DE10310992B4

DE10310992B4 - Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf

Info

Publication number: DE10310992B4
Application number: DE2003110992
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Heyl
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: US7216503B2; US20040221607A1; DE10310992A1

Abstract

Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdichter (1), einem danach angeordneten Mehrwegeventil (2), einem Außenwärmeübertrager (3), einem Innenwärmeübertrager (6) und einem inneren Wärmeübertrager (41, 8) sowie einem weiteren Mehrwegeventil (46) mit einem Ventilkörper (12), welcher Kanäle (33, 34, 35) enthält, vorgesehen und derart in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass der innere Wärmeübertrager (41) und ein einseitig durchströmbares Expansionsorgan (44) nacheinander durchströmt werden und dass sich der innere Wärmeübertrager (41) immer auf dem hohen Druckniveau und der innere Wärmeübertrager (8) immer auf dem niedrigen Druckniveau befinden, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmeübertrager (41) im Wärmepumpenmodus im Gleichstrom zum inneren Wärmeübertrager (8) und dass der innere Wärmeübertrager (41) im Kälteanlagenmodus im Gegenstrom zum inneren Wärmeübertrager (8) durchströmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Kältemittelkreisläufe für den kombinierten Einsatz als Kälteanlage und als Wärmepumpe zu nutzen. Auch im Einsatz bei Kraftfahrzeugen gewinnen derartige kombinierte Systeme an Bedeutung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass moderne Motorenkonzepte für Kraftfahrzeuge immer weniger Abwärme produzieren, welche bislang zur Erwärmung des Fahrgastraumes eingesetzt wird.
Damit steht teilweise nicht ausreichend Wärme zur Verfügung, um den Fahrzeuginnenraum angemessen mit Wärme zu versorgen. Aus diesem Grund nutzt man eine als Klimaanlage bereits vorhandene Kälteanlage nach Modifikation als Wärmepumpe, um die Umgebungsluft oder den Kühlmittelkreislauf des Fahrzeuges als Wärmequelle für die Erwärmung des Fahrzeuginnenraumes zu erschließen.
Ein kombiniertes System von Kälteanlage und Wärmepumpe geht beispielsweise aus der US 5,375,427 A hervor. Für ein solches System werden zusätzliche Wärmeübertrager benötigt, die über eine Kombination von Mehrwegeventilen in den Kältemittelkreislauf eingebunden werden.
Ein kombiniertes Wärmepumpen- und Kälteanlagensystem für Kraftfahrzeuge geht auch aus der US 5,709,102 A hervor. Dabei wird ein einzelner Außenwärmeübertrager mit zwei in Serie geschalteten Innenwärmeübertragern und einem Umschaltventil kombiniert.
Auch nach der US 5,689,962 A wird ein kombiniertes System von Wärmepumpe und Kälteanlagen, allerdings nicht für Kraftfahrzeugapplikationen, offenbart.
In der DE 100 65 112 A1 werden eine Anordnung und ein Verfahren zum Kühlen bzw. Heizen offenbart, wobei sich der Kern der Erfindung auf eine Modulbauweise bezieht, welche die Integration verschiedener Komponenten in kompaktester Form realisiert. Aufgaben des Gegenstandes der DE 100 65 112 A1 sind die Reduktion der Anzahl der Komponenten, Leitungen und Verbindungen, die für einen wechselseitigen Heiz- und Kühlbetrieb erforderlich sind sowie die damit verbundene Verringerung von Störstellen durch Undichtigkeiten. Dabei werden die üblichen Komponenten in geeigneter Form zusammengefasst, um eine Kompaktbauweise zu erreichen. Die in der DE 100 65 112 A1 offenbarte Schaltung nutzt einen dem Stand der Technik entsprechenden inneren Wärmeübertrager, der in jeder Ausgestaltungen, im Gegenstromprinzip durchflossen wird.
In der DE 37 07 753 A1 wird ein Druckausgleichsventil offenbart, das in Schaum-Feuerlöschsystemen angewendet wird. Der Ventilkörper ist mit einem in einer Bohrung längsverschiebbaren Kolben ausgestattet, dessen Lage sich auf Grund von Druckdifferenzen im Ventil verändert. Der Gegenstand der DE 37 07 753 A1 zielt auf die hydraulische Verstellung von Ventilen durch Druckdifferenzen ab. Die Mischsysteme für die Feuerbekämpfung enthalten keinen inneren Wärmeübertrager.
