DE2243784C3 - Wärmepumpen-, Heiz- bzw. Kühlanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmepumpen-, Heiz- bzw. Kühlanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

ίο Bei derartigen Anlagen wird im Heizbetrieb die Außenluft als Wärmequelle benutzt, indem ihr Wärme entzogen und zu einem Innen-Wärmeübertrager übertragen wird, der als Kondensator arbeitet. Die Wärmeleistung sinkt jedoch mit der Außentemperatur, so daß diese Anlagen bei niedrigen Außentemperaturen einer erhöhten Wärmebelastung nicht mehr gewachsen sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der gewünschte Erwärmungspegel nach dem Arbeitsbeginn der Anlage nicht schnell genug erreicht werden kann.

Bei einer reversiblen Wärmepumpenanlage gemäß der US-PS 27 16 870 besteht der Innen-Wärmeübertrager aus zwei in Reihe geschalteten Übertragereinheiten, von denen die zweite neben der ersten und in bezug auf den Innenluftstrom stromabwärts zur ersten liegt. Die erste Übertragereinheit dient damit der Unterstützung der zweiten, wodurch der Wirkungsgrad des Innen-Wärmeübertragers erhöht wird. Durch eine derartige Reihenschahung läßt sich das Problem eines merklichen Abfalls der Wärmeleistung der Wärmepumpenanlage bei zu niedrigen Außentemperaturen nicht lösen, da auch eine ausgezeichnete Ausnützung des Wärmeinhalts des Wärmeträgers im Innen-Wärmeübertrager dessen mangelnde Aufheizung im Außen-Wärmeübertrager durch die Außenluft nicht kompensieren kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs ! zu schaffen, deren Wärmeleistung im Heizbetrieb auch bei niedriger Außentemperatur hinreichend groß ist und nach Einschaltung der Anlage bei beliebiger Außentemperatur schnell erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Die Erfindung sieht somit eine Rückführung eines Teils des aus dem Innen-Wärmeübertrager ausströmenden Wärmeträgers an den Eingang des Innen-Wärmeübertragers vor, wobei mindestens der rückgeführte Teil des Wärmeträgers vor dem Wiedereintreten in den Innen-Wärmeübertrager aufgeheizt und verdampft wird. Auf diese Weise wird der vom Kompressor in den Innen-Wärmeübertrager einströmende, unter Druck stehende Wärmeträgerdampf erwärmt, so daß sowohl die Menge des durch den Innen-Wärmeübertrager strömenden Wärmeträgers als auch dessen Temperatur erhöht werden kann und die Heizleistung wesentlich ansteigt.

Von der erfindungsgemäß vorgesehenen Wärmeträgerrückführung mit Aufheizung und Verdampfung wird nur dann Gebrauch gemacht, wenn eine niedrige Außentemperatur zu einer zu niedrigen Wärmeleistung der Anlage führt oder das Anheizen beschleunigt werden soll. Darüber hinaus kann die Enteisung des Außen-Wärmeübertragers vorteilhaft so durchgeführt werden, daß die Aufheizung des Außen-Wärmeübertra-

<>5 gers ausschließlich über diese Rückführung erfolgt, so daß dieser Vorgang nur kurze Zeit beansprucht und dem Innenraum hierfür keine Wärme entzogen werden muß. Der Kühlbetrieb wird durch die dann nicht in

Betrieb befindliche Rückführung in keiner Weise beeinträchtigt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert-

F i g. 1 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Heiz- bzw. Kühlanlage;

F i g. 2 zeigt ein Mollier-Diagramm zur Erläuterung des Erwärmungsvorgangs der Anlage nach F i g. 1;

F i g. 3 bis 5 zeigen typische Ausführungsformen der erfindungsgc Tiäßen Heiz- bzw. Kühlanlage.

