the elements of the primary heat pump circuit, including at least part of the heat exchanger, are arranged outside the room, it is avoided that a natural, such as combustible working fluid enters the closed room. Only a non-critical heating medium with the heat/cold to be transported enters the closed space and gives off the transported heat/cold to the space via the temperature control element. The tempering element will typically be a secondary fluid-air heat exchanger, while the heat exchanger will be a primary working fluid/secondary fluid heat exchanger. If heating is to be achieved as temperature control, the heat exchanger is coupled to the condenser of the primary heat pump circuit. However, if cooling is to be used as temperature control, then the heat exchanger is thermally coupled to the evaporator of the primary heat pump circuit. In preferred exemplary embodiments, the evaporator and the condenser are designed in such a way that corresponding elements of the primary heat pump circuit can perform both functions depending on the operating direction of the compressor.

Ferner kann eine Implementierung des Wärmeübertragers derart ausgebildet sein, dass der eigentliche Verdampfer bzw. Verflüssiger des Primär-Wärmepumpenkreises mit dem Primär-Arbeitsfluid-Sekundärfluid-Wärmeübertragerin Serie geschaltet ist. Alternativ kann die Funktionalität auch in einem einzigen Element integriert werden, das zum einen die Verdampfung/Verflüssigung im Primär-Wärmepumpenkreis erreicht und zum anderen eine Übertragung der Wärme bzw. Kälte von dem Primär-Wärmepumpenkreis in den Sekundärkreis bewerkstelligt. Sind der Primär-Arbeitsfluid-Sekundärfluid-Wärmeübertrager mit dem eigentlichen Verflüssiger oder Verdampfer des Primär-Wärmepumpenkreises in Serie geschaltet, so ist die Anordnung der beiden Elemente, also ob der eigentliche Verflüssiger oder Verdampfer des Primär-Wärmepumpenkreises in Flussrichtung des Primär-Arbeitsfluids vor oder nach dem Primär-Arbeitsfluid-Sekundärfluid- Wärmeübertrager angeordnet ist, oder nach diesem Element frei und nach den tatsächlichen Gegebenheiten wählbar. Sind die beiden Funktionen des Verdampfens oder Verflüssigens im Primär-Wärmepumpenkreis und die des Wärmeübertragens von einem Fluid zum anderen, während die beiden Fluide streng voneinander gekoppelt sind, in einem einzigen Element integriert, so wird dieses Element ebenfalls außerhalb des zu temperierenden Raums, also in der Umgebung, die von dem zu temperierenden Raum durch die Raumbegrenzung abgetrennt ist, angeordnet.Furthermore, an implementation of the heat exchanger can be designed in such a way that the actual evaporator or condenser of the primary heat pump circuit is connected in series with the primary-working-fluid-secondary-fluid heat exchanger. Alternatively, the functionality can also be integrated in a single element, which on the one hand achieves the evaporation/condensation in the primary heat pump circuit and on the other hand transfers the heat or cold from the primary heat pump circuit to the secondary circuit. If the primary-working-fluid-secondary-fluid heat exchanger is connected in series with the actual condenser or evaporator of the primary heat pump circuit, the arrangement of the two elements is, i.e. whether the actual condenser or evaporator of the primary heat pump circuit is in front of or behind in the direction of flow of the primary working fluid is arranged after the primary-working-fluid-secondary-fluid heat exchanger, or freely selectable after this element and according to the actual circumstances. If the two functions of evaporation or condensation in the primary heat pump circuit and that of transferring heat from one fluid to the other, while the two fluids are strictly coupled, are integrated in a single element, this element is also placed outside the room to be temperature-controlled, i.e. inside the environment, which is separated from the room to be tempered by the room boundary.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Temperierungselement ein Luft-Sekundärfluid- Wärmeübertrager mit Phasenübergang. In diesem Fall umfasst die Leitungsanordnung des Sekundärkreises einen ersten Teil, der von flüssigem Sekundärfluid durchflossen wird, und einen zweiten Teil, der vom dampfförmigen Sekundärfluid durchströmt wird. Je nach Implementierung kann der Sekundärkreis antriebslos implementiert sein, also allein nach dem Thermosyphon-Konzept, dahin gehend, dass ein Transport des Sekundärfluids im Sekundärkreis allein aufgrund der Schwerkraft und des Dichteunterschieds zwischen der Dampf- und der Flüssigkeitsphase des Sekundärfluids stattfindet. Je nach Ausführungsform kann als Unterstützung der Zirkulation des Sekundärfluids jedoch auch eine Pumpe im flüssigkeitsführenden Teil der Leitungsanordnung angeordnet sein, oder ein Ventilator im dampfführenden Teil der Leitungsanordnung.In preferred embodiments, the temperature control element is an air-secondary fluid heat exchanger with phase change. In this case, the line arrangement of the secondary circuit comprises a first part through which liquid secondary fluid flows and a second part through which vaporous secondary fluid flows. Depending on the implementation, the secondary circuit can be implemented without a drive, i.e. solely according to the thermosyphon concept, to the effect that the secondary fluid is transported in the secondary circuit solely due to gravity and the density difference between the vapor and liquid phases of the secondary fluid. Depending on the embodiment, however, a pump can also be arranged in the liquid-carrying part of the line arrangement to support the circulation of the secondary fluid, or a fan in the vapor-carrying part of the line arrangement.

Insbesondere bei Verwendung einer derartigen Unterstützung im Sekundärkreis wird es bevorzugt, eine Steuerung vorzusehen, die je nach Pumprichtung bzw. Ventilationsrichtung im Sekundärkreis dazu führt, dass während einer normalen Kühlungsanwendung im zu temperierenden Raum zu bestimmten Zeitpunkten ein Abtauen durchgeführt wird, um eine Vereisung des Temperierungselements und damit einen Verlust an Effizienz zu vermeiden. Darüber hinaus kann durch die Pumpe bzw. den Ventilator, welche über die Steuerung gesteuert werden, gleichzeitig erreicht werden, dass dann, wenn im zu temperierenden Raum eigentlich geheizt werden soll, zu ausgewählten Zeitpunkten in einen Kühlmodus übergangen wird, wenn beispielsweise eine konstante Temperatur erreicht werden soll, wenn also z. B. eine Klimatisierung über einen weiten Temperaturbereich geschaffen werden soll.In particular when using such a support in the secondary circuit, it is preferred to provide a control which, depending on the pumping direction or ventilation direction in the secondary circuit, results in defrosting being carried out at certain times during normal cooling application in the room to be temperature-controlled in order to prevent icing of the temperature-control element and thus avoid a loss of efficiency. In addition, the pump or the fan, which are controlled via the controller, can also be used to switch to a cooling mode at selected times, for example when a constant temperature is reached, when the room to be heated is actually to be heated should be, so if z. B. air conditioning is to be created over a wide temperature range.

Vorzugsweise ist die Steuerung ausgebildet, um auch im Primär-Wärmepumpenkreis die Kreislaufumkehr, die einer Umkehr der Förderrichtung des Kompressors gleichkommt zu verändern, um dann, wenn beispielsweise der Primär-Wärmepumpenkreis derart arbeitet, dass der Verdampfer mit dem Wärmeübertrager gekoppelt ist, dass also eine Kühlanwendung gefahren wird, durch Umschalten der Förderrichtung des Verdichters der Primär-Wärmepumpenkreis dahin gehend arbeitet, dass der Verdampfer zum Verflüssiger wird. Damit wird dem Wärmeübertrager Wärme zugeführt, was dazu führt, das dem zu temperierenden Raum ebenfalls Wärme zugeführt wird.The controller is preferably designed to also change the circuit reversal in the primary heat pump circuit, which is tantamount to a reversal of the conveying direction of the compressor, in order to, for example, when the primary heat pump circuit works in such a way that the evaporator is coupled to the heat exchanger, i.e. that a Cooling application is driven, by switching the conveying direction of the compressor, the primary heat pump circuit works to the effect that the evaporator becomes the condenser. Heat is thus supplied to the heat exchanger, which means that heat is also supplied to the room to be tempered.

Hat der Sekundärkreis keine Pumpe bzw. keinen Ventilator, also arbeitet er nach einem reinen Thermosyphon-Prinzip, so kann ebenfalls durch Umschalten der Förderrichtung des Kompressors oder durch die Umkehr des Kältekreislaufs z.B. mittels Ventile in dem Primär-Wärmepumpenkreis erreicht werden, dass durch entsprechende Zufuhr von Kälte oder Wärme in das zu temperierende Element von einem Kühlmodus in einen Heizmodus, z. B. zum kurzfristigen Abtauen, umgeschaltet wird, oder dass von einem „normalen“ Heizbetrieb in einen Kühlbetrieb umgeschaltet wird, z.B. zu Temperierungszwecken, etc.If the secondary circuit has no pump or fan, i.e. it works according to a pure thermosyphon principle, it can also be achieved by switching the conveying direction of the compressor or by reversing the refrigeration circuit, e.g. by means of valves in the primary heat pump circuit, that by appropriate supply of cold or heat in the element to be tempered from a cooling mode to a heating mode, e.g. g. for short-term defrosting, or that a switch is made from a "normal" heating mode to a cooling mode, e.g. for temperature control purposes, etc.

Eine Alternative zum Einsatz von F-Gasen als Kältemittel stellt die Verwendung sogenannter Natürlicher Kältemittel dar. Hier ist die Verwendung von Kohlenwasserstoffen (HC) besonders vorteilhaft, da diese Stoffe im Gegensatz zu F-Gasen ein nur sehr geringes bzw. vernachlässigbares Treibhauspotential haben und eine hohe Energieeffizienz des Kältemittelprozesses ermöglichen und daher nur wenig Antriebsenergie pro Kälte- bzw. Wärmeleistung benötigt wird. Nachteilig bei Kohlenwasserstoffen ist deren hohe Brennbarkeit, die einen Einsatz in kleinen geschossenen Räumen, wie bei den hier betrachteten Kühlaufbauten und Kühlcontainern aber auch sonstigen geschlossenen zu kühlenden oder klimatisierenden Räumen einen sicheren Einsatz einschränkt, bzw. auch gegebenenfalls nahezu ausschließt.An alternative to the use of F-gases as refrigerants is the use of so-called natural refrigerants. The use of hydrocarbons (HC) is particularly advantageous here, since these substances, in contrast to F-gases, have a very low or negligible global warming potential and a enable high energy efficiency of the refrigerant process and therefore only little drive energy is required per cooling or heating output. A disadvantage of hydrocarbons is their high combustibility, which restricts or almost completely excludes safe use in small enclosed spaces, such as the refrigerated superstructures and refrigerated containers considered here, but also other closed spaces to be cooled or air-conditioned.

Zur Risikominimierung wird daher angestrebt mit einer möglichst geringen Kältemittelfüllmenge auszukommen und einen Eintritt des Kältemittels in den geschlossenen Kühlaufbauten und Kühlcontainern und sonstigen geschlossenen zu klimatisierenden Räumen zu vermeiden. Daraus ergibt sich der Einsatz von Komponenten zur Kälteerzeugung mit minimalem kältemittelseitigem Volumen, um die Füllmenge an benötigten Kältemittel möglichst gering zu halten. Es bieten sich dazu insbesondere die Mikrochannel-Technologie und Plattenwärmeübertrager als Technologie für die Wärmeübertrager an. Darüber hinaus ist auf Kompaktheit der Gesamtanlage und die Vermeidung von Speichervolumina, wie häufig eingesetzte Kältemittelsammler zu achten. Der Verdichter soll ein geringes Kältemittelvolumen und eine niedrige Ölmengenfüllung haben, um die benötigte Kältemittelmasse des Prozesses weiter zu reduzieren. Dieser Ansatz der Kältemittelreduzierung, beziehungsweise Minimierung gilt auch für alle anderen einzusetzenden Komponenten des Prozesses und ist im Idealfall bei der Auswahl und Positionierung entsprechend zu berücksichtigen.In order to minimize the risk, efforts are therefore made to use as little refrigerant as possible and to prevent the refrigerant from entering the closed refrigerated superstructures and refrigerated containers and other closed rooms to be air-conditioned. This results in the use of components for refrigeration with minimal volume on the refrigerant side in order to keep the filling quantity of refrigerant required as low as possible. Microchannel technology and plate heat exchangers are particularly suitable as technology for the heat exchanger. In addition, the compactness of the entire system and the avoidance of storage volumes, such as frequently used refrigerant collectors, must be ensured. The compressor should have a low refrigerant volume and low oil charge to further reduce the required refrigerant mass of the process. This approach of refrigerant reduction or minimization also applies to all other components to be used in the process and should ideally be taken into account when selecting and positioning.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert: Es zeigen:

