DE3406588C2 - - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/006—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe mit nicht
azeotropen Kältegemischen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
Das Betriebsverhalten einer Heizanlage ist von einer
Vielzahl von Einflußgrößen abhängig. Ihre Auslegung er
folgt auf Grund der Berechnung des Wärmebedarfs für ein
Gebäude. Die Wärmepumpe entnimmt einen großen Teil der
Nutzwärme aus der Umgebung und ist somit von der Witte
rung abhängig. Bei niedrigen Außentemperaturen sind ent
sprechend der Heizkurve hohe Vorlauftemperaturen erfor
derlich. Bei ansteigender Außentemperatur nimmt der Wär
mebedarf eines Hauses ab und die abgegebene Nutzwärme
leistung der Wärmepumpe steigt erheblich an.
Die überwiegende Anzahl der Luft/Wasser-Wärmepumpen wer
den bivalent eingesetzt, d. h. sie ergänzen einen schon
bestehenden oder neu zu errichtenden Wärmeerzeuger. Üb
licherweise werden diese Wärmepumpen auf beispielsweise
50% des maximalen Wärmebedarfs ausgelegt, so daß sie
bis zu einer vorbestimmten Außentemperatur, abhängig von
der jeweiligen Klimazone, den Wärmebedarf eines Gebäudes
allein decken können. Die unter dieser Außentemperatur
notwendige Umschaltung von der Wärmepumpe auf den Ergän
zungswärmeerzeuger erfolgt automatisch und ist hinsicht
lich der zu wählenden Außentemperatur einstellbar.
Aus der US-PS 27 94 328 ist ein gattungsgemäßes Kühlsystem bekannt, das auch
als Wärmepumpe betrieben werden kann. Dabei ist ein Verdichter
vorgesehen, der auf seiner Hochdruck-Seite mit einem Kondensa
tor verbunden ist. Dieser Kondensator ist mit einem Hochdruck-
Sammler verbunden, der eine Mischung zweier teilweise mischba
rer Kühlmittel enthält. Diese Mischung gelangt über ein Dros
selorgan zu einem Verdampfer, der mit der Niederdruckseite des
Kompressors verbunden ist. Ein Niederdruck-Sammler, der sowohl
über ein Ventil mit dem Hochdruck-Sammler als auch mit dem Aus
gang des Verdampfers verbunden ist, enthält eine zusätzliche
Menge der beiden Kühlmittel in zwei getrennten, teilweise
mischbaren Phasen oder Schichten. Eine dieser Phasen wird dabei
über ein Kapillarrohr kontinuierlich dem Kühlmittelkreislauf
zugeführt und verändert so die Zusammensetzung des Kühlmittel
gemisches in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Bei dieser
bekannten Vorrichtung dürfen die Kühlmittel nur teilweise
mischbar sein und müssen unterschiedliche Dichte aufweisen.
Eine bekannte Wärmepumpe enthält ein Mehrkomponentenar
beitsfluidgemisch, einen Hochdruck (HD)-Sammler mit ei
ner zugeordneten Strömungsdrosseleinrichtung zwischen
einem Kondensator und einem Verdampfer und einen Nieder
druck (ND)-Sammler zwischen dem Verdampfer und einem
Verdichter. Verschiedene Mehrkomponentenarbeitsfluidge
mische können benutzt werden. Diese Gemische haben zwei
oder mehr Komponenten unterschiedlicher Dampfdrücke und
die Gemischkomponenten sind in dem Betriebsbereich misch
bar. Als Mehrkomponentenarbeitsfluidgemische sind Mehr
komponentenfluorkohlenstoffarbeitsfluidgemische vorgese
hen. Bei einer hohen Verdampfertemperatur im Heizbetrieb
ist ein Teil der gemischten Arbeitsfluidflüssigkeit in
dem ND-Sammler angereichert, die eine Arbeitsfluidkompo
nente mit einem hohen Siedepunkt hat und ihr Dampfdruck
wird auf einen niedrigen Wert verringert. Das Arbeits
fluid ist mit einer leichteren oder einen niedrigeren
Siedepunkt aufweisenden Fluidkomponente in dem Arbeits
fluid angereichert. Bei abfallender Verdampfertemperatur
wird das Kältemittel mit einer Komponente mit niedrige
rem Siedepunkt angereichert, indem die Flüssigkeit des
HD-Sammlers mit Hilfe eines Austauschventils aus diesem
Sammler abgeführt wird. Wenn die Temperatur weiter ab
fällt, wird die gesamte Flüssigkeit des HD-Sammlers abge
führt und gelangt über den Verdampfer in den ND-Sammler.