Gemäß F i g. 1 ist ein Kompressor C durch ein Wärmeträgerdampfrohr 10 mit einem Umschaltventil 11 verbunden, das durch ein Rohr 12 mit einem Innen-Wärmeübertrager 13 und durch ein Rohr 14 mit einem Außen-Wärmeübertrager J5 verbunden ist Das Umschaltventil 11 ist ein Vierwegeventil, das den Wärmeträgerstrom wahlweise zum Außen-Wärmeübertrager 15 oder zum Innen-Wärmeübertrager 13 richtet, um die Anlage jeweils zum Kühlen oder Heizen einzustellen. Der Innen-Wärmeübertrager 13 ist durch ein Rohr 20 mit einer Ventilanordnung 21 aus einer Parallelkombination aus einem Expansionsventil, das bei Kühlbetrieb wirksam wird und einem Rückschlagventil für den Heizbetrieb verbunden, die durch ein Rohr 22 mit einem Behälter 23 verbunden ist. Der Behälter 23 stellt einen Speicher für flüssigen Wärmeträger zum Betreiben der Anlage dar. Das Rückschlagventil in der Ventilanordnung 21 ist derart aufgebaut, daß es den VVärmeträgerstrom in einer Richtung, d. h. von dem Innen-Wärmeübertrager 13 zum Behälter 23 erlaubt. Der Auslaß des Behälters 23 ist durch ein Rohr 24 mit einer weiteren Ventilanordnung 25 aus einer Parallelkombination eines Expansionsventils für den Heizbetrieb und eines Rückschlagventils für den Kühlbetrieb verbunden, die ihrerseits durch ein Rohr 26 mit dem Außen-Wärmeübertrager 15 verbunden ist. Das Rückschlagventil der Ventilanordnung 25 ist derart aufgebaut, daß es den Wärmeträgerstrom in einer Richtung, d. h. von dem Außen-Wärmeübertrager 15 zum Behälter 23 erlaubt Die Ansaugseite des Kompressors C ist durch ein Dampfrohr 28 mit dem Vierwegeventil 11 verbunden, durch das das Dampfrohr 28 im Kühlbetrieb mit dem zu dem Innen-Wärmeübertrager 13 führenden Rohr 12 verbunden ist und im Heizbetrieb mit dem zu dem Außen-Wärmeübertrager 15 führenden Rohr 14.

Der Behälter 23 besitzt einen Auslaß 30, der durch ein Rückführrohr 31 mit dem Einlaß einer Flüssigkeitspumpe 32 verbunden ist, die einen Teil des in dem Behälter 23 gespeicherten Wärmeträgers einem Wärmeübertrager 33 zuführen kann, der mit dem Auslaß der Pumpe 32 verbunden ist. Im Wärmeübertrager 33 kann dem Wärmeträger Heizenergie zugeführt werden. Der Auslaß des Wärmeübertragers 33 ist durch ein Rückführrohr 35 mit einem Ventil 36 verbunden, dessen Auslaß durch ein Rückführrohr 37 mit dem Rohr 12 verbunden ist, das das Umschaltventil 11 und den Innen-Wärmeübertrager 13 miteinander verbindet.

Die Anordnung ist derart getroffen, daß die Pumpe 32 bei niedrigen Außentemperaturen oder beim Anheizen betätigt und das Ventil 36 geöffnet wird. Die Pumpe 32 liefert dann einen Teil des in dem Behälter 23 gespeicherten Wärmeträgers in den Wärmeübertrager 33, wo er aufgeheizt und verdampft wird. Der so (>s erzeugte Dampf strömt von dem Wärmeübertrager 33 durch das Rohr 35, das Ventil 36 und das Rohr 37 in das Rohr 12 und von diesem zusammen mit dem von dem Kompressor C zuströmenden Hoclidruckwärmeträgerdampf zum Innen-Wärmeübertrager 13, der als Kondensator arbeitet Während der Kondensation wird die in dem Wärmeübertrager 33 aufgenommene Wärme des Dampfs mittels des Innen-Wärmeübertragers 13 abgegeben, was den Heizeffekt wesentlich vergrößert