  • 1 eine Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 2a einen einfachen Primär-Wärmepumpenkreis zum Kühlen eines Raums;
  • 2b einen einfachen Primär-Wärmepumpenkreis zum Heizen eines Raums;
  • 3 eine Vorrichtung zum Temperieren mit einem Wärmeübertrager, gekoppelt mit dem Verdampfer oder Verflüssiger des Primär-Wärmepumpenkreises;
  • 4 eine Vorrichtung zum Temperieren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit reinem Thermosyphon-Konzept;
  • 5 eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung mit dem Thermosyphon-Konzept zum Kühlen;
  • 6 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Temperieren mit dem Thermosyphon-Konzept zum Heizen;
  • 7 eine Pumpen-unterstützte Thermosyphon-Implementierung zum Kühlen oder Heizen, abhängig von der Pumprichtung;
  • 8a eine schematische Darstellung einer Pumpe mit innenliegendem Stator;
  • 8b eine schematische Darstellung einer Pumpe mit außenliegendem Stator;
  • 9 eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Temperieren mit einem Pumpen-unterstützten Thermosyphon-Konzept zum Heizen;
  • 10 ein Pumpen-unterstütztes Thermosyphon-Konzept zum Kühlen;
  • 11 ein Pumpen-unterstütztes Thermosyphon-Konzept zum Heizen;
  • 12 eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Ventilator im dampfführenden Teil der Leitungsanordnung zum Kühlen;
  • 13 eine schematische Darstellung des fluidisch entkoppelten und thermisch gekoppelten Wärmeübertragers;
  • 14 eine schematische Ausführung eines Wärmeübertragers getrennt vom eigentlichen Verdampfer oder Verflüssiger mit (variablem) Flüssigkeitsniveau an flüssigem Sekundärfluid;
  • 15 eine schematische Darstellung eines schräg angeordneten Temperierungselements mit Kanälen für das Sekundärfluid, die durch Lamellen verbunden sind, die von Luft, das von einem Gebläse angetrieben wird, durchströmbar sind;
  • 16a eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element und einem senkrecht angeordneten Luftregister;
  • 16b eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Heizen mit einem integriertem Element und einem auf ähnlicher Höhe senkrecht angeordneten Temperierungselement und einer Pumpe;
  • 16c eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem integrierten Element und einem auf ähnlicher Höhe senkrecht angeordneten Temperierungselement und einer Pumpe;
  • 17a eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element und einem senkrecht angeordneten alternativ ausgebildeten Luftregister;
  • 17b eine Implementierung des integrierten Elements, das als Plattenwärmeübertrager ausgebildet ist; und
  • 17c eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit dem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element von 17b und einem senkrecht angeordneten alternativ ausgebildeten Luftregister.
Preferred exemplary embodiments of the present invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawings:
  • 1 a device for tempering a room to be tempered according to preferred exemplary embodiments of the present invention;
  • 2a a simple primary heat pump circuit for cooling a room;
  • 2 B a simple primary heat pump circuit for heating a room;
  • 3 a device for temperature control with a heat exchanger, coupled to the evaporator or condenser of the primary heat pump circuit;
  • 4 a device for temperature control according to a preferred embodiment with a pure thermosiphon concept;
  • 5 a preferred embodiment of the present invention using the thermosyphon concept for cooling;
  • 6 a preferred embodiment of the device for temperature control with the thermosiphon concept for heating;
  • 7 a pump-assisted thermosiphon implementation for cooling or heating, depending on pumping direction;
  • 8a a schematic representation of a pump with an internal stator;
  • 8b a schematic representation of a pump with an external stator;
  • 9 a preferred embodiment of the device for temperature control with a pump-supported thermosiphon concept for heating;
  • 10 a pump-assisted thermosiphon concept for cooling;
  • 11 a pump-assisted thermosiphon concept for heating;
  • 12 an implementation of the device for temperature control according to the present invention with a fan in the steam-carrying part of the line arrangement for cooling;
  • 13 a schematic representation of the fluidically decoupled and thermally coupled heat exchanger;
  • 14 a schematic design of a heat exchanger separate from the actual evaporator or condenser with (variable) liquid level of liquid secondary fluid;
  • 15 a schematic representation of an inclined tempering element with channels for the secondary fluid, which are connected by lamellae, the air from a fan is driven, can be flown through;
  • 16a an implementation of the device for temperature control according to the present invention for cooling with a plate heat exchanger as an integrated element and a vertically arranged air register;
  • 16b an implementation of the device for temperature control according to the present invention for heating with an integrated element and a temperature control element arranged vertically at a similar height and a pump;
  • 16c an implementation of the device for temperature control according to the present invention for cooling with an integrated element and a temperature control element arranged vertically at a similar height and a pump;
  • 17a an implementation of the device for temperature control according to the present invention for cooling with a plate heat exchanger as an integrated element and a vertically arranged alternatively designed air register;
  • 17b an implementation of the integrated element designed as a plate heat exchanger; and
  • 17c an implementation of the device for temperature control according to the present invention for cooling with the plate heat exchanger as an integrated element of 17b and a vertically arranged alternatively designed air register.

1 zeigt eine Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums 5 mit einer Raumbegrenzung 20, die den zu temperierenden Raum 5 von einer Umgebung 21 trennt. Die Vorrichtung umfasst einen Primär-Wärmepumpenkreis 6 mit einem Verdampfer 4, einem Verflüssiger 2, einem Verdichter 1 und einem Expansionsorgan 3, wobei der Primär-Wärmepumpenkreis ein natürliches Primär-Arbeitsfluid aufweist, wobei der Verdichter 1, der Verdampfer 4, der Verflüssiger 2, der Verdichter 1 und das Expansionsorgan 3 außerhalb des zu temperierenden Raums 5 angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner einen Sekundärkreis, der mit dem Verdampfer 4 oder dem Verflüssiger 2 über einen Wärmeübertrager 7 thermisch gekoppelt und fluidisch entkoppelt ist und ein Temperierungselement 14 aufweist. Das Temperierungselement 14 ist in dem zu temperierenden Raum 5 angeordnet und mit dem Wärmeübertrager 7 über eine Leitungsanordnung 15a, 15b verbunden. Die Leitungsanordnung weist ein Sekundärfluid auf, das sich von dem Primärfluid unterscheidet. Ferner ist die Leitungsanordnung 15a, 15b ausgebildet, um die Raumbegrenzung zu durchdringen. 1 shows a device for tempering a room 5 to be tempered with a room boundary 20 which separates the room 5 to be tempered from an environment 21 . The device comprises a primary heat pump circuit 6 with an evaporator 4, a condenser 2, a compressor 1 and an expansion element 3, the primary heat pump circuit having a natural primary working fluid, the compressor 1, the evaporator 4, the condenser 2, the compressor 1 and the expansion element 3 are arranged outside of the room 5 to be temperature-controlled. The device according to the invention also includes a secondary circuit which is thermally coupled to the evaporator 4 or the condenser 2 via a heat exchanger 7 and is fluidically decoupled and has a temperature control element 14 . The tempering element 14 is arranged in the space 5 to be tempered and connected to the heat exchanger 7 via a line arrangement 15a, 15b. The line arrangement has a secondary fluid that differs from the primary fluid. Furthermore, the line arrangement 15a, 15b is designed to penetrate the spatial boundary.

Wenn der Sekundärkreis über den Wärmeübertrager 7 mit dem Verdampfer 4 gekoppelt ist, dann befindet sich die Anordnung im Kühlmodus für den zu temperierenden Raum. Das Temperieren ist dann ein Kühlen und das Temperierungselement 14 fungiert als Kühlelement. Wenn der Sekundärkreis dagegen über den Wärmeübertrager 7 mit dem Verflüssiger 2 des Primär-Wärmepumpenkreises gekoppelt ist, dann arbeitet die Vorrichtung zum Temperieren als Heizvorrichtung und das Temperieren des Raums 5 ist ein Heizen, wobei das Temperierungselement 14 als Heizelement arbeitet.If the secondary circuit is coupled to the evaporator 4 via the heat exchanger 7, then the arrangement is in cooling mode for the room to be temperature-controlled. The tempering is then a cooling and the tempering element 14 acts as a cooling element. If, on the other hand, the secondary circuit is coupled to the condenser 2 of the primary heat pump circuit via the heat exchanger 7, then the temperature control device works as a heating device and the temperature control of the space 5 is heating, with the temperature control element 14 working as a heating element.

Der Wärmeübertrager 7 kann daher den Verdampfer bzw. Verflüssiger sowie den Wärmeübertrager10, der in diversen Figuren dargestellt ist, aufweisen. Das Temperierungselement 14 kann aus dem Wärmeübertrager11, der in diversen Figuren dargestellt ist, bestehen oder noch einer oder mehrere zusätzliche Elemente aufweisen, wie Sensoren oder das Gebläse von 15.The heat exchanger 7 can therefore have the evaporator or condenser as well as the heat exchanger 10, which is shown in various figures. The temperature control element 14 can consist of the heat exchanger 11, which is shown in various figures, or have one or more additional elements, such as sensors or the fan from FIG 15 .

Eine Steuerung 30 ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, um den Verdichter 1 des Primär-Wärmepumpenkreises in seiner Förderrichtung umzuschalten, und zwar über ein Steuersignal 31, um den Primär-Wärmepumpenkreis im Hinblick auf die Flussrichtung des Primär-Arbeitsfluids umzuschalten. Damit wird bei gleichbleibender Kopplung des Sekundärkreises erreicht, dass auch die Funktion des Sekundärkreises verändert wird, dass nämlich der Sekundärkreis im Kühlmodus oder im Heizmodus ist. Ist der Sekundärkreis normalerweise im Kühlmodus, so wird der Heizmodus verwendet, um ein Abtauen des Temperierungselements 14 zu erreichen. Ist dagegen der Sekundärkreis hauptsächlich im Heizmodus, so kann ein intermittierendes Kühlen eingesetzt werden, um z.B. eine bestimmte fest eingestellte Temperatur-Bandbreite einzuhalten. Die Initiative zum Ausgeben des Steuersignals 31 oder des Steuersignals 32 von der Steuerung 30 zu einem eventuell im Sekundärkreis angeordneten Pumpen- oder Ventilatorelement, wie beispielweise Element 8 kann von einem Sensor, einem Taktgeber oder von einem äußeren Signal stammen, wie es durch einen Steuereingang 33 dargestellt ist. Ist die Steuerung dagegen derart ausgebildet, dass sie über einen Sensoreingang oder einen Taktgeber gesteuert wird, dann wäre der Taktgeber oder der Sensoreingang mit dem Steuereingang 33 verbunden, oder der Steuereingang 33 wäre nicht vorhanden und die Initiative für die Ausgabe des Steuersignals 31/32 wird aus der Steuerung 30 heraus erzeugt.A controller 30 is provided in the preferred embodiment to switch the compressor 1 of the primary heat pump cycle in its delivery direction via a control signal 31 to switch the primary heat pump cycle with respect to the flow direction of the primary working fluid. This means that, while the coupling of the secondary circuit remains the same, the function of the secondary circuit is also changed, namely that the secondary circuit is in cooling mode or in heating mode. If the secondary circuit is normally in the cooling mode, the heating mode is used in order to achieve defrosting of the temperature control element 14 . If, on the other hand, the secondary circuit is mainly in heating mode, intermittent cooling can be used, e.g. to maintain a certain fixed temperature range. The initiative for issuing the control signal 31 or the control signal 32 from the controller 30 to a pump or fan element that may be arranged in the secondary circuit, such as element 8 for example, can come from a sensor, a clock generator or from an external signal, as indicated by a control input 33 is shown. If, on the other hand, the controller is designed in such a way that it is controlled via a sensor input or a clock generator, then the clock generator or the sensor input would be connected to the control input 33, or the control input 33 would not be present and the initiative for the output of the control signal would be 31/32 generated from the controller 30 out.

Wie es in 1 gezeigt ist, kann der Sekundärkreis mit einer Pumpe 8 versehen werden, um in dem Sekundärkreis und insbesondere in der Leitungsanordnung 15a, 15b das Sekundärfluid zu zirkulieren. Das Sekundärfluid kann eine Sekundärflüssigkeit sein, wenn das Temperierungselement 14 als Wärmeübertrager ohne Phasenwechsel arbeitet. Arbeitet das Temperierungselement 14 dagegen als Wärmeübertrager mit Phasenwechsel, wie es beispielsweise in den 4 bis 12, 15 dargestellt ist, dann ist ein Teil, beispielsweise der Teil 15a der Leitungsanordnung, der flüssigkeitsführende Teil, und der andere Teil, wie beispielsweise der Teil 15b, der dampfführende Teil der Leitungsanordnung im Sekundärkreis. like it in 1 shown, the secondary circuit can be provided with a pump 8 to to circulate the secondary fluid in the secondary circuit and in particular in the line arrangement 15a, 15b. The secondary fluid can be a secondary liquid if the temperature control element 14 works as a heat exchanger without phase change. On the other hand, if the tempering element 14 works as a heat exchanger with phase change, as is the case, for example, in 4 until 12 , 15 is shown, then one part, such as part 15a, of the pipework is the liquid-carrying part and the other part, such as part 15b, is the vapor-carrying part of the pipework in the secondary circuit.

Der Kälteerzeugungsprozess 6, wie es in 3 dargestellt ist, bei Einsatz der beschriebenen Komponenten und Kältemittel verläuft nach demselben Prinzip wie eingangs beschrieben nur mit dem Unterschied, dass die Füllmenge nun deutlich reduziert ist, das Kältemittel nicht in das Innere des Aufbaus bzw. Containers gelangen und damit auch ein brennbares Kältemittel mit stark verringertem Risiko zur Kälte- bzw. Wärmeerzeugung zum Einsatz kommen kann.The refrigeration process 6 as described in 3 is shown, when using the components and refrigerants described, the same principle as described above is used, with the only difference that the filling quantity is now significantly reduced, the refrigerant does not get into the interior of the structure or container and thus also a flammable refrigerant with strong reduced risk for cold or heat generation can be used.

Die erzeugte Kälte und Wärme des Kältemittelprozesses wird anschließend indirekt über einen geeigneten Wärmeübertrager, zum Beispiel einen Plattenwärmeübertrager 7, mit einem nicht brennbaren sicheren Arbeitsmittel, einem sogenannten Sekundärfluid in den Kühlaufbau, Kühlcontainer oder allgemein zu kühlenden Raum transportiert. Damit besteht die Kälteanlage aus einem Primärkreislauf für die Kälteerzeugung und einem Sekundärkreislauf für den Kälte- bzw. Wärmetransport.The cold and heat generated by the refrigeration process is then transported indirectly via a suitable heat exchanger, for example a plate heat exchanger 7, with a non-flammable, safe working medium, a so-called secondary fluid, into the refrigerated body, refrigerated container or room to be cooled in general. The refrigeration system consists of a primary circuit for generating cold and a secondary circuit for transporting cold and heat.

Dieser Sekundärkreislauf zur Verteilung der erzeugten Kälte und Wärme lässt sich auf verschiedene Art und Weise ausführen. So besteht die Möglichkeit, eine Sole einzusetzen die von einer geeigneten Pumpe 8 gefördert wird und so ohne Phasenwechsel in dem Sekundärkreislauf 9 die Wärme aus dem zu kühlenden bzw. zu beheizenden Raum entfernt bzw. einbringt und zum kältemittelführenden Teil der Maschine, also den Primärkreislauf transportiert.This secondary circuit for distributing the cold and heat generated can be implemented in various ways. It is thus possible to use a brine that is pumped by a suitable pump 8 and thus removes or introduces the heat from the space to be cooled or heated without a phase change in the secondary circuit 9 and transports it to the refrigerant-carrying part of the machine, i.e. the primary circuit .