Dadurch wird erreicht, daß die Heizleistung dieser Wärme
pumpe in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur in ei
nem geringen Variationsbereich ΔΨ der Gemischzusammen
setzung des Kühlmittels des Wärmepumpenkreises dem Wärme
bedarf eines Hauses angepaßt wird (DE-OS 29 34 697).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Wär
mepumpe mit nichtazeotropen Kältegemischen der eingangs
genannten Art zu verbessern, insbesondere soll der Be
reich der kontinuierlichen und dem Wärmebedarf eines Ver
brauchers angepaßten Leistungsregelung der Wärmepumpe ver
größert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn
zeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 2 und 3. Die Einrichtung
entleert kontinuierlich über die Dampfphase den HD-Samm
ler in einen Sammler, in dem der Dampf über ein erstes
Absperrventil in einem zusätzlichen Kondensator konden
siert wird. Dadurch verringert sich im HD-Sammler die
Flüssigkeitsmenge. Mit der Verringerung dieser Flüssig
keitsmenge verändert sich die Zusammensetzung der Rest
flüssigkeit und somit auch die des Kältemittels des Wär
mepumpenkreises in Richtung Abnahme der Konzentration
des Mol-Anteils Ψ. Im Zustand des leeren HD-Sammlers ist
beispielsweise der niedrigste Mol-Anteil Ψ der leichter
siedenden Komponente des nichtazeotropen Kältegemisches
im Wärmepumpenkreis erreicht, der kleiner ist als der
Gesamt-Mol-Anteil Ψ0 der leichter siedenden Komponente
im System. Somit erhält man einen erweiterten Variations
bereich ΔΨ der Gemischzusammensetzung für die Leistungs
regelung der Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Verdampfer
temperatur, d. h. von der Außentemperatur.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Wär
mepumpe ist der Ausgang des Sammlers über ein zweites
Absperrventil und ein Drosselorgan mit dem Verdampfer
des Wärmepumpenkreises verbunden. Somit erfolgt die
Rückführung des Kältemittels aus dem Sammler über den
Kältemittelkreislauf in den HD-Sammler.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Wärmepumpe ist als Sammler der Einrichtung der ND-Samm
ler vorgesehen. Die Einrichtung entleert kontinuierlich
über die Dampfphase den HD-Sammler in den ND-Sammler.
Bei fallen der Verdampfertemperatur gelangt das Kälte
mittel aus dem ND-Sammler über ein zweites Absperrven
til und einem Drosselorgan zum Verdampfer der Wärmepum
pe. Somit erfolgt die Rückführung des Kältemittels aus
dem ND-Sammler über den Kältemittelkreislauf in den HD-
Sammler. Durch diese Gestaltung erhält man auch eine Än
derung der Gemischkonzentration im HD-Sammler gemäß der
Verdampfertemperatur und somit eine kontinuierliche An
passung der Heizleistung der Wärmepumpe an den Wärmebe
darf des Verbrauchers, jedoch nur mit dem ND-Sammler und
dem HD-Sammler. D. h., man erhält mit einer Wärmepumpe
mit zwei Sammlern funktionell den Bereich der kontinuier
lichen und dem Wärmebedarf angepaßten Leistungsregelung
einer Wärmepumpe mit drei Sammlern.
Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer Wärmepum
pe nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
Fig. 1 zeigt eine bekannte Wärmepumpe mit zwei Sammlern
und in
Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Wärmepumpe gemäß
der Erfindung und in
Fig. 3 ein Siedediagramm eines nichtazeotropen
Kältegemisches veranschaulicht.