Der Heizbetrieb der Anlage wird anhand des MoIIier-Diagramms gemäß F i g. 2 im einzelnen erläutert in dem die Abszisse die Enthalpie (i) des Wärmeträgers und die Ordinate dessen Druck angibt Nach adiabatischer Komprimierung durch den Kompressor C befindet sich der von dem Außen-Wärmeübertrager 15 strömende Dampf in dem im Diagramm mit a bezeichneten Zustand. Fließt der Wärmeträger von dem Kompressor C durch das Rohr 12 in den innere Wärmeübertrager 13, erreicht der Wärmeträger den bei b gezeigten Punkt. Innerhalb des Innen-Wärmeübertragers 13 kondensiert der Wärmeträger, während er die gespeicherte Wärme abgibt so daß der Zustand des Wärmeträgers von b nach c geändert wird. Dann strömt der flüssige Wärmeträger durch das Rückschlagventil der Ventilanordnung 21 in den Behälter 23. Da sich das Veniii 36 beim normalen Heizvorgang in der Schließstellung befindet, fließt der Wärmeträger von dem Behälter 23 in das Expansionsventil der Ventilanordnung 25, wo seine Expansion stattfindet. Der expandierte Wärmeträger, der sich in dem bei d gezeigten Zustand befindet, strömt von dem Expansionsventil in den Außen-Wärmeüberlrager 15, der als Verdampfer arbeitet. Die Verdampfung des Wärmeträgers innerhalb des Außen-Wärmeübertragers 15 wird infolge der Wärmezufuhr von der Außenluft durchgeführt, so daß sich der Zustand des Wärmeträgers ändert, wie es durch den Punkt e gezeigt ist. Wie bereits erläutert, wird der verdampfte Wärmeträger in den Kompressor C gesaugt und durch diesen komprimiert, so daß er wieder den Zustand a annimmt, womit ein Heizzyklus vollendet ist.

Unter besonderen Bedingungen, wenn beispielsweise die Außentemperatur niedrig ist oder während des Anheizens, ist das Ventil 36 geöffnet und gleichzeitig die Flüssigkeitspumpe 32 in Betrieb. Unter dieser Bedingung wird ein Teil des flüssigen Wärmeträgers aus dem Behälter 23 zum Wärmeübertrager 33 geleitet, wo er aufgeheizt und verdampft und so von dem Zustand gemäß Punkt ein den Zustand gemäß Punkt /"gebracht wird. Der Wärmeträger mit der vergrößerten Enthalpie />wird dann mit dem Wärmeträgerdampf gemischt der von dem Kompressor C kommt, und der resultierende Wärmeträgerdampfstrom dem Innen-Wärmeübertrager 13 zugeführt, der als Kondensator arbeitet. Beim Kondensieren gibt der Wärmeträger die Wärme ab und kehrt in den Zustand gemäß Punkt c zurück, wodurch der Heizzyklus vollendet ist.

Unter der Annahme, daß die Menge des in der / nlage während des normalen Heizens umlaufenden Wärmeträgers durch d kg/h repräsentiert wird, wird die Wärmeleistung der als Wärmepumpe arbeitenden Anlage folgendermaßen ausgedrückt:

(ib-ic)- Gikca!/h.

Wird ferner angenommen, daß bei zugeschalteter Wärmeträgerrückführung die Menge des von dem Kompressor C zugeführien Wärmeträgers und des in der Rückführung umlaufenden Wärmeträgers durch G\' bzw. G2 ausgedrückt wird, dann ist die Gesamtmenge des durch den Innen-Wärmeübertrager 13 strömenden Wärmeträgers (C\'+ C₂') kg/h. Unter dieser Bedingung

ist die Wärmeleistung der gesamten Anlage annähernd gleich (i'b—Ü) (G\' + Gj) K kcal/h, wenn ;> annähernd gleich ib ist. Da Gi' annähernd gleich groß Ci ist, ist ersichtlich, daß ein merklicher Anstieg von (k- u) · Gy in der Wärmeleistung der gesamten Anlage auftritt, s Wird das Wärmespeichermedium auf derart hohen Temperaturen gcha'ten, daß //■>* gilt, wird der Heizeffekt noch stärker, so daß der gewünschte Erwärmungspegel beim Anheizen der Anlage noch schneller erreicht werden kann. Das Zuschalten der Wärmeträgerrückführung erfolgt durch öffnen des Ventils 36 und gleichzeitiges Inbetriebnehmen der Flüssigkeitspumpe 32 dann, wenn der Anlage eine größere Wärmebelastung auferlegt wird, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen oder beim Anheizen.