Eine weitere Variante ist der Einsatz eines Stoffes, der ebenfalls durch eine Pumpe gefördert mit einem Phasenwechsel den Wärmeübertrager des geschlossenen Raumes durchströmt und so die Wärme aus ihm entfernt, bzw. Wärme einbringt. Der Sekundärkreislauf transportiert dabei die Wärme an den mit kältemittelgefüllten Teil der Maschine, also den Primärkreislauf. Vorteilhaft handelt es sich bei dem Phasenwechsel um einen flüssig-gasförmig-Phasenwechsel, um die Pumpbarkeit des Sekundärfluides sicherzustellen. Fest-Flüssig-Phasenwechsel in Form eines Slurries bzw. Schlamms, also z.B. einem Gemisch aus Wassereis und Glykol, ist dabei nicht grundsätzlich auszuschließen.Another variant is the use of a substance that is also conveyed by a pump and flows through the heat exchanger of the closed room with a phase change, thus removing the heat from it or introducing heat. The secondary circuit transports the heat to the part of the machine that is filled with refrigerant, i.e. the primary circuit. The phase change is advantageously a liquid-gas phase change in order to ensure that the secondary fluid can be pumped. Solid-liquid phase change in the form of a slurry or sludge, e.g. a mixture of water ice and glycol, cannot be ruled out in principle.

Zwangsangetriebene Sekundärkreisläufe, d.h. mit Einsatz einer Pumpe, haben den Nachteil, dass die Pumpe zur erforderlichen Überwindung der Strömungswiderstände des Sekundärsystems unter Umständen Energie braucht. Eine Alternative dazu, die nicht den Einsatz einer Pumpe erfordert, ist die Gestaltung des Sekundärkreislaufs als Thermosyphon-Kreislauf, der in 4 gezeigt ist. Dabei wird das Arbeitsmittel mit Phasenwechsel des Sekundärkreislaufs (das Sekundärfluid) im Verdampfer 10 des kälteerzeugen Teils der Maschine verflüssigt, in dem es dampfförmig im oberen Teil 10b des Wärmeübertragers (Verdampfer des Primärkreislaufs) in diesen eintritt und im unteren Bereich als Flüssigkeit 10a wieder austritt. Das flüssige Arbeitsmittel wird nun durch geeignete Rohrleitungen in den zu kühlenden geschlossenen Raum geführt, wo es in einen Kühler 11 strömt in dem es im unteren Teil in flüssiger Form 11a eingetreten ist und im oberen Teil des Kühlers dampfförmig 11b wieder austritt, um anschließend wieder zum Wärmeübertrager 10 des kälteerzeugenden Teils der Maschine 7 geleitet wird, in dem das Arbeitsmittel dann wieder verflüssigt wird und allein über Schwerkraft, der zu einem Niveauausgleich führt, wieder zum Kühler im Kühlraum strömt. Dieser Selbstumlauf hat den Vorteil, keine Pumpe mit entsprechendem Energieverbrauch und Ausfallrisiko zu benötigen und lediglich eine minimale Anzahl an Komponenten zum Einsatz kommen muss. Der Sekundärkreislauf muss so gestaltet sein, dass sich bei Betrieb der Anlage eine treibende Druckdifferenz durch geodätische Höhenunterschiede und / oder durch den Thermosyphoneffekt einstellt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kühler im Kühlfall überflutet ist, da so eine maximale Ausnutzung der Luftseite des Kühlers gewährleistet ist.Forced-driven secondary circuits, ie using a pump, have the disadvantage that the pump may need energy to overcome the flow resistance of the secondary system. An alternative, which does not require the use of a pump, is to design the secondary circuit as a thermosiphon circuit, which is described in 4 is shown. The working medium with the phase change of the secondary circuit (the secondary fluid) is liquefied in the evaporator 10 of the refrigerating part of the machine, in which it enters the heat exchanger (evaporator of the primary circuit) in vapor form in the upper part 10b and exits again in the lower area as a liquid 10a. The liquid working medium is now fed through suitable pipelines into the closed space to be cooled, where it flows into a cooler 11 in which it has entered in liquid form 11a in the lower part and exits in vapor form 11b in the upper part of the cooler, in order to then return to the Heat exchanger 10 of the cold-generating part of the machine 7 is passed, in which the working medium is then liquefied again and flows back to the cooler in the cold room solely by gravity, which leads to level compensation. This self-circulation has the advantage of not requiring a pump with the corresponding energy consumption and risk of failure and only a minimal number of components having to be used. The secondary circuit must be designed in such a way that when the system is in operation, a driving pressure difference occurs due to geodetic differences in height and/or due to the thermosyphon effect. It is particularly advantageous if the cooler is flooded when cooling, as this ensures maximum utilization of the air side of the cooler.

In dem Anwendungsfall, dass dem geschlossenen Raum Wärme zugeführt werden muss oder der Verdampfer abzutauen ist, wird der Prozess umgekehrt, indem dem Wärmeübertrager 10 nun Energie zugeführt wird, und die flüssige Phase des Sekundärfluids 10a verdampft und als dampfförmige Phase 10b den Wärmeübertrager verlässt und durch eine geeignete Rohrleitung dem Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum zugeführt wird. Das Kältemittel tritt in den Wärmeübertrager im geschlossenen Raum 11 als Dampf 11 ein, wird dort verflüssigt, gib dabei seine Wärme ab und strömt in flüssiger Form 11 a wieder aus dem Wärmeübertrager zurück in den kältemittelbeauftragten Wärmeübertrager 10 der Maschine, wo der Verdampfungsprozess dann erneut beginnt. Auch bei dem Transport von Heizwärme in den geschlossenen Raum läuft dieser Prozess ausschließlich auf der Basis der geodätischen Höhenunterschiede der flüssigen Phase in den beiden Wärmeübertragern ab, indem stets in beiden Bauteilen ein Niveauausgleich aufgrund von Schwerkraft stattfindet.In the application that heat has to be supplied to the closed space or the evaporator has to be defrosted, the process is reversed in that energy is now supplied to the heat exchanger 10 and the liquid phase of the secondary fluid 10a evaporates and leaves the heat exchanger as a vapor phase 10b and through a suitable pipeline is fed to the heat exchanger 11 in the closed space. The refrigerant enters the heat exchanger in the closed space 11 as vapor 11, is liquefied there, giving off its heat and flows in liquid form 11a out of the heat exchanger back into the refrigerant-charged heat exchanger 10 of the machine, where the evaporation process then begins again . Even with the transport of thermal heat in the closed room, this process runs exclusively on the basis of the geodetic height differences of the liquid phase in the at from the heat exchangers, in that there is always a level equalization in both components due to gravity.

Jede der beschriebenen Methoden ermöglicht bei entsprechender Gestaltung also auch die Umkehr des Kreislaufs, so dass der Wärmeübertrager 11 aus 4 im geschlossenen Raum (5) bei Bedarf sowohl abtauen bzw. auch beheizen kann. In Abhängigkeit der Nutzung des zu kühlenden Raumes kann dieser Vorgang mehrmals täglich auftreten und es besteht die Anforderung, dass das Abtauen schnell und zuverlässig möglich ist. Der Abtauvorgang wird dadurch realisiert, dass der kälteerzeugende Teil der Maschine, der Primärkreislauf, nicht länger als Kälteanlage arbeitet, sondern in den Wärmepumpen- oder ggf. auch Heißgasmodus, wie es in 5 dargestellt ist, wechselt. Damit wird wie beschrieben im Wärmepumpenmodus der Verflüssiger zum Verdampfer und der Verdampfer zum Verflüssiger. Im Heißgasmodus wird der Verflüssiger des Kältemittelkreislaufs nicht länger durchströmt und stattdessen die Wärme im Verdampfer abgegeben. So besteht die Möglichkeit, dass die kälteerzeugende Einheit der Maschine Wärme an den Sekundärkreislauf abgibt und dieser die Wärme in den Kühlcontainer transportiert, und so dafür sorgt, dass der Kühler 11 im Kühlcontainer ebenfalls beheizt wird, wodurch sich ein schnelles und effizientes Abtauen des Kühlers im Container realisieren lässt. Entsprechendes gilt für den dauerhaften Heizbetrieb des Containers, falls die Außentemperatur unterhalb der Solltemperatur im Container liegt.With an appropriate design, each of the methods described also enables the circuit to be reversed, so that the heat exchanger 11 is switched off 4 in the closed room (5) if necessary both defrost and heat. Depending on the use of the room to be cooled, this process can occur several times a day and there is a requirement that defrosting be possible quickly and reliably. The defrosting process is realized in that the cold-generating part of the machine, the primary circuit, no longer works as a refrigeration system, but in the heat pump or possibly also hot gas mode, as described in 5 shown changes. As described, in heat pump mode the condenser becomes the evaporator and the evaporator becomes the condenser. In the hot gas mode, the condenser of the refrigerant circuit is no longer flowed through and instead the heat is released in the evaporator. There is thus the possibility that the chiller unit of the machine gives off heat to the secondary circuit and this transports the heat into the refrigerated container, thus ensuring that the cooler 11 in the refrigerated container is also heated, which enables the cooler in the refrigerated container to be defrosted quickly and efficiently container can be realized. The same applies to the permanent heating operation of the container if the outside temperature is below the target temperature in the container.

Der Verflüssiger des kälteerzeugenden Teils der Maschine, sowie der Wärmeübertrager im geschlossenen Raum bzw. des Containers werden in der Regel luftseitig mit erzwungener Konvektion betrieben, die durch geeignete Gebläse erzeugt wird. Ähnlich wie beim kälteerzeugen den Teil der Maschine, dem Primärkreislauf soll auch beim Sekundärkreislauf darauf geachtet werden, dass die Füllmengen an Arbeitsstoff minimal gehalten werden und somit ein Kühler zum Einsatz kommt, der nicht nur ein geringes inneres Volumen hat, sondern auch eine geringe thermische Masse, um den Abtauvorgang möglichst schnell und somit energieeffizient durchführen zu können. Somit bieten sich allgemein Wärmeübertrager mit geringer Kältemittelfüllung bei minimalem Materialeinsatz zum Beispiel Mikrochanneltechnologien für den Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum an, die den geforderten Anforderungen besonders entsprechen. Andere Bauformen, wie Lamellenwärmeübertrager sind alternativ aber ebenfalls einsetzbar. Beide Wärmeübertragertypen werden idealerweise überflutet betrieben.The condenser of the cold-generating part of the machine and the heat exchanger in the closed room or container are usually operated on the air side with forced convection, which is generated by suitable fans. Similar to the part of the machine that generates cold, the primary circuit, care should also be taken with the secondary circuit to ensure that the filling quantities of working material are kept to a minimum, so that a cooler is used that not only has a small internal volume, but also a low thermal mass , in order to be able to carry out the defrosting process as quickly and thus energy-efficiently as possible. Thus, in general, heat exchangers with a low refrigerant charge with minimal use of materials, for example microchannel technologies for the heat exchanger 11 in the closed space, are suitable, which particularly meet the required requirements. Other designs, such as lamellar heat exchangers, can also be used as an alternative. Both types of heat exchanger are ideally operated with flooding.

Durch den Wegfall von Pumpen durch den Einsatz von Thermosyphon-Lösungen und den sich daraus ergebenden energetischen Vorteilen, sowie der Verringerung der Komplexität der Systeme weisen derartige Lösungen im Bereich kompakter Anlagen mit räumlichen Entfernungen vorzugsweise von bis zu 10 Metern und Kälte- bzw. Heizleistungen von unter 50 kW und besonders bevorzugt von bis zu 2 Metern zwischen den beiden Wärmeübertragern 10 und 11 und bei geringen Kälte- bzw. Heizleistung von unter 10 kW besondere Vorteile gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik auf und sind daher zu bevorzugen.Due to the elimination of pumps through the use of thermosyphon solutions and the resulting energetic advantages, as well as the reduction in the complexity of the systems, such solutions in the field of compact systems with spatial distances of preferably up to 10 meters and cooling or heating capacities of below 50 kW and particularly preferably up to 2 meters between the two heat exchangers 10 and 11 and with low cooling or heating capacity of less than 10 kW particular advantages compared to the prior art described above and are therefore to be preferred.

Ist es in einer betrachteten Anwendung nicht erforderlich, dass die kältetechnische Maschine bei Bedarf auch zur Beheizung des geschlossenen Raums herangezogen werden kann, so ist es in jedem Fall vorteilhaft, den Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 geodätisch unterhalb des Wärmeübertragers 10 anzuordnen, wo er vom Kältemittel durchströmt wird, wobei auf 5 verwiesen wird. Dabei spielt es keine Rolle, wieviel unterhalb der Wärmeübertrager im geschlossenen Raum 11 gegenüber dem Wärmeübertrager 10, der vom Kältemittel durchströmt wird positioniert wird. Durch diese Anordnung der beiden Wärmeübertrager in Relationen zueinander wird sichergestellt, dass der Wärmeübertrager im geschlossenen Raum 11 in jedem Betriebspunkt mit dem Sekundärfluid 11a vollständig gefüllt ist, während der Wärmeübertrager 10, der vom Kältemittel durchströmt wird, mit seiner gesamten Fläche für die Verflüssigung des dampfförmigen Kältemittels 10a zur Verfügung steht, das ihm aus dem Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 zugeleitet wird.If it is not necessary in an application under consideration that the refrigeration machine can also be used to heat the closed space if required, it is always advantageous to arrange the heat exchanger 11 geodetically below the heat exchanger 10 in the closed space 5, where it can be Refrigerant is flowed through, where on 5 is referenced. It does not matter how much below the heat exchanger in the closed space 11 is positioned in relation to the heat exchanger 10 through which the refrigerant flows. This arrangement of the two heat exchangers in relation to each other ensures that the heat exchanger in the closed space 11 is completely filled with the secondary fluid 11a at every operating point, while the heat exchanger 10, through which the refrigerant flows, uses its entire surface for the liquefaction of the vapor Refrigerant 10a is available, which is fed to it from the heat exchanger 11 in the closed space 5.

