DE3127957C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine umschaltbare Kompressions
kälteanlage zum Kühlen, Heizen und/oder zur Brauchwasserer
wärmung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine solche Anlage ist durch die US-PS 33 08 877 bekanntgewor
den. Bei dieser kann in denjenigen Teilen des Kältemittelkreis
laufes, die nicht von Kältemitteln durchströmt werden, es zu
unerwünschten Ansammlungen von flüssigem Kältemittel kommen,
was im übrigen Teil des Kältemittelkreislaufes zu Störungen
führen würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erwähn
te Anlage derart auszubilden, daß diejenigen Teile der Anlage,
die gerade nicht im Kreislauf liegen, von Kältemitteln befreit
werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, wie im Kennzeichen des
Anspruchs 1 angegeben ist, gelöst.
Auf diese Weise wird erreicht, daß etwaiges Kältemittel in
denjenigen Teilen der Anlage, die nicht in den Kreislauf ein
geschaltet sind, abgesaugt wird.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. In
dieser zeigen
Fig. 1-4 die erfindungsgemäße Anlage in vier Betriebsarten,
wobei der Kältemittelfluß durch dicke Linien her
vorgehoben ist,
Fig. 5 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage
und
Fig. 6 einen Teil einer Abwandlung.
Zunächst sei auf Fig. 5 Bezug genommen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit 1 bezeichnet. Sie
weist einen Kompressor 2 auf, der eine Saugleitung 2 a und
eine Druckleitung 2 b besitzt. Aus letzterer tritt komprimier
ter Kältemitteldampf aus. Vorzugsweise ist der Kompressor 2
hermetisch gekapselt und umkehrbar betätigbar. Solche Kompres
soren sind bekannt.
Innerhalb eines Gebäudes befindet sich ein Wärmeaustauscher
3, der in üblicher Weise aus Rippen-Rohren, die aufgewickelt
sind, bestehen kann. Dieser Wärmeaustauscher besitzt einen
ersten Anschluß 3 a und einen zweiten Anschluß 3 b. Ferner ist
eine Expansions-Bypass-Einheit 3 d vorgesehen, auf die später
eingegangen wird. Der Wärmeaustauscher 3 bewirkt einen Wärme
austausch zwischen dem Kältemittel, welches durch ihn hindurch
fließt, und dem Raum, in dem er sich befindet und der erwärmt
bzw. gekühlt werden soll. Ferner ist ein Ventilator 3 c vorge
sehen, der Luft zu dem Wärmetauscher fördert.
Sodann ist ein außerhalb des Gebäudes befindlicher Wärmeaus
tauscher 4 vorgesehen. Auch dieser besitzt einen ersten Anschluß
4 a und einen zweiten Anschluß 4 b. Auch er weist Rippen-
Rohre auf und besitzt eine Expansions-Bypass-Einheit 4 d, auf
die ebenfalls weiter unten näher eingegangen wird. Mit 4 c ist
ein Ventilator bezeichnet, der die Luft durch den Wärmeaustau
scher transportiert. Es erfolgt also ein Wärmeaustausch zwischen
dem Kältemittel, welches innerhalb des Wärmeaustauschers strömt,
und der Außenluft, die zugleich eine Wärmesenke ist.
Haben sie ein zweite
Stellung eingenommen, dann besteht eine Verbindung zwischen
der zweiten und der dritten Öffnung und zwischen der ersten
und der vierten Öffnung. Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in Abhängigkeit von der Stellung der Ventile wird
anhand der Fig. 1-4 weiter unten beschrieben.
Weiterhin besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lei
tung 6 c ein Drosselventil 6 i und einen üblichen Akkumulator 6 h
in der Saugleitung.
Die Arbeitsweise ergibt sich aus den Fig. 1-4, die die er
findungsgemäße Vorrichtung in vereinfachter Form darstellen.
In dicken Linien ist jeweils der Kältemittelfluß veranschau
licht.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung im Herzbetrieb, in der sie
einen Raum erwärmt. Die Umschaltventile 7 und 8 sind in ihren zweiten
Schaltstellungen derart, daß Hochdruckdampf vom Kompressor 2
über die Umschaltventile 7 und 8 zu dem ersten Eingang des Wärmeaus
tauschers 3 strömt. In diesem wird der Dampf kondensiert, wo
bei Wärme an den Raum abgegeben wird. Das kondensierte Kälte
mittel verläßt den Wärmeaustauscher 3 über seinen Ausgang und
fließt durch die Expansions-Bypass-Einheit 3 d über
das erste Rückschlagventil 11, das zweite Steuerventil 14, das Drosselventil
der Expansions-Bypass-Einheit 4 d zu dem zweiten
Eingang des Wärmeaustauschers 4, welcher sich außerhalb des
Gebäudes befindet. Das kondensierte Kältemittel, das bezüglich
seines Druckes in dem Drosselventil reduziert worden ist,
verdampft in dem Wärmetauscher 4 und absorbiert hierbei
Wärme.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten
Betriebsart. In dieser erfolgt eine Kühlung eines Raumes.