Die Anlage arbeitet als Wärmepumpe in der zuvor beschriebenen Weise, was zur Bildung von Eis an dem Außen-Wärmeüberirager führt, der als Verdampfer arbeitet. Bei der Anlage wird die sogenannte Heißdampfenteisung angewendet, indem der Wärmeträgerstrom wie im Falle des Kühlbetriebs umgekehrt wird. Dabei wird das Umschaltventil 11 zuerst derart geschaltet, daß es eine Verbindung zwischen dem Dampfrohr 10 und dem Rohr 14 Lüdet. Dadurch strömt der komprimierte Wärmeträgerdampf von dem Kornpressor C durch das Dampfrohr 10, das Umschaltventil 11 und das Rohr 14 in den Außen-Wärmeübertrager 15, der als Kondensator arbeitet. Da der in den Außen-Wärmeübertrager 15 fließende Wärmeträgerdampf hohe Temperatur besitzt, erwärmt er diesen und entfernt die Eisansammlung. Der kondensierte Wärmeträger fließt von dem Außen-Wärmeübertrager 15 durch das Rückschlagventil der Ventilanordnung 25 in den Behälter 23 und von diesem durch die Flüssigkeitspumpe 32 in den Wärmeübertrager 33, wo er verdampft. Heißer, verdampfter Wärmeträger fließt von dem Wärmeübertrager 33 durch das Rohr 35, das Ventil 36, das Rohr 37. das Rohr !2, das Umschaltventil It, einen nicht gezeigten Speicher und das Dampfrohr 28 in den Kompressor C. Dieses Heißdampfenteisungsverfahren ist bei der Entfernung der Eisansammlung höchst wirksam. Da der Innen-Wärmeübertrager 13 bei der Heißdampfcnteisungsanordnung nicht wirksam ist, arbeitet er bei dem Enteisungsvorgang auch nicht als Verdampfer.

Dies bedeutet, daß die den Innen-Wärmeübertrager durchströmende Umgebungsluft nicht gekühlt wird.

Im Kühlbetrieb wird das Ventil 36 geschlossen gehalten und die Flüssigkeitspumpe 32 nicht betätigt. Der Kompressor C liefert Wärmeträgerdampf durch das Dampfrohr 10, das Umschaitventil 11 und das Rohr 14 in den Außen-Wärmeübertrager 15, der als Kondensator arbeitet. Der flüssige Wärmeträger strömt von dem Außen-Wärmeübertrager 15 durch das Rohr 26, das Rückschlagventil der Ventilanordnung 25 und das Rohr 24 in den Behälter 23 und von diesem durch das Rohr 22 in das Expansionsventil der Ventilanordnung 21. Expandierter Wärmeträger fließt von dem Expansionsventil durch das Rohr 20 in den Innen-Wärmeübertrager 13, der als Verdampfer arbeitet. Dampf und nichtverdampfter Wärmeträger fließen von dem Innen-Wärmeübertrager 13 durch das Rohr 12 und das Umschaltventil 11 in einen in Fig. 1 nicht dargestellten Sammler. Von hier strömt der dampfförmige Wärmeträger durch das Dampfrohr 28 in den Kompressor C

In F i g. 3 ist eine typische Wärmepumpen-Heiz- bzw. Kühlanlage gezeigt, die in Übereinstimmung mit dem in F i g. 1 angegebenen Prinzip aufgebaut ist. Die Anlage besitz! eine Inneneinheit 50, eine Außeneinheit 51 und zwei Rohre 52 und 53, die beide Einheiten verbinden. Die Rohre 52 und 53 sind mit wärmeisoiierendem Material umkleidet.

