DE2461787A1

DE2461787A1 - Einrichtung an einer waermepumpenanlage

Info

Publication number: DE2461787A1
Application number: DE19742461787
Authority: DE
Inventors: Peter Ing Grad Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-12-30
Filing date: 1974-12-30
Publication date: 1976-07-08

Description

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Einrichtung an einer Wärmepumpenanlage.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an einer Wärmepumpenanlage, bei welcher in mehreren Kreisläufen Wärmetauscher mit jeweils unterschiedlicher Arbeitstemperatur angeordnet sind. Derartige Wärmepumpenanlagen finden Verwendung z.B. bei Schwimm- und Sportzentren, die in besonders wirtschaftlicher V/eise betrieben werden sollen, wozu jeweils in Abhängigkeit voneinander sowohl die Temperatur des Schwimmbeckenwassers als auch die Raumfeuchtigkeit und die Temperatur der angeschlossenen Räume geregelt werden sollen und bei denen die jeweils in einem Bereich vorhandene Überschußwärme verwendet werden soll, um diese einem anderen Kreislauf, dem Wärme fehlt, zuzuführen, so daß mit einem möglichst geringen Anteil an zuzuspeisender Energie, die z.B. zu Aufheiζzwecken aus dem elektrischen Netz entnommen werden muß, ausgekommen werden kann.

Derartige Anlagen sind bekannt und arbeiten mit mehreren Kompressoren, wobei jeweils an einem Kompressor zwar mehrere Wärmetauscher angeschlossen sind, diese jedoch die gleiche oder nahezu gleiche Verdampfungs- und/oder Kondensationstemperatur aufweisen. Durch die Verwendung mehrerer Kompressoren werden diese Anlagen aber sehr aufwendig und verlangen hohen Investitionsaufwand.

Der Erfindung liegt -nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung an einer Wärmepumpenanlage aufzuzeigen, bei welcher die Anzahl der Kompressoren verringert werden kann und bei welcher die Anlage durch diese Verminderung der Kompressorenzahl investitionsmäßig billiger ist. Dadurch wird eine wesentliche Verbesserung in der Wirtschaftlichkeit erreicht, welche in Verbindung mit der zum Betrieb dieser Wärmepumpenanlage erforderlichen geringen (elektrischen) Energie den Einsatz dieser Anlagen in großem

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Maßstab interessant macht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmetauscher der Wärmepumpenanlage, von denen jeweils einer zu einem gesonderten Kreislauf gehört, an der Druck- und Saugseite nur eines einzigen Kompressors angeordnet sind, und daß vor und/oder hinter jedem der Wärmetauscher Steuer- und Regeleinrichtungen angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Steuer- und Regeleinrichtungen wird nun erreicht, daß die in den einzelnen Kreisläufen, die nun alle auf einen Kompressor geschaltet sind, unterschiedliche Temperaturen und die sich daraus ergebenden unterschiedlichen Drücke auf die Mengen und Drücke reduziert werden, die für die entsprechenden Kreisläufe erforderlich sind.

Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Wärmepumpenanlagen besteht darin, daß Parallelschaltungen mehrerer Kompressoren nicht möglich sind, da das in den Kompressoren als Schmieröl verwendete Schmiermittel sich sonst mit Kältemittel mischt und sich unkontrolliert in dem Kreislauf durch Absetzen sammelt und für die Schmierung so verloren geht.

Dadurch ist ein sicherer Betrieb sehr schwer zu erreichen. Auch ist es bei Kurzzeitbetrieb notwendig, daß die Kompressoren eine bestimmte Mindestlaufzeit erreichen, damit sich ein sicherer Schmierfilm ausbilden kann. Dies hat wieder wirtschaftliche Nachteile, weil dadurch ein Kompressor, der z.B. nur 1 Minute gebraucht wird, mindestens 5 Minuten laufen muß und so unnötige Energie aufnimmt. Ebenso leidet die Lebensdauer der Anlage darunter.

Es hat sich nun, gezeigt, daß die Lebensdauer einer Wärmepumpenanlage erhöht werden kann, wenn erreicht wird, daß die bereits beschriebenen Ölverluste (Verluste in bezug auf die Schmierwirkung) dadurch vermieden werden, daß das Öl wieder aus dem Kreislauf, vorzugsweise dem wassergekühlten Kondensator oder dem Sammler der Anlage herausgezogen und dem Lager des Kompressors wieder zugeführt wird. Um dieses zu erreichen, wird gemäß einer zweckmäßigen weiteren Ausgestaltung der Erfindung dem Kompressor eine gesonderte Ölpumpe zugeordnet, wobei diese Ölpumpe bereits vor Beginn des Anlaufens des Kompressors läuft, um das Öl auf Druck zu bringen und den Lagerstellen zuzuführen. Damit wird an den Schmierstellen sofort ein Ölfilm aufgebaut und damit die

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Lebensdauer des Kompressors erhöht. \Jenn nun der Ölstand in der Anlage sinkt, weil - wie bereits beschrieben - das Öl an anderen Stellen des Kreislaufs sich von dem Kältemittel trennt und sammelt, z.B. in den flüssigkeitsbeaufschlagten Wärmetauschern oder dem Sammler der Wärmepumpenanlage, so kann von diesen Stellen mittels der gesondert angeordneten ölpumpe das "vagabundierende" Öl abgesaugt und den Schmierstellen wieder zugeführt werden.