Den im Stand der Technik bekannten Systemen ist zueigen, dass bei Benutzung von Innenwärmeübertragern die Gefahr der Kondensation des Kältemittels im Innenwärmeübertrager beim Wärmepumpenbetrieb auftritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Kondensation des Kältemittels im inneren Wärmeübertrager auf der Niederdruckseite zu vermeiden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdichter, einem danach angeordneten Mehrwegeventil, einem Außenwärmeübertrager sowie einem Innenwärmeübertrager und einem inneren Wärmeübertrager derart ausgebildet ist, dass ein Mehrwegeventil derart in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass eine Leitungsschleife entsteht, in welcher nacheinander der innere Wärmeübertrager und ein Expansionsorgan angeordnet sind, wobei im Kälteanlagen- und im Wärmepumpenmodus der innere Wärmeübertrager immer vor dem Expansionsorgan von Kältemittelmittel durchströmt wird, so das sich eine Seite des inneren Wärmeübertragers immer auf dem hohen Druckniveau und die andere Seite des inneren Wärmeübertragers immer auf dem niedrigen Druckniveau befindet.
Nach der Konzeption der Erfindung wird der innere Wärmeübertrager für den Wärmepumpenbetrieb auf die Hochdruckseite verlegt. Dadurch wird vorteilhaft die Gefahr der Kondensation im inneren Wärmeübertrager auf der vor dem Verdichter angeordneten Seite vermieden, wodurch ein sicherer Betrieb des Kältemittelkreislaufes für den Verdichter ermöglicht wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1: Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit beidseitig durchströmbarem Expansionsventil,
2: Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit einseitig durchströmbarem Expansionsventil und Leitungsschleife,
3: Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit selbsttätig schaltendem Mehrwegeventil im Kälteanlagenbetrieb,
4: Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit selbsttätig schaltendem Mehrwegeventil in Wärmepumpenstellung,
5: Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit zusätzlicher Nutzung des Glykolkreislaufes als Wärmequelle in Wärmepumpenstellung,
6: Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit zylindrischem Mehrwegeventil in Kälteanlagenstellung,
7: Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit zylindrischem Mehrwegeventil in Wärmepumpenstellung und Nutzung von Glykol als Wärmequelle,
8: Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit wechselnder Durchströmung der Hochdruckseite des inneren Wärmeübertragers in Wärmepumpenstellung und
9: Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit wechselnder Durchströmung der Hochdruckseite des inneren Wärmeübertragers in Kälteanlagenstellung.
In 1 wird ein herkömmlicher Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf als Verfahrensflussbild mit seinen wesentlichen Komponenten dargestellt. Im Kälteanlagenbetrieb wird das Kältemittel im Verdichter 1 komprimiert, gelangt über das Mehrwegeventil 2 in den Außenwärmeübertrager 3 der im Kälteanlagenbetrieb als Kondensator oder Gaskühler arbeitet und über die Hochdruckseite des inneren Wärmeübertragers 4 zum beidseitig durchströmbaren Expansionsorgan 5. Das entspannte Kältemittel verdampft im Innenwärmeübertrager 6 unter Wärmeaufnahme und Kühlung der Luft für den Fahrgastinnenraum und gelangt schließlich über das Mehrwegeventil 2 zum Akkumulator 7 und über die Niederdruckseite des inneren Wärmeübertragers 8 zum Verdichter 1.
Im Wärmepumpenbetrieb wird das im Verdichter 1 komprimierte Kältemittel über das Mehrwegeventil 2 zum Innenwärmeübertrager 6 geleitet, wo Wärme an die Luft für den Fahrgastinnenraum vom Kältemittel abgegeben wird. Danach durchströmt das abgekühlte Kältemittel das beidseitig durchströmbare Expansionsorgan 5 und gelangt mit geringem Druck in den inneren Wärmeübertrager 4, der sich in Wärmepumpenschaltung auf niedrigem Druckniveau des Kältemittels befindet, anschließend in den Außenwärmeübertrager 3, wo es unter Wärmeaufnahme verdampfen soll und der Kältemitteldampf im Akkumulator 7 dann in den ebenfalls auf niedrigem Druckniveau befindlichen inneren Wärmeübertrager 8 gelangt.