Gemäß der Darstellung ist die Außcncinheit 51 in zwei Abteile unterteilt, von denen das untere einen Maschinenraum bildet und das obere zur Anordnung des Wärmeübertragers verwendet wird. Auf dem Boden des Maschinenraums ist ein Kompressor Cangeordnet. der eine Hochdmcksseile b0 mit einem Danipfrohr 10' besitzt, durch das heißer, komprimierter dampfförmiger Wärmeträger zu einem Umschaltventil 11' abgegeben wird. Das Umschaltventil 1Γ ist ein Vierwegeventil, das den Strom des Wärmelrägers wahlweise zu einem Innen-Wärmeübertrager 13' bzw. einem Außen-Wärmeüberlrager 15' richten kann. Beim Heizvorgang büdei das Umschaltventil 1Γ eine Verbindung zwischen den Rohren 10' und 12', um einen Wärmeträgerstrom von dem Kompressor C zum Innen-Wärmeübertrager 13' zuzulassen, während das Dampfrohr 10' beim Kühl- und beim Enteisungsvorgang durch das Umschaltventil W mit einem Rohr 14' in Verbindung gehalten wird, so daß der Wärmeträgerdampf durch das Dampfrohr 10', das Umschaltventil 11' und das Rohr 14' in den Außen-Wärmeübertrager 15' strömt. Der Außen-Wärmeübertrager 15' arbeilet sowohl beim Kühl- als auch beim Enteisungsbetrieb als Kondensator und beim Heizbetrieb als Verdampfer. In der Nähe des Außen-Wärmeübertragers 15' ist ein durch einen Motor 65 elektrisch betriebener Ventilator 64 zum Kühlen des Außen-Wärnieübertragers 15 vorgesehen. Die Wand der Außeneinheit 51 ist in der Nähe des Außen-Wärmeübertragers 15' als Schlitzwand 66 ausgebildet. Das untere Ende des Außen-Wärmeübertragers 15' ist durch ein Rohr 26' mit einer Ventilanordnung 25' verbunden, die ein Expansionsventil 67 und ein Rückschlagventil 68 aufweist, die parallel miteinander verbunden sind. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf F i g. 1 in Verbindung mit dem Diagramm erläutert wurde, ist das Rückschlagventil 68 derart angeordnet, daß es einen Wärmeträgerstrom von dem Außen-Wärmeübertrager 15' zu einem Behälter 23' erlaubt. Der Behälter 23' ist mit einer Flüssigkeitspumpe 32' verbunden, die ihrerseits durch ein Rohr 70 mit einem Ende einer Rohrschlange 72 verbunden ist, die einen Teil des Wärmeübertragers 33' bildet. Das andere Ende der Rohrschlange 72 ist durch ein Rohr 35' mit einem Ventil 36' verbunden. In der dargestellten Ausführungsform besitzt der Wärmeübertrager 33' einen Speicher 73 zum Speichern eines Wärmespeichermediums 74, beispielsweise Wasser, das zum Erwärmen des durch die Rohrschlange 72 fließenden Wärmeträgers auf einer hohen Temperatur gehalten wird. Innerhalb des Speichers 73 ist ein im wesentlicher horizontal verlaufendes elektrisches Heizorgan 76 zum Erwärmen des Wärmespeichermediums 74 vorgesehen. Es ist von Vorteil, das elektrische Heizorgan 76 zur Speicherung von Wärme in dem Wärmespeichermedium nachts zu betreiben, beispielsweise während einer Zeit außerhalb des Spitzenenergiebedarfs, wenn überschüssige Energie wirtschaftlich verfügbar ist.

Der Speicher 73 ist von einem wärmeisolierenden Material 78 umgeben und besitzt einen Einlaß 79 an seiner Oberseite zum Einführen des Wärmespeichermediums. Der Einlaß 79 wird von einem Schließorgan 80 geschlossen.

Das Ventil 36' ist durch ein Rohr 37' mit einem Rohr 12* verbunden, das seinerseits durch ein Verbindungs-

stück 85 mit dem Rohr 5? verbunden ist. Ein von dem Behälter 23' ausgehendes Rohr 22' ist durch ein Verbindungsstück 87 mit dem Rohr 53 verbunden. Das Umschaltventil 11' ist durch ein Dampfrohr 28' mit der Saugseite 89 des Kompressors C verbunden. In dem Dampfroiir 28' ist ein Speicher 90 vorgesehen.