Das erste Vierwegeventil 7 bleibt in seiner zweiten Stellung, während
das zweite Vierwegeventil 8 in seine erste Stellung gebracht wird, so
daß Hochdruck-Kältemitteldampf vom Kompressor 2 zum ersten
Eingang des Wärmeaustauschers 4, der sich außerhalb des Gebäu
des befindet, strömt.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer dritten
Betriebsart. In dieser wird erhitzte Flüssigkeit, z. B.
heißes Brandwasser, produziert. Das erste Vierwegeventil 7 befindet sich in
seiner ersten Stellung derart, daß Hochdruck-Kältemitteldampf
von dem Kompressor 2 zu dem ersten Eingang des Wärmeaustauschers
5 strömt. Dort kondensiert der Dampf, und Hitze wird an die
Flüssigkeit übergeben. Das kondensierte Kältemittel strömt
über das Rückschlagventil 10, das Steuerventil 14 und das Drosselventil der
Expansions-Bypasseinheit 4 d zu dem zweiten Eingang des Wärme
austauschers 4. Dort verdampft das kondensierte Kältemittel
und absorbiert Wärme. Der Dampf strömt über das zweite Vier
wegeventil 8 zum Saugeingang des Kompressors 2. Während des
Betriebes wird kondensiertes Kältemittel daran gehindert, zu
dem zweiten Eingang des Wärmeaustauschers 3 zu strömen, dies
wegen des ersten Rückschlagventils 11 (das erste Steuer-Ventil 13 be
findet sich in seiner Schließstellung). Der erste Eingang
des Wärmeaustauschers 3 ist über das zweite Vierwegeventil 8
und das erste Vierwegeventil 7 mit dem Saugeingang des Kom
pressors 2 verbunden.
Fig. 4 schließlich zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in
einer vierten Betriebsart. In dieser wird zugleich ein
Raum gekühlt und heißes Wasser produziert. Das erste Vierwegeventil 7
und das zweite Vierwegeventil 8 befinden sich in einer ersten Stellung
derart, daß Hochdruckdampf von dem Kompressor 2 zu dem ersten
Eingang des Wärmeaustauschers 5 strömt, wo er kondensiert. Die
Flüssigkeit wird erhitzt. Das Kondensat verläßt den Wärmeaus
tauscher 5 über das dritte Rückschlagventil 10, das Steuerventil
13 und das Drosselventil der Expansions-Bypasseinheit 3 d und
strömt zum Wärmeaustauscher 3. Hier verdampft das flüssige
Kältemittel, wobei dem Raum Wärme entzogen wird. Der Dampf
strömt über das vierte Vierwegeventil 8 zur Saugöffnung des
Kompressors 2. Das kondensierte Kältemittel wird daran gehin
dert, zu der zweiten Verbindung des Wärmeaustauschers 4 zu
strömen, dies wegen des zweiten Rückschlagventils 12 (das zweite Steuer
ventil 14 befindet sich in seiner Schließstellung). Der erste
Eingang des Wärmeaustauschers 4 ist mit der Saugöffnung des
Kompressors 2 über das zweite Vierwegeventil 8 und das erste
Vierwegeventil 7 verbunden derart, daß in dem Wärmeaustauscher
4 befindliches Kältemittel in den Kreislauf gelangen kann.
Fig. 6 zeigt einen Teilkreis in schematischer Form, der eine
Abwandlung der Ventilgruppe darstellt, welche mit den
flüssigkeitsführenden Leitungen verbunden sind. Erste und
zweite Steuerventile 13 und 14 sitzen in Reihe mit Drosselventilen
und im Bypass mit den Rückschlagventilen. Beide Teile gehören zu Expansions-Bypasseinheiten
3 d und 4 d.