Das Kältemittel unterliegt hier der Gefahr der Kondensation, da der innere Wärmeübertrager 4 bereits auf der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufes liegt und damit eine niedrige Temperatur hat, wodurch eine gewünschte Überhitzung des Kältemitteldampfes im inneren Wärmeübertrager 8 nicht sicher gewährleistet werden kann, sondern im Gegenteil sogar eine Wärmeabgabe erfolgen könnte, was unter ungünstigen Umständen zur Kondensation des Kältemittels führt. Diese Gefahr ist bei bestimmten Betriebszuständen vorhanden und führt zu einer inakzeptablen Gefährdung des Verdichters 1, welcher durch Flüssigkeitsschläge zerstört werden könnte. Zusätzlich wird durch den inneren Wärmeübertrager ohne Funktion ein Druckverlust hervorgerufen.
In 2 ist ein erfindungsgemäßer Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit einer Leitungsschleife 10 dargestellt. Durch diese Leitungsschleife 10 wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass sich eine Seite des inneren Wärmeübertragers immer auf der Hochdruckseite befindet. Im Kälteanlagenbetrieb wird, wie bekannt, das Kältemittel im Verdichter 1 komprimiert und über das Mehrwegeventil 2 in den Außenwärmeübertrager 3 zur Kondensation bzw. Wärmeabgabe geleitet. Danach gelangt das Kältemittel über das als 4/2 Mehrwegeventil ausgebildeten Mehrwegeventil 9 zum inneren Wärmeübertrager 41 und gibt Wärme an die Niederdruckseite des inneren Wärmeübertragers 8 ab. Das Kältemittel wird im Expansionsorgan 44, welches nur einseitig durchströmbar ist, entspannt und gelangt wiederum über das Mehrwegeventil 9 in den Innenwärmeübertrager 6.
Die Leitungsschleife 10 entfaltet ihre erfindungsgemäße Wirkung im Wärmepumpenmodus. Dabei wird das verdichtete Kältemittel nach dem Verdichter 1 über den Innenwärmeübertrager 6 und das Mehrwegeventil 9 zum inneren Wärmeübertrager 41 geleitet. Erst nachfolgend wird das Kältemittel im Entspannungsorgan 44 entspannt und gelangt über das Mehrwegeventil 9 in den Außenwärmeübertrager 3 und anschließend, wie gewohnt, über den Akkumulator 7 zum inneren Wärmeübertrager 8. Durch die Leitungsschleife 10 und das Mehrwegeventil 9 wurde es möglich, den Innenwärmeübertrager 41 auf die Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufes zu verlegen, wodurch die Wärmeübertragung vom inneren Wärmeübertrager 41 auf den inneren Wärmeübertrager 8 durch eine ausreichend hohe Temperaturdifferenz der Kältemittelströme in den Wärmeübertragern gesichert ist. So kann eine Kondensation des Kältemittels im inneren Wärmeübertrager 8 sicher ausgeschlossen werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass nur ein kostengünstigeres einseitig durchströmbares Expansionsorgan 44 eingesetzt wird.
Eine erfindungsgemäße Realisierung des Mehrwegeventils 9 wird in 3 dargestellt. Dieses Mehrwegeventil 45 stellt eine vorteilhafte Ausgestaltung des die Leitungsschleife 10 ermöglichenden Mehrwegeventils 9 dar. Das Mehrwegeventil 9 ist aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck und dem Niederdruck des Kältemittelkreislaufes selbsttätig schaltend ausgebildet und besitzt einen Ventilkörper 12, welcher in einem Ventil gehäuse 29 je nach Schaltung des Kältemittelkreislaufes eine Kälteanlagen- oder eine Wärmepumpenstellung einnimmt. Durch die Stellung des Ventilkörpers 12 im Ventilgehäuse 29 werden verschiedene Strömungswege des Kältemittels im Kreislauf geschaltet.