Die Inneneinheit 50 sitzt auf einem Sims 100 und besitzt einen !nnen-Wärmeübertrager 13', der beim Kühlbetrieb als Verdampfer arbeitet und beim Heizbetrieb als Kondensator. Das obere Ende des lnnen-Wärmeübertragers 13' ist mit einem Rohr 102 verbunden, das seinerseits durch ein Verbindungsstück 104 mit dem Rohr 52 verbunden ist. Das untere Ende des Innen-Wärmeüberitragers 13' ist durch ein Rohr 20' mit einer Ventilanordnung 21' verbunden, die ein Expansionsventil ίθό und ein Rückschlagventil 107 aufweist und durch ein Verbindungsstück 108 mit dem Rohr 53 verbunden ist. Das Rückschlagventil 107 ist derart angeordnet, das es den Wärmeträgerstrom von dem Innen-Wärmeübertxager 13' in Richtung der Außeneinheit 51 erlaubt, innerhalb der inneneinheit ist ebenfalls ein elektrischer Ventilator 110 vorgesehen, der dazu dient, die durch den Innen-Wärmeübertrager 13' gekühlte oder erwärmte Luft durch ein Gitter 112 zu fördern. Die Arbeitsweise der in Fig.3 dargestellten Anlage ist identisch mit der gemäß Fig. 1.

In Fig.4 ist eine andere Ausführungsform der Wärmepumpen-Heiz- bzw. Kühlanlage dargestellt, die sich von der gemäß F i g. 3 darin unterscheidet, daß eine Ejektoreinrichtung 120 zum Rückführen von hochgespannter Wärmeträgerflüssigekit in den von dem Kompressor C" kommenden Wärmeträgerdampf verwendet wird. Ein weiterer Unterschied liegt darin, daß eine elektrische Heizeinrichtung 122 vorgesehen ist, die die hochgespannte Wärmeträgerflüssigkeit nach deren Mischung mit dem Wärmeträgerdampf erwärmt und verdampft. Bei dieser Ausführungsform ist ein Behälter 23" durch ein Rohr 125 mit einem Ventil 36" verbunden, wobei sich das Ende des Rohrs 125 am Boden des Behälters 23" befindet. Das Ventil 36" ist durch ein Rohr 127 mit dem Ejektor 120 verbunden, der die in dem Behälter 23" gespeicherte Wärmeträgerflüssigkeit ansaugt und sie in versprühter Form bzw. als Nebel in den Wärmeträgerdampf einführt, der von dem Kompressor C" zuströmt Der Ejektor 120 ist mit der elektrischen Heizeinrichtung 122 verbunden, die ein U-förmiges Heizelement 129 besitzt Die elektrische Heizeinrichtung 122 ist ihrerseits durch ein Rohr 130 mit dem Rohr 52" verbunden, das zu dem Innen-Wärmeübertrager 13" führt

Wenn die Anlage als Wärmepumpe betrieben werden soll, wird das Umschaltventil 11" derart eingestellt, daß es eine Verbindung zwischen dem Rohr 10" und dem Rohr 12" und zwischen einem Rohr 14" und einem Rohr 28" bildet In dieser Stellung des Umschaltventils liefert der Kompressor C" Wärmeträgerdampf durch das Rohr 10", das Umschaltventil 11", das Rohr 12", den Ejektor 120, die elektrische Heizeinrichtung 122, das Rohr 130, das Rohr 52" und ein Rohr 102" in den Innen-Wärmeübertrager 13", der als Kondensator arbeitet Der kondensierte Wärmeträger strömt von dem Innen-Wärmeübertrager 13" durch ein Rohr 20", ein Rückschlagventil 107", ein Rohr 53" und ein Rohr 22" in den Behälter 23" und von diesem durch ein Rohr 24" in ein Expansionsventil 67". Expandierter Wärmeträger strömt von dem Ventil 67" durch ein Rohr 26" in den Außen-Wärmeübertrager 15", der als Verdampfer arbeitet Wärmeträgerdampf und nichtverdampfte Wärmeirägerflüssigkeit strömen von dem Außen-Wärmeübcrtrager 15" durch ein Rohr 14", das Umschaltventil 11", das Rohr 28" und einen Speicher 90" in die Ansaugseite des Kompressors C".