Steueorgane 18 erzeugen ein Signal und reagieren auf das
Fühlglied 17 derart, daß entweder das erste Steuerventil 13
oder das zweite Steuerventil 14 geöffnet wird, wenn der
Druck, den der Kompressor erzeugt, einen bestimmten Höchst-
Wert überschreitet. Zunächst wird das Steuerventil 13 be
tätigt, so daß kondensiertes Kältemittel zu dem Wärmeaustauscher
3, der sich innerhalb des Gebäudes befindet, strömt, wenn die
erfindungsgemäße Vorrichtung in der dritten Betriebsart ar
beitet. Das zweite Steuerventil 14 wird geöffnet, wenn die
erfindungsgemäße Vorrichtung in der vierten Betriebsart ar
beitet derart, daß kondensiertes Kältemittel zu dem Wärmeaus
tauscher 4 außerhalb des Gebäudes strömt. Fernerhin umfaßt
das Steuerorgan 18 eine Uhr, die die Öffnungszeiten der Steuerventile
13 oder 14 begrenzt, was zur Folge hat, daß die Menge an kon
densiertem Kältemittel, die aus dem Kreis abgezogen wird, be
grenzt wird. Das Ergebnis einer solchen begrenzten Abziehung
des Kältemittels besteht darin, die Gesamtkapazität des Systems
zu reduzieren und infolgedessen die Last, gegen die der Kom
pressor arbeiten muß, zu reduzieren. Das entfernte Kälte
mittel wird langsam in das System zurückgefördert; es sei da
ran erinnert, daß der inaktive Wärmeaustauscher während der
dritten oder vierten Arbeitsweise immer mit der Kompressor
saugseite verbunden ist. Die Leistung der Kälteanlage ist also wenig
stens zeitweilig reduziert, wenn der
Kompressor unter Überlastbedingungen arbeiten soll. Das Steuer
organ 18 ist von üblicher Konstruktion.
Claims (5)
1. Umschaltbare Kompressionskälteanlage zum Kühlen, Heizen
und/oder zur Brauchwassererwärmung, welche einen Kompressor,
drei Wärmetauscher sowie Expansions- und Steuerventile auf
weist, mit einem in einem Raum angeordneten, ersten Wärme
tauscher, einem im Freien angeordneten, zweiten Wärmetauscher
und einem dritten Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung,
wobei die Strömung des Kältemittels durch die Wärmetauscher
mit Hilfe von Umschaltventilen steuerbar ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein erstes Vierwege-Umschalt
ventil (7) mit der Druckleitung (2 b) des Kompressors (2),
einer Anschlußleitung des dritten Wärmetauschers (5) und
mit zwei Anschlüssen eines zweiten Vierwege-Umschaltventiles
(8) verbindbar ist, daß das zweite Vierwege-Umschaltventil
(8) mit der Saugleitung (2 a) des Kompressors (2), mit jeweils
einer Anschlußleitung des ersten und zweiten Wärmetauschers
(3, 4) und mit zwei Anschlüssen des ersten Vierwege-Umschalt
ventiles (7) verbindbar ist, daß die übrigen Anschlußleitun
gen der Wärmetauscher (3, 4, 5) in einer Verbindungsstelle
zusammengeführt sind, daß zwischen der Verbindungsstelle
und den Wärmetauschern (3, 4, 5) jeweils ein Rückschlagventil
(10, 11, 12) eingebaut ist, daß parallel zu einem Rückschlag
ventil, das in dem Zweig des ersten bzw. zweiten Wärmetau
schers (3, 4) liegt, ein Drosselventil und in Reihe zu diesem
ein steuerbares Absperrventil (13, 14) vorgesehen ist, wobei
die Rückschlagventile bei einer Strömung des Kältemittels
in Richtung zu den Wärmetauschern (3, 4, 5) sperren,
daß im Kühlbetrieb der Kälteanlage des Kältemittel von der Druck leitung (26) des Kompressors (2) über das erste und zweite Umschaltventil (7, 8), den zweiten und ersten Wärmetauscher (4, 3) und das zweite Umschaltventil (8) zurück zur Saugleitung (2 a) des Kompressors (2) strömt, während die Anschlußleitung des dritten Wärmetauschers (5) über das erste Umschaltventil (7) mit der Saugleitung (2 a) verbunden ist,
daß im Heizbetrieb der Kälteanlage das Kältemittel von der Druckleitung (2 b) des Kompressors (2) über das erste und zweite Umschaltventil (7, 8), den ersten und zweite Wärmetauscher (3, 4) und das zweite Umschaltventil (8) zurück zur Saugleitung (2 a) des Kompressors (2) strömt, während die Anschlußleitung des dritten Wärmetauschers (5) über das erste Umschaltventil (7) mit der Saugleitung (2 a) verbunden ist,
daß in einer Betriebs weise zum Erwärmen des Brauchwassers das Kältemittel von der Druckleitung (2 b) des Kompressors (2) über das erste Umschalt ventil (7), den dritten und zweiten Wärmetauscher (5, 4), und das zweite Umschaltventil (8) zur Saugleitung (2 a) des Kom pressors (2) strömt, während der erste Wärmetauscher (3) über das zweite und erste Umschaltventil (8, 7) mit der Saugleitung (2 a) verbunden ist und das ihm zugeordnete Absperrventil (13) geschlossen ist,
daß in einem Betrieb zum gleichzeitigen Er wärmen des Brauchwassers und zum Kühlen des Raumes das Kälte mittel von der Druckleitung (2 b) des Kompressors (2) über das erste Umschaltventil (7), den dritten und den ersten Wärme tauscher (5, 3) und das zweite Umschaltventil (8) zurück zur Saugleitung (2 a) des Kompressors (2) strömt, wobei der zweite Wärmetauscher (4) über das zweite und erste Umschaltventil (8, 7) mit der Saugleitung (2 a) verbunden ist und das ihm zuge ordnete Absperrventil (14) geschlossen ist.