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Ventilkörpers 12 mit Begrenzungslippen 15 und 18 und darin angeordneten Durchtritten 16 und 19, wie in 3 dargestellt. Der Ventilkörper 12 weist darüber hinaus Kältemittelkanäle 21, 22 auf. Am Ventilgehäuse 29 sind diverse Anschlüsse 17, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28 für Kältemittelleitungen angeordnet, welche die Einbindung und Funktionsweise bzw. die Umschaltung von Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus gestatten. Die Funktion des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufes wird nachfolgend beschrieben. Im Kälteanlagenbetrieb wird das Kältemittel im Verdichter 1 komprimiert, durchströmt das Mehrwegeventil 2 und gelangt in den Außenwärmeübertrager 3. Am Ventilgehäuse liegt über den Anschluss des Kondensatorgaskühlers bzw. des Außenwärmeübertragers 3 im Kälteanlagenbetrieb am Anschluss 27 Hochdruck an. Dadurch wird der Ventilkörper 12 im Ventilgehäuse 29 in die Kälteanlagenstellung bewegt. Das in das Ventilgehäuse einströmende Kältemittel mit hohem Druck gelangt durch den Durchtritt 16 in der Begrenzungslippe 15 des Ventilkörpers 12 zum Anschluss des Entspannungsorgans im Kälteanlagenbetrieb zum Anschluss 17 des Innenwärmeübertragers 41.
Das Kältemittel gelangt durch den Anschluss 17 zum inneren Wärmeübertrager 41, wird anschließend im Expansionsorgan 44 entspannt und gelangt über den Anschluss 24 zum Mehrwegeventil 45. In Kälteanlagenstellung des Ventilkörpers 12 ist der Kanal 21 geschaltet, so dass der Kältemittelstrom über den Anschluss 26 zum Innenwärmeübertrager 6 und anschließend über den Akkumulator 7 und Wärmeübertrager 8 zum Verdichter 1 gelangt. In Kälteanlagenstellung des Mehrwegeventils 45 liegt am Anschluss 28 nach dem Expansionsventil 44 Niederdruck und im Anschluss 27 Hochdruck an. Die Druckdifferenz bewirkt, dass der Ventilkörper 12 die Kälteanlagenstellung einnimmt.
In 4 ist der gleiche Kreislauf in Wärmepumpenstellung des Ventilkörpers 12 des Mehrwegeventils 45 dargestellt. Im Wärmepumpenbetrieb wird das Kältemittel zunächst im Verdichter 1 komprimiert und gelangt über den Innenwärmeübertrager 6 zum Anschluss 28 des Mehrwegeventils 45. Der Hochdruck bewirkt die Einnahme der Wärmepumpenstellung des Ventilkörpers 12 im Ventilkörpergehäuse 29. Das Kältemittel gelangt über den Anschluss 28 in das Innere des Mehrwegeventils 45 und über den Durchtritt 19 in den Anschluss 20.
Der Anschluss 20 führt das Kältemittel zum inneren Wärmeübertrager 41 und anschließend zum Expansionsorgan 44.
Nach der Entspannung gelangt das Kältemittel über den Anschluss 23 und den Kanal 22 zum Anschluss 25 und schließlich über den Außenwärmeübertrager 3 zum Mehrwegeventil 2. Nach dem Durchströmen des Akkumulators 7 und des inneren Wärmeübertragers 8 schließt sich der Kreislauf zum Verdichter 1. In Wärmepumpenstellung sind die Anschlüsse 24 und 17 am Mehrwegeventil 45 durch den Ventilkörper 12 abgesperrt. Gleichfalls abgesperrt ist der Anschluss 26.
In Kälteanlagenstellung sind am Ventilkörper die Anschlüsse 20, 23 und 25 abgesperrt. Besonders vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die selbsttätige Einnahme der Schaltstellung des Ventilkörpers 12.
5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach 4 in einer Weiterbildung, wobei in Wärmepumpenstellung der Anschluss 25 des Mehrwegeventils 45 mit dem Kühlmittel-/Kältemittelwärmeübertrager 11 verbunden ist. Auf diese Weise wird der Kühlmittel- /Kältemittelwärmeübertrager, besonders vorteilhaft der Wärmeübertrager in einem Glykolkühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges, als Verdampfer für den Kältemittelkreislauf benutzt. Zur Realisierung dieses Kreislaufes ist anstelle des Mehrwegeventils 2 in 4 nunmehr in 5 ein Dreiwegeventil 2 in Kombination mit einem weiteren Dreiwegeventil 2 einzusetzen. An Stelle des Kühlmittel-/Kältemittelwärmeübertragers 11 können Abwärme-Wärmeübertrager bei alternativen Antriebssystemen, wie Abwärme-Wärmeübertrager bei Brennstoffzellen oder Batteriefahrzeugen eingesetzt werden. Gleichfalls kann ein Wärmeübertrager 11 als Abgas-Wärmeübertrager ausgebildet sein.