Wenn das Ventil 36" bei niedrigen Außentemperaturen oder beim Anheizen geöffnet und die elektrische Heizeinrichtung 122 eingeschaltet wird, wird die von dem Behälter 23" rückgeführte Wärmeträgerflüssigkeit durch den Ejektor 120 in Nebelform mit dem Wärmeträgerdampf gemischt. Der resultierende Wärmeträger wird der elektrischen Heizeinrichtung 122" zugeführt, wo die Verdampfung der .Wärmeträgerflüssigkeit stattfindet. Der Wärmeträgerdampf gibt beim Kondensieren in dem Innen-Wärmeübertrager 13" die

S5 Wärme frei, die er von der elektrischen Heizeinrichtung 122 empfangen hat, und vergrößert somit die Heizwirkung wesentlich. Im übrigen arbeitet die Anlage sowohl im Kühlbetrieb als auch im Enteisungsbetrieb in einer Weise, die mit der in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß F i g. 3 erläuterten identisch ist.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführung der Wärmepumpen-Heiz- bzw. Kühlanlage dargestellt.

Bei dieser Ausführung ist der Behälter 23'" durch ein Rohr 140 mit dem Einlaß einer elektrischen Heizeinrichtung 122'" zum Erwärmen der von dem Behälter 23'" kommenden Wärmeträgerflüssigkeit verbunden. Die elektrische Heizeinrichtung 122'" besitzt ein U-förmiges Heizelement 129'" und ist mit ihrem Auslaß mit einem Ventil 36'" verbunden. Das Ventil 36'" ist mit einem Einlaß eines Ejektors 120"' vom gleichen Typ wie der in F i g. 4 gezeigte verbunden. Der Ejektor 120'" ist in einem Rohr 12'" vorgesehen, das ein Umschaltventil 11'" mit einem Rohr 52'" verbindet, das seinerseits durch ein Rohr 102'" mit dem nicht gezeigten Innen-Wärmeübertrager verbunden ist. Die Außeneinheit SY" dieser Ausführung ist gegenüber der gemäß Fig.4 darin unterschiedlich, daß die Anordnung der elektrischen Heizeinrichtung 122'" derart abgeändert ist, daß die Wärmeträgerflüssigkeit erwärmt wird, bevor sie mit dem von dem Kompressor C" zuströmenden Wärmeträgerdampf gemischt wird.

Im Betrieb der Anlage als Wärmepumpe liefert Kompressor C" Wärmeträgerdampf durch das Rohr 10"',das Umschaltventil 11'",das Rohr 12"',den Ejektor 120'" und das Rohr 52'" in den nicht gezeigten Innen-Wärmeübertrager, der als Kondensator arbeitet. Der kondensierte Wärmeträger fließt von dem !nnen-Wärmeübertrager durch das hier nicht gezeigte Rückschlagventil 107, das Rohr 53'", das Rohr 22'" und den Behälter 23'" und von diesem durch ein Rohr 24'" in ein Expansionsventil 67'". Expandierter Wärmeträger strömt von dem Ventil 67'" durch ein Rohr 26'" in einen Außen-Wärmeübertrager 15'", der als Verdampfer arbeitet Dampf und nichtverdampfter flüssiger Wärmeträger fließen von dem Außen-Wärmeübertrager 15'" durch ein Rohr 14'", das Umschaltventil 11'", ein Rohr 28'" und einen Speicher 90'" zur Saugseite des Kompressors C".