daß im Kühlbetrieb der Kälteanlage des Kältemittel von der Druck leitung (26) des Kompressors (2) über das erste und zweite Umschaltventil (7, 8), den zweiten und ersten Wärmetauscher (4, 3) und das zweite Umschaltventil (8) zurück zur Saugleitung (2 a) des Kompressors (2) strömt, während die Anschlußleitung des dritten Wärmetauschers (5) über das erste Umschaltventil (7) mit der Saugleitung (2 a) verbunden ist,
daß im Heizbetrieb der Kälteanlage das Kältemittel von der Druckleitung (2 b) des Kompressors (2) über das erste und zweite Umschaltventil (7, 8), den ersten und zweite Wärmetauscher (3, 4) und das zweite Umschaltventil (8) zurück zur Saugleitung (2 a) des Kompressors (2) strömt, während die Anschlußleitung des dritten Wärmetauschers (5) über das erste Umschaltventil (7) mit der Saugleitung (2 a) verbunden ist,
daß in einer Betriebs weise zum Erwärmen des Brauchwassers das Kältemittel von der Druckleitung (2 b) des Kompressors (2) über das erste Umschalt ventil (7), den dritten und zweiten Wärmetauscher (5, 4), und das zweite Umschaltventil (8) zur Saugleitung (2 a) des Kom pressors (2) strömt, während der erste Wärmetauscher (3) über das zweite und erste Umschaltventil (8, 7) mit der Saugleitung (2 a) verbunden ist und das ihm zugeordnete Absperrventil (13) geschlossen ist,
daß in einem Betrieb zum gleichzeitigen Er wärmen des Brauchwassers und zum Kühlen des Raumes das Kälte mittel von der Druckleitung (2 b) des Kompressors (2) über das erste Umschaltventil (7), den dritten und den ersten Wärme tauscher (5, 3) und das zweite Umschaltventil (8) zurück zur Saugleitung (2 a) des Kompressors (2) strömt, wobei der zweite Wärmetauscher (4) über das zweite und erste Umschaltventil (8, 7) mit der Saugleitung (2 a) verbunden ist und das ihm zuge ordnete Absperrventil (14) geschlossen ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Rückschlagventil in dem Zweig des ersten bzw.
zweiten Wärmetauschers (3, 4) in einer nur das Drosselventil
umgehenden Bypassleitung liegt und daß in einer nur das Ab
sperrventil (13, 14) umgehenden Bypassleitung ein zusätzliches
Rückschlagventil (11, 12) liegt.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Rückschlagventil in dem Zweig des ersten und
zweiten Wärmetauschers (3, 4) in einer das Drosselventil und
das Absperrventil (13, 14) umgehenden Bypassleitung liegt.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß sich in der dampfführenden Leitung zwischen dem
ersten Vierwege-Ventil (7) und der Saugseite (2 a) des Kompres
sors (2) ein Drosselorgan (6 i) befindet.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß Fühlorgane (17) vorgesehen sind,
welche die auf den Kompressor (2) wirkende Last erfassen,
und daß das beim Erwärmen des Brandwassers im dritten
Wärmetauscher (5) kondensierte Kältemittel jeweils zu dem
inaktiven Wärmetauscher (3, 4) strömt, wenn die Last des Kom
pressors (2) ein Maximum überschreitet.
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