Für den Fall, dass in den geschlossenen Raum nur Wärme eingebracht werden soll, wobei dieser Fall in 6 dargestellt ist, so ist es vorteilhaft, wenn der Wärmeübertrager 11, der in diesem Raum 5 angebracht ist, sich geodätisch oberhalb desjenigen Wärmeübertragers 10 befindet, der vom Kältemittel durchströmt wird. Dabei spielt es keine Rolle, wie der Unterschied in der geodätischen Höhe in der Anwendung tatsächlich gewählt wird. In jedem Fall wird sichergestellt, dass die dem Wärmeübertrager 10 zugeführte Energie das Sekundärfluid verdampft, der Dampf 11b anschließend in den Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 strömt und dort während seiner Kondensation die zuvor aufgenommene Wärme an den Raum abgibt. Nach der Wärmeabgabe läuft das kondensierte Sekundärfluid 11 a durch die Schwerkraft angetrieben zurück durch den Wärmeübertrager 10, der vom Kältemittel durchströmt wird, um dort durch Wärmezufuhr erneut verdampft zu werden.In the event that only heat is to be introduced into the closed space, this case in 6 is shown, it is advantageous if the heat exchanger 11, which is mounted in this space 5, is located geodetically above that heat exchanger 10 through which the refrigerant flows. It does not matter how the difference in geodetic height is actually chosen in the application. In any case, it is ensured that the energy supplied to the heat exchanger 10 evaporates the secondary fluid, the vapor 11b then flows into the heat exchanger 11 in the closed space 5 and gives off the previously absorbed heat to the space during its condensation. After the heat has been emitted, the condensed secondary fluid 11a, driven by gravity, runs back through the heat exchanger 10, through which the refrigerant flows, in order to be vaporized again there by the supply of heat.

Bei bestimmten Einbausituationen und Betriebsbedingungen der Anordnung der Komponenten, die in 4 dargestellt ist, kann es unter Umständen zu einer Beeinträchtigung der übertragenen Leistung in den geschlossenen Raum 5 kommen. Dies kann beispielsweise durch konstruktive Möglichkeitsbeschränkung der horizontalen Anordnung in Relation zueinander, durch mögliche Bauhöhenbeschränkungen der Wärmeübertrager 10 und oder 11 entstehen oder aber auch durch ganzheitliche konstruktive Begrenzungen, die z.B. bewirken, dass die Verbindungsleitungen zwischen den beiden Wärmeübertragern 10 und 11 nicht ausreichend dimensioniert werden können, um eine möglichst druckverlustfreie Strömung zu gewährleisten.In certain installation situations and operating conditions of the arrangement of the components that are 4 is shown, under certain circumstances the transmitted power in the closed space 5 may be impaired men. This can occur, for example, due to structural limitations of the horizontal arrangement in relation to one another, due to possible structural height restrictions of the heat exchangers 10 and/or 11, or also due to overall structural limitations which, for example, mean that the connecting lines between the two heat exchangers 10 and 11 cannot be adequately dimensioned to ensure a flow with as little pressure loss as possible.

In diesen Fällen kommt die in 7 dargestellte Lösung zum Einsatz, bei der eine Pumpe 8 für die eben beschriebenen Missstände Abhilfe schafft. Dabei ist es wesentlich, dass diese Pumpe, im Gegensatz zu üblicherweise eingesetzten Pumpen keinen besonderen Förderhub im Sinne einer großen Förderhöhe aufweisen muss, sondern lediglich den Selbstausgleich der Flüssigkeitsstände in den Wärmeübertragung 10 und 11, der durch den beschriebenen Thermosyphon-Effekt ohnehin gegeben ist, unterstützt. Wünschenswerter Weise findet diese Unterstützung der selbstständigen Strömung durch Umkehr der Drehrichtung des Rotors 13 und durch z.B. oder insbesondere die Umschaltung der Polarität des Stators 120 in beide Strömungsrichtungen des Sekundärfluids statt, so dass sich der im geschlossenen Raum 5 befindliche Wärmeübertrager 11 aus den bereits beschriebenen Gründen sowohl abkühlen als auch aufheizen lässt.In these cases, the in 7 solution shown for use, in which a pump 8 creates a remedy for the grievances just described. It is essential that this pump, in contrast to the pumps usually used, does not have to have a special delivery stroke in the sense of a large delivery head, but only the self-compensation of the liquid levels in the heat transfer 10 and 11, which is given anyway by the described thermosyphon effect, supports. Desirably, this support of the independent flow takes place by reversing the direction of rotation of the rotor 13 and by, for example or in particular, switching the polarity of the stator 120 in both directions of flow of the secondary fluid, so that the heat exchanger 11 located in the closed space 5 for the reasons already described can be both cooled and heated.

Zwei konzeptionelle Konstruktionsmöglichkeiten für eine derartige Pumpe 8 sind in 8 dargestellt. 8a zeigt die Variante, bei sich sowohl der Rotor 13 als auch der Stator 120 des den Propeller 140 antreibenden Motors in der Rohrleitung und damit im Sekundärfluid befinden. Bei dieser Konstruktion muss die den Motor antreibende elektrische Leistung durch das Rohr, das das Sekundärfluid führt, geführt werden, was durch ein Bauteil 15 gewährleistet werden kann, das gleichzeitig den Motor im Rohr positioniert.Two conceptual design options for such a pump 8 are in 8th shown. 8a shows the variant in which both the rotor 13 and the stator 120 of the motor driving the propeller 140 are in the pipeline and thus in the secondary fluid. With this construction, the electric power driving the motor has to be routed through the tube carrying the secondary fluid, which can be ensured by a component 15 which at the same time positions the motor in the tube.

In 8b ist die Variante der Pumpe dargestellt, bei der sich der Stator 120 des Pumpenmotors an der Atmosphäre außerhalb des vom Sekundärfluid durchströmten Rohres befindet, während der Rotor 13, der den Propeller 140 über seine Welle antreibt, sich im Fluidstrom innerhalb des Rohres befindet. Bei dieser Konstruktion ist eine Durchführung der elektrischen Leistung zur Erzeugung des Magnetfeldes durch den Stator 120 nicht erforderlich. Auch bei dieser Konstruktion ist es möglich durch die Umkehr der Polarität am Stator oder andere geeignete Maßnahmen die Drehrichtung des Propeller 140 und damit die Strömungsrichtung des Sekundärfluids ebenfalls umzukehren.In 8b shows the variant of the pump in which the stator 120 of the pump motor is located in the atmosphere outside the tube through which the secondary fluid flows, while the rotor 13, which drives the propeller 140 via its shaft, is located in the fluid flow inside the tube. With this construction, the electrical power for generating the magnetic field does not need to be passed through the stator 120 . With this design, too, it is possible to reverse the direction of rotation of the propeller 140 and thus the direction of flow of the secondary fluid by reversing the polarity on the stator or other suitable measures.

In 7 ist bei der Anordnung der Wärmeübertrager 10 und 11, wie sie in 4 dargestellt ist, der sich ergebende Höhenunterschied der Flüssigkeitspegelstände 10a und 11a des Sekundärfluids in den beiden Wärmeübertragern 10 und 11 dargestellt, wenn eine derartige Pumpe zum Einsatz kommt. Es ist zu erkennen, dass der Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 einen höheren Flüssigkeitsstand 11 a aufweist, als der mit dem Kältemittel verbundene Wärmeübertrager 10. Dadurch ist es möglich, eine größere Fläche des Wärmeübertragers 11 im geschlossenen Raum 5 mit Kältemittel zu beaufschlagen, während gleichzeitig im Wärmeübertrager 10 eine größere Fläche 10b zur Verflüssigung des Sekundärfluids zur Verfügung steht, was die übertragene Leistung der beiden Wärmeübertrager steigert.In 7 is in the arrangement of the heat exchangers 10 and 11 as shown in 4 is shown, the resulting height difference of the liquid levels 10a and 11a of the secondary fluid in the two heat exchangers 10 and 11 shown when such a pump is used. It can be seen that the heat exchanger 11 in the closed space 5 has a higher liquid level 11a than the heat exchanger 10 connected to the refrigerant At the same time, a larger area 10b is available in the heat exchanger 10 for condensing the secondary fluid, which increases the transmitted power of the two heat exchangers.

Durch die Möglichkeit, durch Umpolung des Motors der Pumpe ihre Förderrichtung umzukehren, ergibt sich der in 9 dargestellte Betriebsfall des Aufheizens des Wärmeübertragers 11 zur Beheizung des geschlossenen Raumes 5, bzw. zum Abtauen im Falle der Vereisung des Wärmeübertragers 11. Dabei saugt die Pumpe das flüssige Sekundärfluid 11 a aus dem Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 ab und fördert dieses in den mit Kältemittel beauftragten Wärmeübertrager 10, wodurch die flüssige Phase des Sekundärfluids 10a in diesem Wärmeübertrager einen höheren Flüssigkeitsstand aufweist, als im Wärmeübertrager 11. Damit steht im Wärmeübertrager 10 eine größere Fläche zur Verdampfung des Sekundärfluid zur Verfügung, während sich im Wärmeübertrager 11 eine größere Fläche 11b für die Verflüssigung ergibt, was die Leistung der beiden Wärmeübertrager steigert.The possibility of reversing the pumping direction by reversing the polarity of the pump motor results in the in 9 shown operating case of heating the heat exchanger 11 to heat the closed space 5, or for defrosting in the event of icing of the heat exchanger 11. The pump sucks the liquid secondary fluid 11a from the heat exchanger 11 in the closed space 5 and promotes it into the with Refrigerant commissioned heat exchanger 10, whereby the liquid phase of the secondary fluid 10a has a higher liquid level in this heat exchanger than in heat exchanger 11. This means that a larger area is available in heat exchanger 10 for the evaporation of the secondary fluid, while in heat exchanger 11 there is a larger area 11b for condensing, which increases the performance of the two heat exchangers.

In 10 und 11 sind schließlich die Betriebsfälle dargestellt, die sich ergeben, wenn aufgrund konstruktiver Gegebenheiten eine Ausrichtung der beiden Wärmeübertragung 10 und 11 auf gleicher geodätischer Höhe nicht möglich ist. In 10 ist der Fall dargestellt, bei dem der mit Kältemittel bei Aufschlag der Wärmeübertrager 10 unterhalb des sich im geschlossenen Raum 5 befindlichen Wärmeübertragers 11 befindet. Der Pumpe gelingt es dabei, den Flüssigkeitsstand des Sekundärfluids 11 a so anzuheben, dass dieser oberhalb des Flüssigkeitsstandes 10a im mit Kältemittel beaufschlagten Wärmeübertragers liegt. Damit wird trotz der durch konstruktive Gegebenheiten beeinträchtigten Möglichkeiten die Funktion der Wärmeübertragung aufrechterhalten.In 10 and 11 Finally, the operating cases are shown that arise when, due to structural conditions, it is not possible to align the two heat transfer devices 10 and 11 at the same geodetic height. In 10 the case is shown in which the heat exchanger 10 is located below the heat exchanger 11 located in the closed space 5 with refrigerant upon impact. The pump succeeds in raising the liquid level of the secondary fluid 11a so that it is above the liquid level 10a in the heat exchanger to which refrigerant has been applied. In this way, the function of the heat transfer is maintained despite the possibilities that are impaired by the structural conditions.

In 11 ist der Fall dargestellt, bei dem sich der mit dem Kältemittel beauftragte Wärmeübertrager 10 geodätisch oberhalb des Wärmeübertragers 11 im geschlossenen Raum 5 befindet. Auch in diesem Betriebsfall sorgt die Pumpe dafür, dass sich der Flüssigkeitsstand 10a des Sekundärfluids im mit Kältemittel beaufschlagten Wärmeübertrager 10 oberhalb des Flüssigkeitsstands 11a des Wärmeübertragers 11 im geschlossenen Raum 5 einstellt.In 11 the case is shown in which the heat exchanger 10 charged with the refrigerant is located geodetically above the heat exchanger 11 in the closed space 5 . In this operating case, too, the pump ensures that the liquid level 10a of the secondary fluid in the heat exchanger 10 to which refrigerant is applied is above half of the liquid level 11a of the heat exchanger 11 in the closed space 5 sets.

Alternativ zu den in den 7-11 dargestellten Fällen, in denen eine Pumpe zum Unterstützen der Strömung des Sekundärfluides zum Einsatz kommt, ist es ebenfalls möglich, eine Fördervorrichtung 12 in die Leitung einzubringen, durch die ausschließlich die Dampfphase des Sekundärfluid strömt. Die Ausführungen des Bauteils, das die dampfförmige Phase des Sekundärfluids in ihrer natürlichen Strömungsrichtung unterstützt, entspricht dabei prinzipiell der Ausführung der Pumpe 8, die in 7 - 11 dargestellt ist, nur dass die Fördereinrichtung 12 für die Strömung von dampfförmigen Fluiden optimiert sein kann, indem z.B. das Förderelement eine Geometrie aufweist, die besonders zur Förderung von Dämpfen geeignet ist.As an alternative to those in the 7-11 In the cases shown, in which a pump is used to assist the flow of the secondary fluid, it is also possible to introduce a conveying device 12 in the line through which only the vapor phase of the secondary fluid flows. The design of the component that supports the vapor phase of the secondary fluid in its natural direction of flow corresponds in principle to the design of pump 8, which is shown in 7 - 11 is shown, except that the conveying device 12 can be optimized for the flow of vaporous fluids, for example by the conveying element having a geometry that is particularly suitable for conveying vapors.

Bei dem in 12 dargestellten Fall fördert die Fördereinrichtung 12 die dampfförmige Phase 11b aus dem Wärmeübertrager 11 im geschlossenen Raum 5 in Richtung des Wärmeübertragers 10, wo das Sekundärfluid dann in dampfförmiger Form 10b die flüssige Phase 10a verdrängt, und so für die in 12 dargestellte geodätische Höhendifferenz zwischen dem Fluid in dem Wärmeübertrager 10 und in dem Wärmeübertrager 11 sorgt. Die Anwendung der dargestellten Fördereinrichtung 12, die in 12 abgebildet ist, entspricht dem in 7 dargestellten Fall, ist aber auf die in 9-11 dargestellten Anwendungsfälle uneingeschränkt übertragbar, indem die Pumpe 8 durch die Fördereinheit 12 ersetzt wird, und dann die Zirkulation des Sekundärfluids in der jeweils dargestellten Richtung unterstützt.At the in 12 In the case shown, the conveying device 12 conveys the vaporous phase 11b from the heat exchanger 11 in the closed space 5 in the direction of the heat exchanger 10, where the secondary fluid then in vaporous form 10b displaces the liquid phase 10a, and so for the in 12 illustrated geodetic height difference between the fluid in the heat exchanger 10 and in the heat exchanger 11 provides. The application of the illustrated conveyor 12, which is 12 shown corresponds to that in 7 case shown, but is limited to the in 9-11 The applications shown can be transferred without restriction by replacing the pump 8 with the delivery unit 12 and then supporting the circulation of the secondary fluid in the direction shown.