Bei besonderen Bedingungen, wie beispielsweise bei niedrigen Außentemperaturen oder beim Anheizen ist das Ventil 36'" geöffnet und die elektrische Heizeinrichtung 122'" eingeschaltet Unter dieser Bedingung wird ein Teil der in dem Behälter 23'" gespeicherten Wärmeträgerflüssigkeit in die elektrische Heizeinrich-

''? tung 122"' gesaugt, wo er verdampft wird Der so erzeugte heiße Wärmeträgerdampf wird in dem Ejektor 120'" in den Strom komprimierten Wärmeträgerdampfs von dem Kompressor C" gesaugt und dann dem

Innen-Wärmeübertrager zugeführt, wodurch der Heizeffekt wesentlich vergrößert wird.

Während des Kühlbetriebs liefert der Kompressor C" Wärmeträgerdampf durch das Rohr 10'", das Umschaltventil It'" und das Rohr 14'" in den Außen-Wärmeübertrager 15'", der als Kondensator arbeitet. Flüssiger und unkondensierter Wärmeträger strömen von dem Außen-Wärmeübertrager 15'" durch das Rohr 26" und ein Rückschlagventil 68'" in den

10

Behälter 23'" und von diesem durch das Rohr 22'", das Rohr 53'" und das hier nicht gezeigte Expansionsventil 106 in den Innen-Wärmeübertrager.der als Verdampfer arbeitet. Der verdampfte Wärmeträger strömt von dem Innen-Wärmeübertrager durch das Rohr 52'", den Ejektor 120'", das Rohr 12'", das Umschaltventil It'", das Rohr 28'" und den Speicher 90'" in den Kompressor C".

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Wärmepumpen-, Heiz- bzw. Kühlanlage mit einem aus einem Innen-Wärmeübertrager, einem Expansionsventil und einem Außen-Wärmeübertrager aufgebauten Wärmeträgerkreislauf, der üb&r eine Umschalteinrichtung zur Umkehrung des Wärmeträgerstroms an einen Kompressor angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Innen-Wärmeübertrager (13) eine mindestens im Heizbetrieb zuschaltbare Wärmeträgerrückführung parallel geschaltet und ein«: Einrichtung (33, 122) zum Erwärmen und Verdampfen des rückströmenden Wärmeträgers vor dessen Wiedereintreten in den Innen-Wärmeübertrageir vorgesehen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter (23) zum Speichern des von dem Innen-Wärmeübertrager (13) abströmenden flüssigen Wärmeträgers vorgesehen ist, an den die Wärmeträgerrückführung angeschlossen ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (122) zum Erwärmen und Verdampfen des rückströmenden Wärmeträgers in einem Rohr (130) zur Einspeisung des Innen-Wärmeübertragers (13) vorgesehen ist, so daß das Erwärmen und Verdampfen nach dem Durchmischen des rückgeführten Wärmeträgers mil. dem aus dem Kompressor (C") strömenden Wärmeträgerdampf erfolgt.

4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (33, 122) zum Erwärmen und Verdampfen des rückströmenden Wärmeträgers in der Rückführung liegt.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärmeträgerrückführung eine Flüssigkeitspumpe (32) vorgesehen ist.

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärmeträgerrückführung ein Steuerventil (36) zum Zu- und Abschalten der Rückführung vorgesehen ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (12"; 12'") zur Einspeisung des Innen-Wärmeübertragers (13"; 13'") eine Ejektoreinrichtung (120; 120'") vorgesehen ist, die den rückströmenden Wärmeträger in den von dem Kompressor (C"; C") zuströmenden Wärmeträgerdampf einbringt.

8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (33') zum Erwärmen und Verdampfen des rückströmenden Wärmeträgers ein Speicher (73) mit einem in diesem gespeicherten Wärmespeichermedium (70), eine Rohrschlange (72) und ein elektrisches Heizorgan (76) innerhalb des Wärmespeichermediums aufweist.

9. Anlage nach eine;,i der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erwärmen und Verdampfen des rückströmenden Wärmeträgers ein elektrisches Heizorgan (122) oder eine Brennereinrichtung besitzt.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2 und 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wärmeliefe· rung zur Enteisung des Außen-Wärmeübertragers (15; 15'; 15'") ausschließlich die in der Wärmelrägerrückführung liegende Einrichtung (33; 33'; 122'") zum Erwärmen und Verdampfen des Wärmeträgers vorgesehen ist.