DE2219208B2 - Anlage zum temperieren von raeumen mit einer umschaltbaren waermepumpe - Google Patents
Anlage zum temperieren von raeumen mit einer umschaltbaren waermepumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.
Bei einer bekannten Anlage dieser Art (Zeitschrift »Umschau« 1956, S. 745-750) ist ein einziger Innenwärmeübertrager
primärseitig in den Kältemittelkreislauf einer Wärmepumpe und sekundärseitig in den
Heizwasserkreislauf einer üblichen Warmwasser-Heizanlage eines Gebäudes geschaltet. Hierdurch wird die
vom lnnenwärmeübertrager abgegebene Wärme- oder Kälteenergie auf den Wasserkreislauf der Heizanlage
übertragen und so den einzelnen Räumen zugeführt. Von Nachteil ist hierbei, daß getrennte Rohrleitungssysteme
für das Kältemittel und das Heizwasser vorgesehen werden müssen. Außerdem ergibt sich eine
im Vergleich zur Vorlauftemperatur relativ hohe Rücklauftemperatur des Heizwassers, obwohl in einem
Gebäude in aller Regel Räume mit recht unterschiedlichen Temperaturen vorhanden sind. So ist ein
Aufenthaltsraum für Personen im allgemeinen auf eine wesentlich höhere Temperatur aufzuheizen als Toiletten,
Archivräume od. dgl.. Je höher aber die Rücklauftemperatur und damit die Temperatur des Kältemittels
nach dem lnnenwärmeübertrager noch ist, um so geringer wird die mit der Anlage erzielbare Leistungsziffer der Wärmepumpe.
Es ist auch eine Anlage mit einer Wärmepumpe bekannt (DT-OS 19 58 070), bei der ein Wärmeübertrager
innerhalb des zu temperierenden Raumes angeordnet ist, wobei dem Wärmeübertrager ein Lüfter
zugeordnet ist. Mit dieser Anordnung kann jedoch nur ein Raum temperiert werden und der Wirkungsgrad
bzw. die Leistungsziffer der Wärmepumpe hängt in starkem Maße von der Temperatur ab, auf die dieser
Raum aufzuheizen ist, weil dadurch die Temperatur des zurückfließenden Kältemittels (Kondensationstemperatur)
bestimmt ist.
Ferner ist bei einer bekannten Anlage (DT-OS 16 04 205) ein gemeinsamer Wasserkreislauf vorgesehen,
der bei überwiegendem Heizbetrieb aus einem zentralen Warmwasser-Speicherbehälter bzw. bei überwiegendem
Kühlbetrieb aus einer zentralen Kühleinrichtung gespeist wird, jedem zu klimatisierenden Raum
ist dabei eine Kombination aus einem Direktheizkörper und einer lediglich Kälte an den Raum abgebenden
Wärmepumpe zugeordnet. Bei Wärmebedarf in einem Raum wird der zugehörige Direktheizkörper unmittelbar
an den Warmwasserkreislauf angeschaltet. Die Wärmepumpe bleibt dabei außer Betrieb. Bei Kaitebedarf
wird der Direktheizkörper abgeschaltet und der Kondensator der Wärmepumpe an den Warmwasserkreislauf
angekoppelt, um darüber die dem Raum entzogene Wärme abzuführen. Auch hierfür sind somit
ennte Rohrleitungssysteme für den Kältemittel- und
" W sserkreislauf erforderlich, wobei außerdem die
y6" hl von Wärmepumpen einen hohen Installations-,
«/,nunes- und Kostenaufwand zur Folge haben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage der
stehend genannten Art zu schaffen, mit der bei der
β heizung mehrerer unterschiedlich zu temperierender
aZme eine optimal niedrige Temperatur des Kältemit-
I nach der Verlassen des !nnenwärmeübertragers
1 ■ , J11111Jt eine optimal hohe Leistungsziffer der
Wärmepumpe erziclbar ist.
Diese Aufgabe wire erfindungsgemaß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Erfindung ist es nicht nur möglich, mit einer Wärmepumpe mehrere Einzelräume zu temperieren,
nd-rn beim Heizen auch die höchste Leistungsziffer s0 erreichen, weil einerseits das Temperaturgefälle
vwischci) dem jeweiligen Einzel Wärmeübertrager und der Lufttemperatur des zugehörigen Teilraumes opti-I
gestaltet werden kann und andererseits der dem kältesten Raum zugeordnete Einzelwärmeübertrager
Ende der Serienschaltung liegt, wodurch das Kältemittel auf die jeweils niedrigste Temperatur
trekühlt der Wärmeinhalt des Kältemittels also am besten ausgenutzt wird. Die Einzelwärmeübertrager
können von der Serienschaltung bei Heizbetrieb unter Umkehrung des Kältemittelströmungskreislaufs in Parallelschaltung
beim Kühlen des Raumes betrieben werden Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, ohne
Magnetventile allein durch Rückschlagventile vom Serienbetrieb in den Parallelbetrieb umschulten zu
°Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipskizzen eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Fs zeigt
Fig. 1 eine Anlage für Heizbetrieb mit in Serie geschalteten Einzelwärmeübertragern,
Fig. 2 diese Anlage für Kühlbetrieb mit parallel geschalteten Einzelwärmeübertragern.