13 zeigt eine schematische Anordnung des Wärmeübertragers zur Kopplung des Sekundärkreises mit dem Primär-Wärmepumpenkreis. Insbesondere treten in den Wärmeübertrager der Kanal für das Primär-Arbeitsfluid, der vom Expansionsorgan 3 kommt, und mit 14a gezeichnet ist, ein, und der Kanal für das Primär-Wärmepumpenfluid, der aus dem Wärmeübertrager 7 austritt, ist mit 14b gezeichnet, wobei dieser Kanal mit dem Verdichter 1 verbunden ist. 13 shows a schematic arrangement of the heat exchanger for coupling the secondary circuit to the primary heat pump circuit. In particular, the heat exchanger is entered by the channel for the primary working fluid coming from the expander 3 and indicated by 14a, and the channel for the primary heat pump fluid that comes out of the heat exchanger 7 is indicated by 14b, this Channel is connected to the compressor 1.

Gleichzeitig ist der erste Teil 15a der Leitungsanordnung eingezeichnet, wie er in den Wärmeübertrager 7 eintritt, wobei ferner auch der zweite Teil der Leitungsanordnung 15b gezeichnet ist, der in den Wärmeübertrager 7 eintritt. Bei 22 in 13 ist die Wirkungszone angedeutet, in der die thermische Übertragung vom Primär-Wärmepumpenkreis zum Sekundärkreis stattfindet. Insbesondere sind die beiden Kreisläufe thermisch gekoppelt, aber fluidisch entkoppelt, damit im Primär-Wärmepumpenkreis ein hocheffizientes natürlich Kältemittel, wie beispielsweise aus Kohlenwasserstoffen, verwendet werden kann, während innerhalb der Raumbegrenzung 20 ein Sekundärfluid eingesetzt wird, das kein Entflammbarkeitsrisiko aufweist.At the same time, the first part 15a of the line arrangement is shown as it enters the heat exchanger 7, and the second part of the line arrangement 15b, which enters the heat exchanger 7, is also shown. At 22 in 13 the effective zone is indicated in which the thermal transfer from the primary heat pump circuit to the secondary circuit takes place. In particular, the two circuits are thermally coupled but fluidly decoupled to allow the use of a highly efficient natural refrigerant such as hydrocarbons in the primary heat pump circuit, while using a secondary fluid within the space boundary 20 that presents no flammability risk.

Obgleich in 1 beispielsweise gezeigt ist, dass der Wärmeübertrager komplett außerhalb des Raums 5 angeordnet ist, und die tatsächlichen Leitungen des Sekundärkreises außerhalb des Wärmeübertragers die Raumbegrenzung 20 durchdringt, kann die Anordnung des Wärmeübertragers 7 auch in die Raumbegrenzung 20 „eingelassen“ ausgeführt sein, so dass die Zuleitung oder Ableitung zum Wirkungsbereich 22, die bereits innerhalb der äußeren Begrenzung des Wärmeübertragers 7 angeordnet ist, als Leitungsanordnung fungiert, die die Raumbegrenzung durchtritt. Dies ist in 13 durch die gestrichelte Linie 20a bzw. 20b angedeutet, die innerhalb der äußeren Begrenzung des Wärmeübertragers 7 angeordnet ist, und die durch die Leitungsanordnung 15a und 15b innerhalb des Wärmeübertragers 7 durchdrungen wird.Although in 1 For example, if it is shown that the heat exchanger is arranged completely outside of room 5, and the actual lines of the secondary circuit outside of the heat exchanger penetrate the room boundary 20, the arrangement of the heat exchanger 7 can also be "recessed" in the room boundary 20, so that the supply line or derivation to the effective area 22, which is already arranged within the outer boundary of the heat exchanger 7, acts as a line arrangement that penetrates the room boundary. this is in 13 indicated by the dashed line 20a or 20b, which is arranged within the outer boundary of the heat exchanger 7 and which is penetrated by the line arrangement 15a and 15b within the heat exchanger 7.

14 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Temperieren, insbesondere im Hinblick auf eine spezielle Implementierung des Wärmeübertragers. Insbesondere ist der Wärmeübertrager 7, der als Plattenwärmeübertrager oder Braze Plate Heat Exchanger ausgeführt sein kann, durch ein gemeinsames Element ausgeführt, das bei 10 dargestellt ist und die Funktionalität des Wärmeübertragers und des Verflüssigers 2 oder der Verdampfers 4 vereinigt.. Bei alternativen Implementierung als bei denen gemäß 14 können Wärmeübertrager 10 vor den Verdampfer bzw. Verflüssiger geschaltet sein, also durch zwei getrennte Elemente implementiert werden. Wieder alternativ kann die Reihenfolge der beiden Elemente Wärmeübertrager 10 und Verdampfer/Verflüssiger 4 bzw. 2 umgekehrt sein, so dass die Ausgangsflüssigkeit des Verdampfers in den Wärmeübertrager eingespeist wird. 14 shows a preferred embodiment of the device for temperature control, in particular with regard to a special implementation of the heat exchanger. In particular, the heat exchanger 7, which can be embodied as a plate heat exchanger or braze plate heat exchanger, is embodied by a common element, shown at 10, which combines the functionality of the heat exchanger and the condenser 2 or the evaporator 4. In alternative implementations as at according to those 14 Heat exchanger 10 can be connected before the evaporator or condenser, ie implemented by two separate elements. Again alternatively, the order of the two elements heat exchanger 10 and evaporator/condenser 4 or 2 can be reversed, so that the starting liquid of the evaporator is fed into the heat exchanger.

Es wird jedoch bevorzugt, beide Funktionalitäten in einem Element 10 zu integrieren. In den in 14 gezeichneten Kanälen 40, die von einem Aufweiter 41 gespeist werden und die von einem Sammler 42 wieder in die Leitung 14b vereinigt werden, fließt das Primär-Arbeitsfluid und über die Anschlüsse 15a bzw. 15b fließt das Sekundärfluid. Im Falle der Funktionalität des Wärmeübertragers als Verdampfer 4 wird über die Leitung 15b vom zu temperierenden Raum warmer Dampf in den Wärmeübertrager 10 eingespeist. Dies führt dazu, dass die Primär-Arbeitsflüssigkeit nach ihrem Eintritt in die Kanäle 40 verdampft und der Dampf vom Sammler 42 gesammelt wird und vom Kompressor 1 angesaugt wird. Durch das Verdampfer kondensiert der vom Anschluss 15b zugeführte Sekundärdampf außen an den Kanälen 40 und tropft in den Bereich mit dem variablen Flüssigkeitsniveau. Über das Siphon-Prinzip oder über eine Pumpe wird dann gekühlte Flüssigkeit über den Anschluss 15a in das Temperierungselement von 15 gebracht, um den zu temperierenden Raum zu kühlen.However, it is preferred to integrate both functionalities in one element 10. in the in 14 drawn channels 40, which are fed by an expander 41 and which are reunited by a collector 42 in line 14b, the primary working fluid flows and the secondary fluid flows via the connections 15a and 15b. In the case of the functionality of the heat exchanger as an evaporator 4, warm steam is fed into the heat exchanger 10 via the line 15b from the room to be temperature-controlled. This results in the primary working fluid evaporating after entering the ducts 40 and the vapor being collected by the collector 42 and being sucked into the compressor 1. Through the evaporator, the secondary vapor supplied from the port 15b condenses on the outside of the channels 40 and drips into the area with the variable liquid level. Using the siphon principle or a pump, cooled liquid is then pumped through connection 15a into the Tempering element from 15 brought to cool the room to be tempered.

Im umgekehrten Fall, wenn also der zu temperierende Raum geheizt werden soll, wirkt der Übertrager als Verflüssiger für das Primär-Arbeitsfluid. Dampfförmiges und komprimiertes warmes Primär-Arbeitsfluid fließt in diesem Fall über das Element 42, das jetzt als Aufweiter wirkt, in die Kanäle 40, die so weit als möglich in kühlem flüssigem Sekundärfluid liegen. Dadurch kondensiert das Primär-Arbeitsfluid innen an den Kanälen 40 und verlässt als Flüssigkeit den Wärmeübertrager 10 über das Element 41, das nun als Sammler wirkt. Dadurch verdampft im Wärmeübertrager 10 die Sekundärflüssigkeit und Dampf geht über den Anschluss 15b in das Temperierungselement 11, 14, um dort den Raum zu heizen. Dadurch verflüssigt sich das Sekundärfluid im Temperierungselement und gelangt als Flüssigkeit aufgrund des Siphon-Prinzips oder durch eine Pumpe wieder zurück in den Wärmeübertrager um dort wieder verdampft zu werden.In the opposite case, ie if the room to be tempered is to be heated, the transmitter acts as a liquefier for the primary working fluid. Vaporized and compressed warm primary working fluid in this case flows via element 42, now acting as an expander, into channels 40 which lie as much as possible in cool liquid secondary fluid. As a result, the primary working fluid condenses on the inside of the channels 40 and leaves the heat exchanger 10 as a liquid via the element 41, which now acts as a collector. As a result, the secondary liquid evaporates in the heat exchanger 10 and vapor goes via the connection 15b into the temperature control element 11, 14 in order to heat the room there. As a result, the secondary fluid liquefies in the temperature control element and returns to the heat exchanger as a liquid based on the siphon principle or by a pump, where it is vaporized again.

In 14 ist der Wärmeübertrager 10 so gezeichnet, dass er ein variables Flüssigkeitsniveau aufweist, das bei dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel einen Teil des wirksamen Wärmeübertragervolumens bedeckt und einen anderen Teil freilässt. Dies würde dem Fall von 4, 5, 7, 9, 10, 11, 12 entsprechen, in denen der Wärmeübertrager 10 nicht komplett überflutet ist. Insbesondere ist der Wärmeübertrager derart ausgebildet, dass, von dem Flüssigkeitsniveau getrennt, der untere Bereich 10a mit Sekundärflüssigkeit voll ist, während der obere Bereich 10b ein Dampfraum ist, in dem dampfförmiges Sekundärfluid angeordnet ist. Gleichzeitig ist der erste Teil 15a der Leitungsanordnung der flüssigkeitsführende Teil, während der zweite Teil 15b der Leitungsanordnung der dampfführende Teil ist. Daher wird es bevorzugt, dass der Durchmesser der zweiten Leitungsanordnung 15b deutlich größer ist als der Durchmesser des ersten Teils, damit der Dampf so gut als möglich fließen kann und ausreichend Raum hat.In 14 the heat exchanger 10 is drawn in such a way that it has a variable liquid level which, in the case of FIG 14 shown embodiment covers a part of the effective heat exchanger volume and leaves another part free. This would be the case of 4 , 5 , 7 , 9 , 10 , 11 , 12 correspond in which the heat exchanger 10 is not completely flooded. In particular, the heat exchanger is designed in such a way that, separated from the liquid level, the lower area 10a is full of secondary liquid, while the upper area 10b is a vapor space in which vaporous secondary fluid is arranged. At the same time, the first part 15a of the line arrangement is the liquid-carrying part, while the second part 15b of the line arrangement is the vapor-carrying part. Therefore, it is preferred that the diameter of the second pipe arrangement 15b is significantly larger than the diameter of the first part, so that the vapor can flow as well as possible and has sufficient space.

Darüber hinaus ist der Wärmeübertrager 10 als volumetrischer Mikrochannel-Wärmeübertrager gezeichnet, bei dem das Aufweitungselement bzw. Sammlungselement 41 die Leitung 14a mit den einzelnen Kanälen des Mikrochannel-Wärmeübertragers koppelt, während ausgangsseitig ein Sammlungselement bzw. Aufweitungselement 42 vorhanden ist, das das flüssige (im Falle von zwei getrennten Elementen) oder dampfförmige (im Fall des integrierten Elements und Kühlbetrieb) Primär-Arbeitsfluid sammelt bzw. verteilt, und nur im Falle der getrennten Implementierung dem Verdampfer bzw. Verflüssiger zuführt. Obgleich in 14 nicht gezeigt, können zwischen den Mikrokanälen Lamellen angeordnet sein, um eine bessere Wärmeübertragung zu schaffen, die vorzugsweise perforiert sind, damit Blasen im Element 10 aufsteigen können oder Tropfen im Element 10 von oben nach unten fallen können.In addition, the heat exchanger 10 is drawn as a volumetric microchannel heat exchanger, in which the expansion element or collection element 41 couples the line 14a to the individual channels of the microchannel heat exchanger, while a collection element or expansion element 42 is present on the outlet side, which carries the liquid (in the case of two separate elements) or vaporous (in the case of the integrated element and cooling operation) primary working fluid collects or distributes, and only in the case of separate implementation feeds the evaporator or condenser. Although in 14 not shown, fins may be placed between the microchannels to provide better heat transfer, which are preferably perforated to allow bubbles to rise in element 10 or droplets to fall in element 10 from top to bottom.

Bei der Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel ist der Verdampfer (4) oder der Verflüssiger (2) des Primär-Wärmepumpenkreises als in dem Wärmeübertrager (10) integriert ausgeführt. Der Wärmeübertrager 10 umfasst z.B. Bezug nehmend auf 14 einen ersten Anschlussabschnitt, z.B. den Sammler oder Aufweiter 41 für das Primär-Arbeitsfluid, einen zweiten Anschlussabschnitt, z.B. den Sammler oder Aufweiter 42 für das Primär-Arbeitsfluid; einen dritten Anschlussabschnitt 15a für das Sekundärfluid; einen vierten Anschlussabschnitt 15b für das Sekundärfluid, und einen Kanalabschnitt 40, der sich zwischen dem ersten Anschlussabschnitt 41 für das Primär-Arbeitsfluid und dem zweiten Anschlussabschnitt 42 für das Primär-Arbeitsfluid erstreckt.In the device according to one exemplary embodiment, the evaporator (4) or the condenser (2) of the primary heat pump circuit is designed to be integrated in the heat exchanger (10). The heat exchanger 10 includes, for example, referring to 14 a first port portion, such as the primary working fluid collector or expander 41; a second port portion, such as the primary working fluid collector or expander 42; a third connection portion 15a for the secondary fluid; a fourth connection portion 15b for the secondary fluid, and a passage portion 40 extending between the first connection portion 41 for the primary working fluid and the second connection portion 42 for the primary working fluid.