Diese erfindungsgemäße Einrichtung kann mit besonderem Vorteil so betrieben werden, daß eine Prallelschaltung von Kompressoren vorgenommen wird, so daß diese parallel geschalteten Kompressoren als ein einziger Kompressor wirken.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung, mit welcher erreicht wird, daß der Kompressor des Kältemittels stufenlos fördert, ergibt sich erfindungsgemäß durch eine stufenlos regelbare Drehzahl des Kompressors. Die Regelung der Drehzahl erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Temperatur, an den einzelnen Wärmedrücken durch Regelelemente, die diesen einzelnen Wärmetauschern zugeordnet sind. Damit ist ein jeweils optimaler Betrieb möglich, während bei den bekannten Anordnungen nur entweder ein intermittierender Betrieb möglich war oder von einer Umschaltung auf einzelne Druckstufen Gebrauch gemacht werden mußte. So konnte bei den bekannten Anordnungen nie eine Verstellung von z.B. 100 % auf 78 % oder 56 % oder 44 % oder 33 % durch ein sogenanntes "Ventilanheben" erreicht werden. Zwischenstufen waren nicht möglich.

Die erfindungsgemäße stufenlose Regelung der Drehzahl des Kompressors erfolgt in Abhängigkeit von dem Druck an Meßstellen in jedem der Kreisläufe, die alle einem Kompressor zugeordnet sind. Ist z.B. die Wärmeentnahme in den Wärmetauschern der Anlage gedrosselt, so steigt der Druck in dem entsprechenden Kreislauf an und ein Impuls bewirkt eine Verringerung der Drehzahl. Dabei handelt es sich um eine an sich bekannte Mengenregelung für den Druck und/oder die Temperatur der Anlage.

Ein Schaltbild einer Wärmepumpenanlage mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden näher erläutert und beschrieben. Bei der dargestellten Anlage handelt es sich um eine Wärmepumpenanlage in einem Schwimmbad, bei der an der Druckseite eines einzigen Kompressors (l) über der Kältemitteldruckleitung (2)

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sowohl ein wassergekühlter Kondensator (3) (Brauchwasserheizung) als auch der Zuluftwärmetauscher (7) (Raumluft) angeordnet ist. Auf der Saugseite des Kompressors (l) ist ein luftgekühlter Verdampfer (16) zum Abkühlen der eintretenden Luft und ein wassergekühlter Verdampfer (12) zur Abkühlung des Abwassers angeordnet. Schließlich ist zwischen der Druck- und der Saugseite des Kompressors (l) ein Sammler (ll) angeordnet. In dem Schaltbild nicht dargestellt ist die Ölpumpe, mit deren Hilfe nicht nur in der beschriebenen Weise der Kompressor (l) mit Schmieröl versorgt wird, sondern mit der auch bei sinkendem Ölstand an der Pumpe das Öl, das sich im Kreislauf abgesetzt hat, abgesaugt wird. Dabei wird über eine Meßeinrichtung zunächst z.B. an dem wassergekühlten Kondensator ( 3) und sodann an dem Sammler (ll) . gemessen, ob sich darin außer der Flüssigkeit (Kältemittel) Öl befindet. Ist dieses der Fall, so wird dieses Öl mittels der Ölpumpe abgesaugt.

Vor und/oder hinter jedem der Wärmetauscher sind Regelelemente angeordnet, mit denen in der beschriebenen Weise die Abstimmung von Druck und Temperatur derart erfolgt, daß die Werte die Verwendung des einzigen Kompressors (l) ermöglichen. So ist dem wassergekühlten Kondensator (3) ein Magnetventil (4) mit offen/zu-Schaltung und dahinter ein Druckminderventil (5) (Expansionsventil mit Anschluß am Regler) zugeordnet, dem Zuluftwärmetauscher (7) das Magnetventil (8) und das Druckminderventil (9) und hinter dem wassergekühlten Kondensator (3) ein Regelventil (6) sowie folgend ein Magnetventil (21) und ein Druckminderventil (22). Eine entsprechende Anordnung erfolgt hinter dem Wärmetauscher (7) mit dem Regelelement (10), dem Magnetventil (23) und dem Druckminderventil (24). Auf der Saugseite des Kompressors (l) ist zwischen dem Sammler (ll) und dem wassergekühlten Verdampfer (12) das Magnetventil (13) und das Druckminderventil (20) angeordnet und hinter diesem Verdampfer (12) ein weiteres Druckminderventil (15). In der Leitung (14) zu dem luftgekühlten Verdampfer (16) sind das Magnetventil (17) und das Druckminderventil (18) und hinter dem Verdampfer (16) das Druckminderventil (19) angeordnet.

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Claims

Patentansprüche

Ij^ Einrichtung an einer Wärmepumpenanlage, bei welcher in mehreren Kreisläufen Wärmetauscher mit unterschiedlicher Arbeitstemperatur angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (3, I)₁ von denen jeweils einer zu einem eigenen Kreislauf gehört, an der Druckseite nur eines einzigen Kompressors (l) angeordnet sind, und daß vor und/oder hinter jedem der Wärmetauscher (3, 7) Steuer- und Regeleinrichtungen (4, 5 bzw. 8,9 bzw. 6, 21, 22 bzw. 10, 23, 24) angeordnet sind.
2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher (12, 16), von denen jeweils einer zu einem eigenen Kreislauf gehört, auf der Saugseite nur eines einzigen Kompressors (l) angeordnet sind, und daß vor und/oder hinter jedem der Wärmetauscher (12, 16) Steuer- und Regeleinrichtungen (17, 18 bzw. 13, 20 bzw. 15 bzw. 19) angeordnet sind.
3.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Kompressors (l) zur Förderung des Kältemittels stufenlos veränderbar ist.
4.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kompressor (l) eine gesonderte Ölpumpe zugeordnet ist.
5.) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kompressor (l) zugeordnete Ölpumpe derart angeordnet ist, daß der Kompressor (l) erst nach Inbetriebnahme der Ölpumpe betrieben werden kann.

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