Außerhalb von zu klimatisierenden Räumen, 1, 2, 3 befinden sich ein Kompressor 4, ein Vierwegeventil 5,
ein kombinierter Flüssigkeitsabscheider und -sammler 6, ein Außenwärmeübertrager 7 mit zugeordnetem Ventilator
8 und die Parallelschaltung aus einem Rückschlagventil 9 mit einem Expansionsventil 10. Innerhalb der
einzelnen Räume 1, 2, 3 ist jeweils ein Einzelwärmeübertrager 11 vorgesehen, dem ein vorzugsweise von
der Raumtemperatur gesteuerter Lüfter 12 zugeordnet
1S Wird die Anlage gemäß Fig. 1 im neizbetrieb
gefahren, was im Jahresdurchschnitt während etwa 5000 Std erfolgt, dann wird das im Kompressor 4 verdichtete
und erhitzte Kältemittel über das Vierwegeventil 5 in
eine Leitung 13 geleitet, die zu dem im Raum angeordneten Einzelwärmeübertrager 11 führt. Der
üblicherweise auf die höchste Solltemperatur aufzuheizende Raum 3, beispielsweise das Wohnzimmer einer
Wohnung erhält somit das Kältemittel für seinen Einzelwärmeübertrager 11 mit der höchsten Temperatur
Dadurch ist ein günstiges Wärmegefälle zwischen Kältemitteltemperatur und Raumlufttemperatur gewährleistet.
Nach dem Durchströmen des Einzelwärmeubertra-„rs
j« ,pp. Raum 3 Hießt das etwas abgekühlte
Kältemitte'l'durch eine Leitung 14, ein in Flußrichtung eingeschaltetes Rückschlagventil 15 und eine Leitung
zum Einzelwärmeübertrager 11 in Raum 2, der in iihlicher Weise auf eine geringere Solltemperatur als
der Raum 3 aufzuheizen ist. beispielsweise eine Küche. Damit steht hier dem bereits etwas abgekühlten
Kältemittel die verminderte Solltemperatur der Raumluft des Raumes 2 gegenüber, wodurch sich auch hier ein
günstiges Wärmegefälle ergibt.
Schließlich gelangt das Kältemittel über eine Leitung 17, ein in Flußrichtung geschaltetes Rückschlagventil 18
und eine Leitung 19 zum Einzelwärmeübertrager 11 des Raumes 1, der allen übrigen Räumen 2, i gegenüber auf
ίο die niedrigste Solltemperatur aufzuheizen ist, beispielsweise
der Flur. Dem auf Kondensationstemperatur abgekühlten Kältemittel wird nun durch die relativ kalte
Raumluft weitere Wärme entzogen und damit das Kältemittel im Heizbetrieb bei einer mehrere Räume
aufweisenden Wohnung od. dgl. auf die niedrigstmögliche Temperatur heruntergekühlt.
Das Kältemittel strömt anschließend über ein in Flußrichtung eingeschaltetes Rückschlagventil 20 und
eine Leitung 21 über das für Heizbetrieb gemeinsame Expansionsventil 10, den Außenwärmeübertrager 7, der
in diesem Betriebsfall als Verdampfer zur Aufnahme von Wärme aus der vom Ventilator 8 geförderten
Außenluft dient, über den zweiten Weg des Vierwegeventils 5 und den Sammler 6 zurück zur Saugseite des
Kompressors 4.
Bei dieser bestimmten Zuordnung der in Serie liegenden Einzelwärmeübertrager 11. nämlich abhängig
von ihrer strömungsmäßigen Nähe zur Druckseite des Kompressors und den unterschiedliche Solltemperaturen
aufweisenden Räumen 1, 2, 3 wird somit eine optimale Ausnutzung des Kältemittel-Wärmeinhaltes
erreicht und folglich die Leistungsziffer für die Anlage auf ihren Maximalwert gebracht.