Ferner ist ein Interaktionsbereich 43 vorgesehen, der sich zwischen dem dritten Anschlussabschnitt 15a für das Sekundärfluid und dem vierten Anschlussabschnitt 15b für das Sekundärfluid erstreckt. In diesem ist der Kanalabschnitt 40 angeordnet, wobei der Kanalabschnitt 40 mit dem Interaktionsbereich 43 thermisch gekoppelt und von dem Interaktionsbereich 43 fluidisch entkoppelt ist.Furthermore, an interaction area 43 is provided, which extends between the third connection section 15a for the secondary fluid and the fourth connection section 15b for the secondary fluid. The channel section 40 is arranged in this, the channel section 40 being thermally coupled to the interaction area 43 and fluidically decoupled from the interaction area 43 .

Die Verflüssigung und Verdampfung des Primärkreises findet im Kanalabschnitt innerhalb des Interaktionsraums statt. Ferner findet aufgrund der Verflüssigung oder Verdampfung im Primärkreis im Interaktionsbereich eine Verdampfung oder Verflüssigung des Primärfluids außen am Kanalabschnitt statt. Der Interaktionsbereich ist vorzugsweise das durch eine Wand abgegrenzte Volumen mit dem variablen Flüssigkeitsniveau.The liquefaction and evaporation of the primary circuit takes place in the channel section inside the interaction space. Furthermore, due to the liquefaction or evaporation in the primary circuit in the interaction area, an evaporation or liquefaction of the primary fluid takes place on the outside of the channel section. The interaction area is preferably the volume delimited by a wall with the variable liquid level.

15 zeigt eine bevorzugte Implementierung des Temperierungselements, das als Sekundärfluid-Luft-Wärmeübertrager ausgebildet ist, wobei dieser Wärmeübertrager wieder als schematischer Mikrochannel-Wärmeübertrager ausgebildet ist. Wieder sind Kanäle für das Sekundärfluid gezeichnet, die durch Lamellen verbunden sind. Ferner ist oberhalb des Temperierungselements ein Gebläse 35 dargestellt, das im Raum angeordnet ist und in dem Raum vorhandene Luft durch das Temperierungselement 14 hindurchbläst. Ferner ist in 15 die optional verwendete schräge Anordnung gezeigt, und zwar mit einem Winkel α zur horizontalen, wie sie in Thermosyphon-Anwendungen und Pumpen-Anwendungen der 3 bis 12 dargestellt ist. Dies führt dazu, dass dann, wenn das Temperierungselement nicht vollständig überflutet ist, wie beispielsweise in 9, lediglich der linke untere Bereich der Kanäle in dem Temperierungselement mit Sekundärfluid gefüllt ist, während der obere Teil der Kanäle mit dampfförmigem Sekundärfluid gefüllt ist. Wenn dagegen, wie in 5 dargestellt, das Temperierungselement komplett überflutet ist, so reicht die Sekundärflüssigkeit in den Kanälen bis zum Anschlusspunkt der Dampfleitung 15b, also bis oben hin, damit nur noch ein kleiner Dampfraum 11b verbleibt, von dem dann über den Anschlusspunkt des zweiten Teils 15b der Leitungsanordnung der Dampf abgeführt werden kann, um dann in den Wärmeübertrager 10 von 14 über die Leitung 15b eingespeist zu werden. Darüber hinaus ist die Flüssigkeitsleitung 15a des Temperierungselements in 15 mit dem Anschluss 15a unten am Wärmeübertrager 10 verbunden. 15 shows a preferred implementation of the temperature control element, which is designed as a secondary fluid-air heat exchanger, this heat exchanger again being designed as a schematic microchannel heat exchanger. Again channels for secondary fluid are drawn, connected by lamellas. Furthermore, a blower 35 is shown above the temperature control element, which is arranged in the room and blows air present in the room through the temperature control element 14 . Furthermore, in 15 the optionally used oblique arrangement is shown, at an angle α to the horizontal, as used in thermosiphon applications and pump applications of FIG 3 until 12 is shown. This means that if the tempering element is not completely flooded, as for example in 9 , only the lower left area of the channels in the tempering element is filled with secondary fluid, while the upper part of the channels is filled with vaporous secondary fluid. If, on the other hand, as in 5 shown, the temperature control element is completely flooded, the secondary liquid in the channels reaches up to the connection point of the steam line 15b, i.e. up to the top, so that only a small steam space 11b remains, from which the steam then flows via the connection point of the second part 15b of the line arrangement can be dissipated to then in the heat exchanger 10 of 14 to be fed via the line 15b. In addition, the liquid line 15a of the temperature control element is in 15 connected to the connection 15a at the bottom of the heat exchanger 10.

14 zeigt die Funktionalität des Wärmeübertragers und des Verdampfers bzw. Verflüssigers in einem integrierten Element als bevorzugtes Ausführungsbeispiel., so dass innerhalb des Verdampfers auch die Funktion der Wärmeübertragung vom Primär-Arbeitsfluid zum Sekundärfluid stattfindet, und gleichzeitig die Funktionalität der Verdampfung bzw. Verflüssigung im Primär-Wärmepumpenkreis stattfindet. 14 shows the functionality of the heat exchanger and the evaporator or condenser in an integrated element as a preferred embodiment., So that the function of heat transfer from the primary working fluid to the secondary fluid also takes place within the evaporator, and at the same time the functionality of evaporation or condensation in the primary heat pump cycle takes place.

16a zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element und einem senkrecht angeordneten Luftregister. Ferner ist eine Pumpe 8 vorgesehen, die gekühlte Sekundärflüssigkeit in das Temperierungselement 11 pumpt, in dem das Luftregister senkrecht angeordnet ist. Das Temperierungselement muss nicht schräg oder vollständig senkrecht angeordnet sein. Es kann eine beliebige Anordnung und Konfiguration haben, so lange eine Verdampfung der Sekundärflüssigkeit aufgrund der Wärme im zu temperierenden Raum stattfinden kann und das verdampfte Sekundärfluid in den Dampfraum des Wärmeübertragers 10 über den Anschluss 15b gelangen kann. 16a shows an implementation of the device for temperature control according to the present invention for cooling with a plate heat exchanger as an integrated element and a vertically arranged air register. Furthermore, a pump 8 is provided, which pumps the cooled secondary liquid into the tempering element 11, in which the air register is arranged vertically. The tempering element does not have to be arranged at an angle or completely vertically. It can have any arrangement and configuration as long as evaporation of the secondary fluid can take place due to the heat in the space to be temperature-controlled and the evaporated secondary fluid can reach the vapor space of the heat exchanger 10 via the connection 15b.

16b zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Heizen mit einem integriertem Element und einem auf ähnlicher Höhe senkrecht angeordneten Temperierungselement und einer Pumpe. Wieder ist eine Pumpe 8 angeordnet, die unterschiedliche Flüssigkeitspegel in den Elementen 10 und 11 erreicht. Ohne Pumpe 8 oder bei still stehender Pumpe 8 würden die beiden Pegel auf gleicher Höhe aufgrund des Siphonprinzips sein. Dadurch, dass die Pumpe 8 Flüssigkeit in den Wärmeübertrager 10 pumpt und der Primärkreis so betrieben wird, dass der integrierte Wärmeübertrager gleichzeitig als Verflüssiger 2 im Primärkreis arbeitet, wird Sekundärfluid im Wärmeübertrager am warmen Kanalbereich des Verflüssigers verdampft und in das Temperierungselement gedrückt. Dort gibt das warme dampfförmige Sekundärfluid seine Wärme an den zu temperierenden Raum ab, wodurch es im Luftregister kondensiert und durch die Pumpe wieder zurück zum Übertrager 10 gebracht wird. 16b shows an implementation of the device for temperature control according to the present invention for heating with an integrated element and a temperature control element arranged vertically at a similar height and a pump. Again a pump 8 is arranged, which achieves different liquid levels in the elements 10 and 11. Without pump 8 or with pump 8 stopped, the two levels would be at the same level due to the siphon principle. Because the pump 8 pumps liquid into the heat exchanger 10 and the primary circuit is operated in such a way that the integrated heat exchanger works simultaneously as condenser 2 in the primary circuit, secondary fluid is evaporated in the heat exchanger at the warm channel area of the condenser and pressed into the temperature control element. There, the warm, vaporous secondary fluid gives off its heat to the room to be tempered, as a result of which it condenses in the air register and is brought back to the transmitter 10 by the pump.

16c zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem integrierten Element und einem auf ähnlicher Höhe senkrecht angeordneten Temperierungselement und einer Pumpe. Wieder ist eine Pumpe 8 angeordnet, die unterschiedliche Flüssigkeitspegel in den Elementen 10 und 11 erreicht. Ohne Pumpe 8 oder bei still stehender Pumpe 8 würden die beiden Pegel auf gleicher Höhe aufgrund des Prinzips kommunizierender Röhren sein. Dadurch, dass die Pumpe 8 Flüssigkeit aus dem Wärmeübertrager 10 pumpt und der Primärkreis so betrieben wird, dass der integrierte Wärmeübertrager gleichzeitig als Verdampfer 2 im Primärkreis arbeitet, wird verdampftes Sekundärfluid im Wärmeübertrager am kalten Kanalbereich des Verdampfers kondensiert als abgekühlte Flüssigkeit durch die Pumpe in das Temperierungselement gedrückt. Dort gibt nimmt das kalte flüssige Sekundärfluid vom zu temperierenden Raum Wärme auf, indem es im Temperierungselement verdampft. Dieser Dampf gelangt wieder in das Element 10, um dort wieder zu kondensieren. 16c shows an implementation of the device for temperature control according to the present invention for cooling with an integrated element and a temperature control element arranged vertically at a similar height and a pump. Again a pump 8 is arranged, which achieves different liquid levels in the elements 10 and 11. Without pump 8, or with pump 8 stopped, the two levels would be at the same level due to the principle of communicating tubes. Because the pump 8 pumps liquid out of the heat exchanger 10 and the primary circuit is operated in such a way that the integrated heat exchanger works simultaneously as the evaporator 2 in the primary circuit, evaporated secondary fluid is condensed in the heat exchanger at the cold channel area of the evaporator as cooled liquid by the pump into the Tempering element pressed. There, the cold liquid secondary fluid absorbs heat from the space to be temperature-controlled by evaporating in the temperature-control element. This vapor returns to element 10 to condense again.

17a zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit einem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element und einem senkrecht angeordneten alternativ ausgebildeten Luftregister. Die Pumpe 8 unterstützt lediglich den Fluidumlauf, da die Element 10, 11 im Hinblick auf das Sekundärfluid auf dem gleichen Druck sind. 17a shows an implementation of the device for temperature control according to the present invention for cooling with a plate heat exchanger as an integrated element and a vertically arranged, alternatively designed air register. The pump 8 only assists the fluid circulation since the elements 10, 11 are at the same pressure with regard to the secondary fluid.

17b zeigt eine Implementierung des integrierten Elements, das als Plattenwärmeübertrager ausgebildet ist. Dieser umfasst die vier Anschlussabschnitte 41, 42, 15a 15b für das Primär-Arbeitsfluid und das Sekundärfluid, die durch die Abdeckplatte verlaufen und durch die Dichtplatten getrennt sind. Der Kanalbereich 40 für das Primärfluid und der Intreraktionsbereich 43 sind durch die Kanalplatten realisiert ist. Damit ist das Primärfluid von Sekundärfluid fluidisch getrennt, mit demselben aber thermisch gekoppelt. 17b shows an implementation of the integrated element, which is designed as a plate heat exchanger. This includes the four connection sections 41, 42, 15a, 15b for the primary working fluid and the secondary fluid, which run through the cover plate and are separated by the sealing plates. The channel area 40 for the primary fluid and the interaction area 43 are realized by the channel plates. The primary fluid is thus fluidically separated from the secondary fluid, but is thermally coupled to the same.

17c zeigt eine Implementierung der Vorrichtung zum Temperieren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen mit dem Plattenwärmeübertrager als integriertem Element von 17b und einem senkrecht angeordneten alternativ ausgebildeten Luftregister. Durch die Pumpe werden die unterschiedlichen Flüssigkeitsstände im Plattenwärmeübertrager und im Luftregister erreicht. Bei stillstehender Pumpe wären die Flüssigkeitsniveaus gleich hoch. 17c shows an implementation of the device for temperature control according to the present invention for cooling with the plate heat exchanger as an integrated element of FIG 17b and a vertically arranged alternatively designed air register. The different liquid levels in the plate heat exchanger and in the air register are achieved by the pump. With the pump stopped, the liquid levels would be the same.

Nachfolgend werden bevorzugte Implementierungen der vorliegenden Erfindung als Beispiele zusammengefasst.