6 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, wobei das Mehrwegeventil zur selbstständigen Einnahme der Schaltstellung infolge der Druckdifferenz in zylindrischer Gestaltung ausgeführt ist. Im Ventilgehäuse 29 des Mehrwegeventils 45 ist ein Ventilkörper 30 angeordnet, welcher mit Verjüngungen 31 und 32 behaftet ist. Die Verjüngungen 31 und 32 führen zur Bildung von Kältemittelräumen im Ventilgehäuse 29. Korrespondierend mit den Dichtflächen des Ventilkörpers 30 sind die Anschlüsse 25, 26, 20, 24, 23 und 17 am Ventilgehäuse 29 angeordnet. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht den Einsatz eines rotationssymmetrischen Ventilkörpers 30, der herstellungstechnisch einfacher zu erzeugen ist als der Ventilkörper 12 vom Mehrwegeventil 45.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Mehrwegeventils 45 ist analog der Wirkungsweise des in den 4 und 5 beschriebenen Mehrwegeventils 45.
7 zeigt in Analogie zu 5 den erfindungsgemäßen Kältemittelkreislauf unter Einbeziehung eines Kühlmittel-/Kältemittelwärmeübertragers 11, welcher im Wärmepumpenbetrieb der Schaltung als Verdampfer für das Kältemittel eingesetzt wird.
In 8 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, welche ein Mehrwegeventil 46 aufweist. Das Mehrwegeventil 46 besteht dabei aus einem Ventilgehäuse 29 und einem darin gleitend angeordneten Ventilkörper 12. Der Ventilkörper 12 weist Kanäle 33, 34 und 35 auf. Erfindungsgemäß sind weiterhin am Ventilgehäuse 29 Anschlüsse 36, 37, 38, 39 und 17 sowie 24 angeordnet.
Im Wärmepumpenbetrieb wird das Kältemittel im Verdichter 1 komprimiert, gelangt über das Mehrwegeventil 2 zum Innenwärmeübertrager 6 und von diesem über den Anschluss 28 mit hohem Druck in das Mehrwegeventil 46. Der Ventilkörper 12 nimmt dabei die Wärmepumpenstellung ein und gibt den Durchtritt 19 zum Anschluss 36 frei. Über diesen Anschluss gelangt das Kältemittel zum Innenwärmeübertrager 41 und über den Anschluss 39 durch den Kanal 35 hindurch zum Anschluss 40. Der Anschluss 40 ist verbunden mit dem Anschluss 42 und dieser ist über den Kanal 33 mit dem Anschluss 37 verbunden, welcher zum Expansionsorgan 44 führt. Nach der Entspannung gelangt das Kältemittel zum Anschluss 17 und über den Durchtritt 16 zum Anschluss 27 und schließlich zum Außenwärmeübertrager 3. Danach wird der Kältemittelstrom über das Mehrwegeventil 2, den Akkumulator 7 und den inneren Wärmeübertrager 8 zum Verdichter 1 geleitet, der Kreislauf ist geschlossen.
9 zeigt den erfindungsgemäßen Kältemittelkreislauf in Kälteanlagenstellung.
Bei dem in den 8 und 9 dargestellten erfindungsgemäßen Mehrwegeventil 46 wird die Strömungsrichtung im inneren Wärmeübertrager 41 in Abhängigkeit der Betriebsart, Kälteanlagenbetrieb oder Wärmepumpenbetrieb, gewechselt. Damit ergibt sich für den Innenwärmeübertrager die Besonderheit, dass in einer Betriebsart Gleichstrom- und in der anderen Betriebsart Gegenstromprinzip für die Kältemittelführung im inneren Wärmeübertrager 41 und 8 realisiert wird.