Bei Kühlbetrieb der Klimaanlage gemäß Fig. 2, der
j-j im Jahresdurchschnitt nur etwa 400 Std. nötig ist, wird
das im Kompressor 4 verdichtete und auf ein erhöhtes Wärmeniveau angehobene Kältemittel nach Umschaltung
des Vierwegeventils 5 über den Außenwärmeübertrager 7 und das jetzt in Durchlaßrichtung betriebene
Rückschlagventil 9 in Gegenrichtung in die Leitung 21 gedrückt, an die die Einzelwärmeüberirager 11 jeweils
über die Serien ichaltung eines Entspannungsventils und eines in Durchlaßrichtung betriebenen Rückschlagventils
23 über eine Leitung 24 parallel angeschlossen sind. Vom Einzelwärmeübertrager 11 des Raumes
fließt das verdampfte Kältemittel über die Leitung und ein jetzt in Durchlaßrichtung betriebenes Rückschlagventil
25 in die Leitung 16, in die auch das Kältemittel aus dem Einzelwärmeübertrager U des
Raumes 2 strömt. Von der Leitung 16 fließt das Kältemittel weiter über ein in Durchlaßrichtung
betriebenes Rückschlagventil 26 und vereinigt sich in der Leitung 13 mit dem aus dem Einzelwärmeüberirager
11 des Raumes 3 zuströmenden Kältemittel. Die 55 Rückschlagventile 25 und 26 dienen dabei während des
Heizbetriebes zur Verhinderung eines strömungsmäßigen Kurzschlusses der Einzelwärmeübertrager 11 in den
Räumen 2, 3. Das Kältemittel gelangt dann über den v.erten Weg des Vierwegeventils 5 in den Sammler
60 zurück zur Saugseite des Kompressors 4.
Um dabei zu vermeiden, daß das entspannte Kältemittel durch die für Serienbetrieb (Heizen)
notwendigen Leitungen 14 und 17 um die Einzelwärmeübertrager 11 der Räume 2 und 3 herumströmt, ohne
t>5 z. B. Magnetventile verwenden zu müssen, ist jeweils die
Zusammenführung der Leitungen 24 mit den Leitungen 14 bzw. 17 nach Art einer Wasserstrahlpumpe
ausgebildet, die bestrebt ist. Kältemittel aus den
Leitungen 14 bzw. 17 herauszusaugen.
Der Parallelbetrieb der Einzelwärmeübertrager 11 ermöglicht eine gleichmäßige Kühlung aller Räume 1
bis 3, nachdem an jedem Entspannungsventil 22 das verflüssigte Kältemittel mit gleichem Druck ansteht.
Vorzugsweise werden die Expansionsventile 22 als thermostatisch gesteuerte Ventile ausgebildet, die von
der Temperatur des aus dem jeweiligen Einzelwärmeübertrager 11 ausströmenden Kältemittels beeinflußt
werden. Dadurch regelt sich die Menge des zuströmenden Kältemittels selbsttätig in Abhängigkeit von der
dem jeweiligen Einzelwärmeübertrager 11 entzogenen Kältemenge.
Die Wärme- bzw. Kälteentnahme von den Einzelwärmeübertragern 11 ist im übrigen auch durch entsprechende
Steuerung der Lüfter 12 regelbar, die über einen Zweipunkttemperaturregler oder einen von der Raumtemperaturabweichung
gesteuerten elektronischen Regler in der Drehzahl eingestellt werden können. Da sich durch die Änderung der Drehzahl die dem
jeweiligen Einzelübertrager 11 entzogene Kälteenergie ändert, wird auch über das thermostatisch gesteuerte
Expansionsventil automatisch die Durchflußmenge von Kältemittel geregelt. Im übrigen ist bei Serienschaltung
der Einzelwärmeübertrager 11 ein gemeinsames Entspannungsventil 10 vor den Außenwärmeübertrager 7
geschaltet, dem das in Sperrichtung betriebene Rückschlagventil parallel geschaltet ist, welches erst bei
Parallelbetrieb der Einzelwärmeübertrager 11 einen Umweg um das Entspannungsventil 10 freigibt.
Dagegen ist im Parallelbetrieb der Einzelwärmeübertrager 11 jedem ein eigenes Entspannungsventil 22
zugeordnet, um eine maximale Ausnützung zu erzielen.
Durch diesen Aufbau der Anlage ist es außerdem auch möglich, wahlweise mit Hilfe des Lüfters 12 die Wärme- bzw. Kälteabgabe auf einen bestimmten Raum zu konzentrieren. Dadurch können mit einem Minimum an Leistung und finanziellem Aufwand wahlweise mehrere Räume temperiert werden.