  1. 1. Eine Kälteanlage zur Temperierung, also je nach Bedarf zum Kühlen oder Heizen, von vorzugsweise geschlossenen Räumen in vorzugsweise mobilen oder stationären Anwendungen auf Straße, Schiene, Wasser oder zu Land, bei der ein kälteerzeugender Teil der Maschine keinen direkten Kontakt zum zu temperierenden vorzugsweise geschlossenen Raum aufweist, und/ oder bei der durch einen Sekundärkreis verhindert wird, dass das Kältemittel aus dem kälteerzeugenden Teil der Anlage in den vorzugsweise geschlossen Innenraum der Anwendung gelangen kann, und/oder bei der die Trennung zwischen Kälteerzeugung und Kälteverteilung mit einem brennbaren Kältemittel, beziehungsweise Arbeitsfluid im kälteerzeugenden Teil arbeitet, und/oder bei der im kälteverteilenden Teil der Anlage, der vorzugsweise in dem Raum oder in Kommunikation mit dem Raum angeordnet ist, ein nicht brennbares Fluid mit Phasenwechsel zwischen seinem flüssigen und gasförmigen Aggregatszustand zum Einsatz kommt, und/oder bei der die erforderliche elektrische Antriebsleistung für die Kälteverteilung durch das Sekundärfluid dabei vorzugsweise unter zehn Prozent der gesamten erforderlichen Antriebsleistung der Maschine zum Kühlen bzw. Beheizen liegt.
  2. 2. Eine Maschine nach Beispiel 1, bei der der Arbeitsdruck des Sekundärkreislauffluides zur Kälteverteilung oberhalb des Arbeitsdrucks des Fluides des Anlagenteils zur Kälteerzeugung liegt.
  3. 3. Eine Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärkreislauf als reine Thermosyphon-Lösung ausgeführt ist, so dass keinerlei elektrische Antriebsleistung erforderlich ist.
  4. 4. Eine Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele, bei der der Sekundärkreislauf eine in beide Strömungsrichtungen wirksame Pumpeinrichtung für das Sekundärfluid aufweist, dass den natürlichen Umlauf durch das Thermosyphon-Prinzip unterstützt und damit auch den Kühl- bzw. Heizbetrieb.
  5. 5. Eine Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele, die nur zum Kühlen des Innenraums eingesetzt wird und bei der sich der Wärmeübertrager im Innenraum geodätisch auf geringerer Höhe, als der Wärmeübertrager zwischen dem kälteerzeugenden und dem Kälteverteilenden Anlagenteil befindet.
  6. 6. Eine Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele, die nur zum Heizen des Innenraums eingesetzt wird und bei der sich der Wärmeübertrager im Innenraum geodätisch auf höherer Höhe, als der Wärmeübertrager zwischen dem kälteerzeugenden und dem Kälteverteilenden Anlagenteil befindet.
  7. 7. Eine Pumpeinrichtung, die das Sekundärfluid in seiner flüssigen oder gasförmigen Phase durch Drehrichtungsänderung des Antriebsmotors und einer entsprechenden geeigneten Geometrie der Fördereinheit in beide Förderrichtungen strömungstechnisch wirken kann, um sowohl den Kühl-, als auch den Heizbetrieb des Innenraums zu unterstützen, alleine oder in Verbindung mit der Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele.
  8. 8. Eine Fördereinrichtung zur Unterstützung der Zirkulation des Sekundärfluides, die so in den Kreislauf eingebracht wird, dass diese über eine Erzeugung einer Druckdifferenz ausschließlich in der gasförmigen Phase des Sekundärfluides seine Zirkulation im Kreislauf unterstützt alleine oder in Verbindung mit der Maschine nach einem der vorhergehenden Beispiele.
  9. 9. Eine Pumpeinrichtung nach Beispiel 7, bei der sich der stromführende Bereich des Motos außerhalb des mit dem Sekundärfluid durchströmten Rohres befindet.
  10. 10. Eine Pumpeinrichtung nach Beispiel 7, bei der sich der stromführende Bereich des Motors innerhalb des mit dem Sekundärfluid durchströmten Rohres befindet.
In the following, preferred implementations of the present invention are summarized as examples.
  1. 1. A refrigeration system for temperature control, i.e. for cooling or heating as required, of preferably closed rooms in preferably mobile or stationary applications on the road, rail, water or on land, in which a cold-generating part of the machine is not in direct contact with the preferably temperature-controlled part has a closed space, and/or in which a secondary circuit prevents the refrigerant from getting from the refrigerating part of the system into the preferably closed interior of the application, and/or in which the separation between refrigeration generation and refrigeration distribution is made with a flammable refrigerant, or working fluid works in the cold-generating part, and/or in which a non-flammable fluid with a phase change between its liquid and gaseous aggregate state is used in the cold-distributing part of the system, which is preferably arranged in the room or in communication with the room, and/ or where the required Such electrical drive power for the cold distribution through the secondary fluid is preferably less than ten percent of the total required drive power of the machine for cooling or heating.
  2. 2. A machine according to example 1, in which the working pressure of the secondary circuit fluid for refrigeration distribution is above the working pressure of the fluid of the plant part for refrigeration generation.
  3. 3. A machine according to any one of the preceding claims, in which the secondary circuit is implemented as a pure thermosiphon solution, so that no electrical drive power is required.
  4. 4. A machine according to one of the preceding examples, in which the secondary circuit has a pump device for the secondary fluid that is effective in both directions of flow, that supports the natural circulation using the thermosiphon principle and thus also the cooling or heating operation.
  5. 5. A machine according to one of the preceding examples, which is only used for cooling the interior and in which the heat exchanger in the interior is geodetically at a lower level than the heat exchanger between the cold-generating and the cold-distributing system part.
  6. 6. A machine according to one of the preceding examples, which is only used for heating the interior and in which the heat exchanger in the interior is geodetically at a higher level than the heat exchanger between the cold-generating and the cold-distributing system part.
  7. 7. A pumping device that can flow the secondary fluid in its liquid or gaseous phase by changing the direction of rotation of the drive motor and a corresponding suitable geometry of the delivery unit in both delivery directions in order to support both the cooling and the heating operation of the interior, alone or in Connection to the machine according to one of the preceding examples.
  8. 8. A conveying device to support the circulation of the secondary fluid, which is introduced into the circuit in such a way that it supports its circulation in the circuit by generating a pressure difference exclusively in the gaseous phase of the secondary fluid, alone or in connection with the machine according to one of the preceding examples .
  9. 9. A pumping device according to Example 7, in which the current-carrying area of the motor is located outside the pipe through which the secondary fluid flows.
  10. 10. A pumping device according to Example 7, in which the current-carrying area of the motor is located within the pipe through which the secondary fluid flows.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.Although some aspects have been described in the context of a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also constitute a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device. Some or all of the method steps may be performed by hardware apparatus (or using a hardware Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer, or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the essential process steps can be performed by such an apparatus.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt wird.The embodiments described above are only an illustration of the Principles of the present invention. It is understood that modifications and variations to the arrangements and details described herein will occur to those skilled in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the following claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims (24)

Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums (5) mit einer Raumbegrenzung (20), die den zu temperierenden Raum von einer Umgebung (21) trennt, mit folgenden Merkmalen: einem Primär-Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer (4), einem Verflüssiger (2), einem Verdichter (1) und einem Expansionsorgan (3), wobei der Primär-Wärmepumpenkreis ein natürliches Primär-Arbeitsfluid aufweist, wobei der Verdampfer (4), der Verflüssiger (2), der Verdichter (1) und das Expansionsorgan (3) außerhalb des zu temperierenden Raums angeordnet sind; und einem Sekundärkreis, der mit dem Verdampfer (4) oder dem Verflüssiger (2) über einen Wärmeübertrager (7, 10) thermisch gekoppelt ist und fluidisch entkoppelt ist und ein Temperierungselement (11, 14) aufweist, das in dem zu temperierenden Raum (5) angeordnet ist, und das mit dem Wärmeübertrager (7, 10) durch eine Leitungsanordnung (15a, 15b) verbunden ist, die ein Sekundärfluid aufweist, das sich von dem Primär-Arbeitsfluid unterscheidet, wobei die Leitungsanordnung (15a, 15b) die Raumbegrenzung (20) durchdringt.Device for tempering a room (5) to be tempered with a room boundary (20) which separates the room to be tempered from an environment (21), with the following features: a primary heat pump circuit with an evaporator (4), a condenser (2), a compressor (1) and an expansion element (3), the primary heat pump circuit having a natural primary working fluid, the evaporator (4), the condenser (2), the compressor (1) and the expansion element (3) are arranged outside of the room to be temperature-controlled; and a secondary circuit which is thermally coupled to the evaporator (4) or the condenser (2) via a heat exchanger (7, 10) and is fluidically decoupled and has a temperature control element (11, 14) which is located in the space (5) to be temperature-controlled is arranged and which is connected to the heat exchanger (7, 10) by a line arrangement (15a, 15b) which has a secondary fluid which differs from the primary working fluid, the line arrangement (15a, 15b) defining the space boundary (20 ) penetrates. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Sekundärfluid einen Phasenwechsel, zwischen Dampf und Flüssigkeit in einem Arbeitstemperaturbereich aufweist, und nicht brennbar ist, und bei der das Primär-Arbeitsfluid leicht oder schwer entflammbar oder toxisch ist, oder zur Gruppe der Kohlenwasserstoffe, teilhalogenierter Kohlenwasserstoffe oder Ammoniakverbindungen gehört.device after claim 1 , in which the secondary fluid exhibits a phase change between vapor and liquid in a working temperature range and is non-flammable, and in which the primary working fluid is highly or hardly flammable or toxic, or belongs to the group of hydrocarbons, hydrochloric hydrocarbons or ammonia compounds. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Wärmeübertrager (7, 10) und das Temperierungselement (11, 14) höchstens 50 Meter räumlich voneinander entfernt angeordnet sind, oder bei der in der Leitungsanordnung (15a, 15b) eine Pumpe (8) angeordnet ist, die einen innenliegenden Stator oder einen außenliegenden Stator aufweist.device after claim 1 or 2 , in which the heat exchanger (7, 10) and the temperature control element (11, 14) are arranged at a maximum of 50 meters apart, or in which a pump (8) is arranged in the line arrangement (15a, 15b) and has an internal stator or has an external stator. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wärmeübertrager (7, 10) oder das Temperierungselement (11, 14) einen Mikrochannel-Wärmeübertrager, einen Plattenwärmeübertrager oder einen Lamellenwärmeübertrager aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which the heat exchanger (7, 10) or the temperature control element (11, 14) has a microchannel heat exchanger, a plate heat exchanger or a lamellar heat exchanger. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärkreis als Thermosyphon-Kreislauf ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, in which the secondary circuit is designed as a thermosyphon circuit. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wärmeübertrager (7, 10) einen Wärmeübertrager-Flüssigkeitsraum (10a) und einen Wärmeübertrager-Dampfraum (10b) aufweist und das Temperierungselement einen Temperierungs-Dampfraum (11b) und einen Temperierungs-Flüssigkeitsraum (11 a) aufweist, wobei der Wärmeübertrager (7, 10) und das Temperierungselement (11, 14) so zueinander angeordnet sind, dass in einem ersten Bereich (15b) der Leitungsanordnung dampfförmiges Sekundärfluid zwischen dem Wärmeübertrager-Dampfraum (10b) und dem Temperierungs-Dampfraum (11b) fließen kann und in einem zweiten Bereich (15) der Leitungsanordnung flüssiges Sekundärfluid zwischen dem Wärmeübertrager-Flüssigkeitsraum (10a) und dem Temperierungs-Flüssigkeitsraum (11a) fließen kann.Device according to one of the preceding claims, in which the heat exchanger (7, 10) has a heat exchanger liquid space (10a) and a heat exchanger vapor space (10b) and the temperature control element has a temperature control vapor space (11b) and a temperature control liquid space (11a ), wherein the heat exchanger (7, 10) and the tempering element (11, 14) are arranged relative to one another such that in a first region (15b) of the line arrangement, vaporous secondary fluid flows between the heat exchanger vapor space (10b) and the temperature control vapor space ( 11b) and in a second region (15) of the line arrangement liquid secondary fluid can flow between the heat exchanger liquid space (10a) and the tempering liquid space (11a). Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Wärmeübertrager (7, 10) so bezüglich des Temperierungselements (11, 14) angeordnet ist, das er mit dem Sekundärfluid überflutet ist, wobei das Temperieren ein Heizen ist und der Wärmeübertrager (7, 10) mit dem Verflüssiger (2) des Primär-Wärmepumpenkreises gekoppelt ist.device after claim 5 or 6 , in which the heat exchanger (7, 10) is arranged with respect to the temperature control element (11, 14) in such a way that it is flooded with the secondary fluid, the temperature control being heating and the heat exchanger (7, 10) with the condenser (2) of the primary heat pump circuit is coupled. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der das Temperierungselement (11, 14) so bezüglich des Wärmeübertragers (7, 10) angeordnet ist, dass es von dem Sekundärfluid überflutet ist, wobei das Temperieren ein Kühlen ist und der Wärmeübertrager (7, 10) mit dem Verdampfer (4) des Primär-Wärmepumpenkreises gekoppelt ist.device after claim 5 or 6 , in which the temperature control element (11, 14) is arranged with respect to the heat exchanger (7, 10) in such a way that it is flooded by the secondary fluid, the temperature control being cooling and the heat exchanger (7, 10) with the evaporator (4) of the primary heat pump circuit is coupled. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der das Temperierungselement (11, 14) länglich ist und eine bezüglich einer Horizontalen schräge Ausrichtung aufweist, wobei das Sekundärfluid in flüssigem Zustand aufgrund der Schwerkraft oder einer Pumpkraft oder Ventilatorkraft oder aufgrund eines entsprechend angeordneten Wärmeübertragers in dem Temperierungselement von unten nach oben fließt.Device according to one of Claims 5 until 8th , in which the temperature control element (11, 14) is elongate and has an oblique alignment with respect to a horizontal, the secondary fluid flowing in the liquid state from below upwards due to gravity or a pump force or fan force or due to a correspondingly arranged heat exchanger in the temperature control element. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Verdampfer (4) oder der Verflüssiger (2) des Primär-Wärmepumpenkreises als in dem Wärmeübertrager (10) integriert ausgeführt ist, wobei der Wärmeübertrager (10) folgende Merkmale aufweist: einen ersten Anschlussabschnitt (41) für das Primär-Arbeitsfluid; einen zweiten Anschlussabschnitt (42) für das Primär-Arbeitsfluid; einen dritten Anschlussabschnitt (15a) für das Sekundärfluid; einen vierten Anschlussabschnitt (15b) für das Sekundärfluid; einen Kanalabschnitt (40), der sich zwischen dem ersten Anschlussabschnitt (41) für das Primär-Arbeitsfluid und dem zweiten Anschlussabschnitt (42) für das Primär-Arbeitsfluid erstreckt; und einem Interaktionsbereich (43), der sich zwischen dem dritten Anschlussabschnitt (15a) für das Sekundärfluid und dem vierten Anschlussabschnitt (15b) für das Sekundärfluid erstreckt, und in dem der Kanalabschnitt (40) angeordnet ist, wobei der Kanalabschnitt (40) mit dem Interaktionsbereich (43) thermisch gekoppelt und von dem Interaktionsbereich (43) fluidisch entkoppelt ist.Device according to one of the preceding claims, in which the evaporator (4) or the condenser (2) of the primary heat pump circuit is designed to be integrated in the heat exchanger (10), the heat exchanger (10) having the following features: a first connection section (41 ) for the primary working fluid; a second connection section (42) for the primary working fluid; a third connection portion (15a) for the secondary fluid; a fourth connection portion (15b) for the secondary fluid; a passage portion (40) extending between the first primary working fluid port portion (41) and the second primary working fluid port portion (42); and an interaction area (43) which extends between the third connection section (15a) for the secondary fluid and the fourth connection section (15b) for the secondary fluid, and in which the channel section (40) is arranged, the channel section (40) being connected to the Interaction area (43) is thermally coupled and fluidly decoupled from the interaction area (43). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um in einem Kühlmodus durch das Temperierungselement (11, 14) den Raum (5) zu kühlen, und die ferner eine Steuerung (30) aufweist, um ansprechend auf ein Steuersignal (31, 32) in einem Abtaumodus den Primär-Wärmepumpenkreis so zu steuern, dass dem Wärmeübertrager (7, 10) Energie zugeführt wird, während in dem Kühlmodus der Primär-Wärmepumpenkreis ausgebildet ist, um von dem Wärmeübertrager (7, 10) Energie abzuführen.Device according to one of the preceding claims, which is designed to cool the space (5) in a cooling mode by the temperature control element (11, 14), and which also has a controller (30) in order, in response to a control signal (31, 32 ) to control the primary heat pump circuit in a defrosting mode in such a way that energy is supplied to the heat exchanger (7, 10), while in the cooling mode the primary heat pump circuit is designed to dissipate energy from the heat exchanger (7, 10). Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der das Steuersignal von einem Sensor an dem Temperierungselement (11, 14), von einem Sensor in dem zu temperierenden Raum (5), oder von einem Taktgeber stammt, damit die Vorrichtung zu regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitpunkten in den Abtaumodus gebracht wird.device after claim 11 , in which the control signal comes from a sensor on the temperature control element (11, 14), from a sensor in the room (5) to be temperature controlled, or from a clock so that the device is brought into defrost mode at regular or irregular times. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der der Verdichter (1) in dem Primär-Wärmepumpenkreis steuerbar ausgebildet ist, um durch das Steuersignal (31) in seiner Förderrichtung umgekehrt zu werden, so dass das Element (2, 4) des Primär-Wärmepumpenkreises, das mit dem Wärmeübertrager (7, 10) gekoppelt ist, seine Funktion vom Verdampfen zum Verflüssigen oder umgekehrt wechselt, oder bei der in dem Sekundärkreis eine steuerbare Pumpe (8) angeordnet ist, die ausgebildet ist, um ansprechend auf das Steuersignal (32) eine Förderrichtung in dem Sekundärkreis umzukehren.device after claim 11 or 12 , in which the compressor (1) in the primary heat pump circuit is designed to be controllable in order to be reversed in its conveying direction by the control signal (31), so that the element (2, 4) of the primary heat pump circuit, which is connected to the heat exchanger ( 7, 10), its function changes from evaporation to liquefaction or vice versa, or in which a controllable pump (8) is arranged in the secondary circuit, which is designed to reverse a conveying direction in the secondary circuit in response to the control signal (32). . Vorrichtung nach einem der vorehrgehenden Ansprüche, die ferner folgende Merkmale aufweist: ein Gebläse (35), das in dem zu temperierenden Raum innerhalb der Raumbegrenzung (20) angeordnet ist, um Luft an dem Temperierungselement (11, 14) vorbeizubewegen, oder ein Gebläse, das außerhalb der Raumbegrenzung (20) angeordnet ist, um Luft an dem Verflüssiger des Primär-Wärmepumpenkreises vorbeizubewegen.Device according to one of the preceding claims, further comprising the following features: a fan (35) which is arranged in the room to be temperature-controlled within the room boundary (20) in order to move air past the temperature-control element (11, 14), or a fan located outside the room boundary (20) to move air past the condenser of the primary heat pump circuit. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Temperierungselement (11, 14) einen Flüssigkeits-Luft-Wärmeübertrager mit einer Anzahl von Kanälen für das Sekundärfluid aufweist, oder als ein Mikrochannel-Wärmeübertrager, als ein Platten-Wärmeübertrager oder ein LamellenWärmeübertrager ausgebildet ist, und bei der das Temperierungselement (11, 14) so angeordnet ist, dass in dem Wärmeübertrager wenigstens 90 % der Anzahl von Kanälen für das Sekundärfluid von dem Sekundärfluid in dem flüssigen Zustand durchflossen werden.Device according to one of the preceding claims, in which the temperature control element (11, 14) has a liquid-air heat exchanger with a number of channels for the secondary fluid, or is designed as a microchannel heat exchanger, as a plate heat exchanger or a lamellar heat exchanger, and in which the temperature control element (11, 14) is arranged in such a way that in the heat exchanger at least 90% of the number of channels for the secondary fluid are traversed by the secondary fluid in the liquid state. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die für eine Kühlung des zu temperierenden Raums ausgebildet ist, wobei das Temperierungselement (11, 14) geodätisch unterhalb des Wärmeübertragers (7, 10) angeordnet ist, derart, dass das Temperierungselement (11, 14) zu wenigstens 90 % oder komplett von dem Sekundärfluid in flüssigem Zustand überflutet ist und der Wärmeübertrager zu höchstens 10 % mit dem Sekundärfluid in flüssigem Zustand überflutet ist oder komplett von dampfförmigem Sekundärfluid umgeben ist.Device according to one of the preceding claims, which is designed for cooling the space to be temperature-controlled, the temperature-control element (11, 14) being arranged geodetically below the heat exchanger (7, 10) in such a way that the temperature-control element (11, 14) at least 90% or completely submerged by the secondary fluid in liquid state and the heat exchanger is not more than 10% submerged by secondary fluid in liquid state or completely surrounded by vaporous secondary fluid. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die für eine Heizung des zu temperierenden Raums (5) ausgebildet ist, wobei das Temperierungselement (11, 14) geodätisch oberhalb des Wärmeübertragers (7, 10) angeordnet ist, derart, dass der Wärmeübertrager (7, 10) zu wenigstens 90 % oder komplett von dem flüssigen Sekundärfluid überflutet ist und das Temperierungselement (11, 14) zu höchstens 10 % von dem flüssigen Sekundärfluid oder nur mit dampfförmigem Sekundärfluid überflutet bzw. beaufschlagt ist.Device according to one of Claims 1 until 15 , which is designed for heating the room (5) to be temperature-controlled, the temperature-control element (11, 14) being arranged geodetically above the heat exchanger (7, 10) in such a way that the heat exchanger (7, 10) is at least 90% or is completely flooded by the liquid secondary fluid and the tempering element (11, 14) is flooded or acted upon by the liquid secondary fluid or only by vaporous secondary fluid to a maximum of 10%. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, die so ausgebildet ist, dass ohne Pumpe aufgrund der Schwerkraft eine Zirkulation des Sekundärfluids durch die Leitungsanordnung (15a, 15b) stattfindet.device after Claim 16 or 17 , which is designed in such a way that the secondary fluid circulates through the line arrangement (15a, 15b) without a pump due to gravity. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der der Wärmeübertrager (7, 10) den Verdampfer (4) des Primär-Wärmepumpenkreises oder den Verflüssiger (2) des Primär-Wärmepumpenkreises und einen Wärmeübertrager (10) zum thermischen Koppeln des Primär-Wärmepumpenkreises und des Sekundär-Wärmepumpenkreises aufweist, die durch eine Leitung voneinander getrennt sind oder in ein und demselben Raum angeordnet sind.Device according to one of Claims 1 until 18 , in which the heat exchanger (7, 10) has the evaporator (4) of the primary heat pump circuit or the condenser (2) of the primary heat pump circuit and a heat exchanger (10) for thermally coupling the primary heat pump circuit and the secondary heat pump circuit, the are separated by a pipe or are located in the same room. Zu temperierender Raum (5) mit folgenden Merkmalen: einer Raumbegrenzung (20), die den Raum (5) von einer Umgebung (21) des Raums (5) trennt; und einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19.Room (5) to be tempered with the following features: a room boundary (20) which separates the room (5) from an environment (21) of the room (5); and a device according to any one of Claims 1 until 19 . Zu temperierender Raum nach Anspruch 20, der als mobiler Transportcontainer oder als Raum in einem Fahrzeug für eine Beförderung auf dem Wasser, auf der Straße, auf der Schiene, in der Luft oder im Weltall ausgebildet ist.Room to be tempered after claim 20 , which is designed as a mobile transport container or as a space in a vehicle for transport by water, road, rail, air or space. Zu temperierender Raum nach Anspruch 20 oder 21, der als Raum in einem stationären Gebäude oder als freistehender stationärer Raum ausgebildet ist.Room to be tempered after claim 20 or 21 , which is designed as a room in a stationary building or as a free-standing stationary room. Verfahren zum Temperieren eines zu temperierenden Raums (5) mit einer Raumbegrenzung (20), die den zu temperierenden Raum von einer Umgebung (21) trennt, mit einem Primär-Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer (4), einem Verflüssiger (2), einem Verdichter (1) und einem Expansionsorgan (3), wobei der Verdampfer (4), der Verflüssiger (2), der Verdichter (1) und das Expansionsorgan (3) außerhalb des zu temperierenden Raums angeordnet sind; und einem Sekundärkreis, der mit dem Verdampfer (4) oder dem Verflüssiger (2) über einen Wärmeübertrager (7, 10) thermisch gekoppelt ist und fluidisch entkoppelt ist und ein Temperierungselement (11, 14) aufweist, das in dem zu temperierenden Raum (5) angeordnet ist, und das mit dem Wärmeübertrager (7, 10) durch eine Leitungsanordnung (15a, 15b) verbunden ist, die ein Sekundärfluid aufweist, das sich von dem Primär-Arbeitsfluid unterscheidet, wobei die Leitungsanordnung (15a, 15b) die Raumbegrenzung (20) durchdringt, mit folgenden Schritten: Verwenden, in dem Primär-Wärmepumpenkreis, ein natürliches Primär-Arbeitsfluid; und Verwenden, in der Leitungsanordnung (15a, 15b) des Sekundärkreises, ein Sekundärfluid, das sich von dem Primär-Arbeitsfluid unterscheidet.Method for tempering a room (5) to be tempered with a room boundary (20) which separates the room to be tempered from an environment (21), with a primary heat pump circuit having an evaporator (4), a condenser (2), a compressor (1) and an expansion element (3), the evaporator (4), the condenser (2), the compressor (1) and the expansion element (3) being arranged outside of the room to be temperature-controlled; and a secondary circuit which is thermally coupled to the evaporator (4) or the condenser (2) via a heat exchanger (7, 10) and is fluidically decoupled and has a temperature control element (11, 14) which is located in the space (5th ) is arranged, and which is connected to the heat exchanger (7, 10) by a line arrangement (15a, 15b) which has a secondary fluid which differs from the primary working fluid, the line arrangement (15a, 15b) having the space boundary ( 20) penetrates, with the following steps: using, in the primary heat pump circuit, a natural primary working fluid; and Use, in the piping arrangement (15a, 15b) of the secondary circuit, a secondary fluid different from the primary working fluid. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Temperieren eines zu temperierenden Raums (5) mit einer Raumbegrenzung (20), die den zu temperierenden Raum von einer Umgebung (21) trennt, mit folgenden Merkmalen: einem Primär-Wärmepumpenkreis mit einem Verdampfer (4), einem Verflüssiger (2), einem Verdichter (1) und einem Expansionsorgan (3), wobei der Primär-Wärmepumpenkreis ein natürliches Primär-Arbeitsfluid aufweist, wobei der Verdampfer (4), der Verflüssiger (2), der Verdichter (1) und das Expansionsorgan (3) außerhalb des zu temperierenden Raums angeordnet sind; und einem Sekundärkreis, der mit dem Verdampfer (4) oder dem Verflüssiger (2) über einen Wärmeübertrager (7, 10) thermisch gekoppelt ist und fluidisch entkoppelt ist und ein Temperierungselement (11, 14) aufweist, das in dem zu temperierenden Raum (5) angeordnet ist, und das mit dem Wärmeübertrager (7, 10) durch eine Leitungsanordnung (15a, 15b) verbunden ist, die ein Sekundärfluid aufweist, das sich von dem Primär-Arbeitsfluid unterscheidet, wobei die Leitungsanordnung (15a, 15b) die Raumbegrenzung (20) durchdringt, mit folgenden Schritten: Einbringen eines natürlichen Primär-Arbeitsfluids in den Primär-Wärmepumpenkreis; Herstellen einer Leitungsanordnung (15a, 15b), die die Raumbegrenzung (20) durchdringt; und Einbringen eines Sekundärfluids, das sich von dem Primär-Arbeitsfluid unterscheidet, in die Leitungsanordnung (15a, 15b).Method for producing a device for temperature control of a room (5) to be temperature-controlled with a room boundary (20) which separates the room to be temperature-controlled from an environment (21), with the following features: a primary heat pump circuit with an evaporator (4), a Condenser (2), a compressor (1) and an expansion device (3), the primary heat pump circuit having a natural primary working fluid, the evaporator (4), the condenser (2), the compressor (1) and the expansion device (3) are located outside the room to be temperature controlled; and a secondary circuit which is thermally coupled to the evaporator (4) or the condenser (2) via a heat exchanger (7, 10) and is fluidically decoupled and has a temperature control element (11, 14) which is located in the space (5th ) is arranged, and which is connected to the heat exchanger (7, 10) by a line arrangement (15a, 15b) which has a secondary fluid which differs from the primary working fluid, the line arrangement (15a, 15b) having the space boundary ( 20) penetrates, with the following steps: introducing a natural primary working fluid into the primary heat pump circuit; producing a conduit assembly (15a, 15b) penetrating the space boundary (20); and Introducing a secondary fluid, which differs from the primary working fluid, into the line arrangement (15a, 15b).
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US20030042014A1 (en) 2001-08-31 2003-03-06 Jin Keum Su Heat pump system
DE102007039195A1 (en) 2007-08-20 2009-02-26 Thermo King Deutschland Gmbh Arrangement for air conditioning a vehicle
DE202022100810U1 (en) 2021-02-23 2022-02-28 Glen Dimplex Deutschland Gmbh heat pump system

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