Generell ist es durch die erfindungsgemäße Realisierung der Kältemittelkreisläufe vorteilhaft möglich, von der Verwendung der aufwändigen beidseitig durchströmbaren Expansionsventile für Kombinationen von Kälteanlage und Wärmepumpe abzusehen.

1: Verdichter
2: Mehrwegeventil
3: Außenwärmeübertrager
4: innerer Wärmeübertrager, Kälteanlagenmodus Hochdruckseite; Wärmepumpenmodus Niederdruckseite
5: Expansionsorgan; beidseitig durchströmbar
6: Innenwärmeübertrager
7: Akkumulator
8: innerer Wärmeübertrager Niederdruckseite
9: 4/2 Mehrwegeventil
10: Leitungsschleife
11: Kühlmittel-Kältemittel-Wärmeübertrager
12: Ventilkörper
13: Ventilkammer Kälteanlagenbetrieb
14: Ventilkammer Wärmepumpenbetrieb
15: Begrenzungslippe
16: Durchtritt
17: Anschluss zum IHX
18: Begrenzungslippe
19: Durchtritt
20: Anschluss zum IHX
21: Kanal
22: Kanal
23: Anschluss vom Entspannungsorgan im Wärmepumpenbetrieb
24: Anschluss vom Entspannungsorgan im Kälteanlagenbetrieb
25: Anschluss zum Verdampfer im Wärmepumpenbetrieb
26: Anschluss zum Verdampfer im Kälteanlagenbetrieb
27: Anschluss vom Kondensator/Gaskühler im Kälteanlagenbetrieb
28: Anschluss vom Kondensator/Gaskühler im Wärmepumpenbetrieb
29: Ventilgehäuse
30: Ventilkörper
31: Verjüngung
32: Verjüngung
33: Kanal
34: Kanal
35: Kanal
36: Anschluss
37: Anschluss
38: Anschluss
39: Anschluss
40: Anschluss
41: IHX HD innerer Wärmeübertrager, Kälteanlagenmodus und Wärmepumpenmodus Hochdruckseite
42: Anschluss
43: Anschluss
44: Expansionsorgan
45: Mehrwegeventil
46: Mehrwegeventil

Claims

Kombinierter Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf mit einem Verdichter (1), einem danach angeordneten Mehrwegeventil (2), einem Außenwärmeübertrager (3), einem Innenwärmeübertrager (6) und einem inneren Wärmeübertrager (41, 8) sowie einem weiteren Mehrwegeventil (46) mit einem Ventilkörper (12), welcher Kanäle (33, 34, 35) enthält, vorgesehen und derart in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass der innere Wärmeübertrager (41) und ein einseitig durchströmbares Expansionsorgan (44) nacheinander durchströmt werden und dass sich der innere Wärmeübertrager (41) immer auf dem hohen Druckniveau und der innere Wärmeübertrager (8) immer auf dem niedrigen Druckniveau befinden, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmeübertrager (41) im Wärmepumpenmodus im Gleichstrom zum inneren Wärmeübertrager (8) und dass der innere Wärmeübertrager (41) im Kälteanlagenmodus im Gegenstrom zum inneren Wärmeübertrager (8) durchströmt wird.
Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrwegeventil (46) aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem hohen Druckniveau und dem niedrigen Druckniveau des Kältemittels selbsttätig schaltend ausgebildet ist und dass dazu der Ventilkörper (12, 30) in einem Ventilgehäuse (29) eine Kälteanlagen- oder eine Wärmepumpenstellung einnimmt, durch welche die Strömungswege des Kältemittels im Kältemittelkreislauf geschaltet werden.
Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrwegeventil (46) aus dem Ventilkörper (12) mit Begrenzungslippen (15, 18) und darin angeordneten Durchtritten (16, 19) für das Kältemittel und den Kältemittelkanälen (33, 34, 35) sowie dem Ventilgehäuse (29) mit Anschlüssen für Kältemittelleitungen zur Einbindung des Mehrwegewentils (46) in den Kältemittelkreislauf besteht.
Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertrager (11) als Wärmequelle im Wärmepumpenbetrieb in den Kältemittelkreislauf integriert ist.
Kälteanlagen- und Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (11) als Kühlmittel-Wärmeübertrager oder als Luftwärmeübertrager ausgebildet ist.