Durch diesen Aufbau der Anlage ist es außerdem auch möglich, wahlweise mit Hilfe des Lüfters 12 die Wärme- bzw. Kälteabgabe auf einen bestimmten Raum zu konzentrieren. Dadurch können mit einem Minimum an Leistung und finanziellem Aufwand wahlweise mehrere Räume temperiert werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Anlage zum Temperieren von Räumen '7it einer
umschaltbaren Wärmepumpe, deren Kt ; ssor
außerhalb des zu temperierenden Raumes ,geordnet ist, mit einem Außenwärmeübertrager, und mit
einem den zu temperierenden Räumen zugeordneten Innenwärmeübertrager, wobei der Kompressor
und die Wärmeübertrager in einen gemeinsamen Kältemittelkreislauf eingeschaltet sind, dadurch
gekennzeichnet, daß der Innenwärmeübertrager
aus mehreren Einzelwärmeübertragern (11) besteht, die im Heizbetrieb in Serie im Kältemittelkreislauf
liegen und einzelnen selbständigen Räumen (1, 2, 3) zugeordnet sind und daß der jeweils der
Druckseite des Kompressors (4) naheliegende Einzelwärmeiiberirager (11) dem Teilraum (1, 2, 3)
zugeordnet ist. der auf eine höhere Solltemperatur aufzuheizen ist, als der Teilraum, dem der in Serie
sirömungsmäßig nachfolgende Einzelwärmeübertrager zugeordnet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch Umschaltvorrichtungen (5, 27), mit deren Hilfe bei
Kühlbetrieb der Kältemittelkreislauf umgekehrt und die Einzelwärmeübertrager (11) parallel geschaltet
werden.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Einzelwärmeübertragern
(11) jeweils eine Serienschaltung, bestehend aus einem Entspannungsventil (22) und einem in
Durchlaßrichtung geschalteten Rückschlagventil (23) vorgeschaltet ist, daß der Serienschaltung (22,
23) bei demjenigen Einzelwärmeübertrager (11), der in der Serienschaltung der Einzel värmeübertrager
(11) der Druckseite des Kompressors (4) am fernsten liegt, ein entgegengerichtetes Rückschlagventil (20)
parallel geschaltet ist und daß bei den übrigen Einzelwärmeübertragern (11) von der zwischen der
Serienschaltung (22, 23) und dem entsprechenden Anschluß des jeweiligen Einzelwärmeübertragers
(11) liegenden Leitung (24) eine Leitung (14, 17) mit
zwei gleichsinnig in Durchlaßrichtung in Reihe geschalteten Durchlaßventilen (15, 26 bzw. 18, 25)
zum zweiten Anschluß des jeweiligen Einzelwärmeübertragers (11) führt, wobei jeweils zwischen
den beiden Rückschlagventilen (15, 26 bzw. 18, 25) eine bei Heizbetrieb zum nachfolgenden Einzelwärmeübertrager
(11) führende Leitung (16, 19) abzweigt.
4. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle
(27) der von der Serienschaltung (22, 23) kommender. Leitung (24) mit der bei Heizbetrieb der
Einzelwärmeübertragar (11) zur Kältemittelfortleitung dienenden Leitung (14, 17) nach Art einer
Wasserstrahlpumpe ausgebildet ist, die bei Kühlbetrieb der Einzelwärmeübertrager (11) in der
abzweigenden Leitung (14, 17) einen Unterdruck erzeugt.
5. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedem
Einzelwärmeübertrager (11) ein in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur des zu klimatisierenden
Raumes (1, 2, 3) gesteuerter Lüfter (12) zugeordnet ist.
6. Anlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Serienschaltung
der Einzelwärmeübertrager (11) ein gemeinsames Entspannungsventil ^0) vor den
Außenwärmeübertrager (7) geschaltet ist, dem ein in Sperrichtung betriebenes Rückschlagventil (9) parallel
geschaltet ist und daß bei Parallelbetrieb der Einzelwärmeübertrager (11) jedem ein eigenes
Entspannungsventil (22) zugeordnet ist.
7. Anlage nach Anspruch ! oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionsventil
(22) als thermostatisch gesteuertes Ventil ausgebildet ist, das von der Temperatur des aus dem
zugehörigen Einzelwärmeübertrager (11) ausströmenden Kältemittels beeinflußt ist.
Priority Applications (1)
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DE19722219208 DE2219208C3 (de) | 1972-04-20 | 1972-04-20 | Anlage zum Temperieren von Räumen mit einer umschaltbaren Wärmepumpe |
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DE19722219208 DE2219208C3 (de) | 1972-04-20 | 1972-04-20 | Anlage zum Temperieren von Räumen mit einer umschaltbaren Wärmepumpe |
Publications (3)
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DE2219208A1 DE2219208A1 (de) | 1973-10-25 |
DE2219208B2 true DE2219208B2 (de) | 1977-12-08 |
DE2219208C3 DE2219208C3 (de) | 1978-07-27 |
Family
ID=5842603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19722219208 Expired DE2219208C3 (de) | 1972-04-20 | 1972-04-20 | Anlage zum Temperieren von Räumen mit einer umschaltbaren Wärmepumpe |
Country Status (1)
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Publication number | Publication date |
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