Fig. 4 veranschaulicht eine vorteilhafte Ausführungsform
der Wärmepumpe und in
Fig. 5 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
der Wärmepumpe dargestellt.
Fig. 6 zeigt die kontinuierliche Leistungsregelung einer
Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einem nichtazeotropen
Kältegemisch.
In der dargestellten Ausführungsform nach Fig. 1 ist
eine Wärmepumpe 2 dargestellt, die einen Verdampfer 4,
einen Verdichter 6, einen Kondensator 8 und ein Drossel
organ 10 enthält. Außerdem ist zwischen dem Verdampfer 4
und dem Verdichter 6 ein ND-Sammler 12 vorgesehen, und zwi
schen dem Kondensator 8 und dem Drosselorgan 10 ist ein
HD-Sammler 14 vorgesehen. Als Kältemittel ist beispiels
weise ein nichtazeotropes Kältemittelgemisch R22/R114
mit einem Gesamt-Mol-Anteil Ψ0 der leichter siedenden
Komponente im System von beispielsweise 0,4 vorgesehen.
Im ND-Sammler 12 wird ein überschüssiger Rest des Kälte
mittels aufgenommen, der bei einer vorbestimmten Verdam
pfertemperatur nicht verdampft wird. Im ND-Sammler 12 ist
die schwerer siedende Komponente angereichert. Das Kälte
mittel mit der angereicherten leichter siedenden Komponen
te wird als Dampf vom Verdichter 6 aus dem ND-Sammler 12
abgesaugt und verdichtet. Im Kondensator 8 wird dieser
verdichtete Dampf unter Abgabe einer Wärmemenge verflüs
sigt, und das Kältemittel wird im HD-Sammler 14 gesammelt.
Mit Hilfe des Drosselorgans 10 gelangt das Kältemittel
mit einem gedrosselten Druck zum Verdampfer 4, der mit
Hilfe der aus der Umgebungsluft aufgenommenen Wärmemenge
das Kältemittel wieder verdampft. Bei einer vorbestimmten
Verdampfertemperatur bleibt so lange ein flüssiger Rest
beim Verdampfen übrig, der im ND-Sammler 12 aufgenommen
wird, bis alles Kältemittel im Verdampfer verdampft ist.
D. h., die Zusammensetzung des Kältemittels im Wärmepum
penkreis verschiebt sich in Richtung zunehmenden Mol-An
teil Ψ der leichter siedenden Komponente.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Wärmepumpe 2
mit einer Einrichtung 16 zur kontinuierlichen Veränderung
der Gemischzusammensetzung im HD-Sammler 14 veranschau
licht. Die Einrichtung 16 enthält ein erstes Absperrven
til 18, einen Kondensator 20 und einen Sammler 22. Der
HD-Sammler 14 ist über das erste Absperrventil 18 mit
dem Kondensator 20 verbunden. Der Ausgang 24 des Konden
sators 20 ist mit dem Sammler 22 versehen. Dieser Samm
ler 22 ist über ein zweites Absperrventil 26 mit dem HD-
Sammler 14 verbunden. Die Kältemittelmenge der Sammler
14 und 22 ist wenigstens so groß wie diejenige, die im
Wärmepumpenkreis umläuft. Besonders vorteilhaft ist es,
wenn die Kältemittelmenge der Sammler 14 und 22 viermal,
insbesondere zehnmal so groß ist wie diejenige, die im
Wärmepumpenkreis umläuft. Wenn das erste und zweite Ab
sperrventil 18 und 26 geschlossen sind und der Sammler 22
leer, so entspricht die Wärmepumpe 2 mit der Einrichtung
16 der Wärmepumpe 2 mit einem ND- und HD-Sammler 12 und
14 gemäß der Fig. 1. Wenn das erste Absperrventil 18 geöff
net ist, wird der HD-Sammler 14 über die Dampfphase in
den Sammler 22 entleert. Bei geschlossenem ersten Absperr
ventil 18 und geöffnetem zweiten Absperrventil 26 entleert
sich der Sammler 22 durch die Schwerkraft in den HD-Samm
ler 14, wobei eine Druckausgleichsvorrichtung vorgesehen
ist, die in der Figur nicht dargestellt ist.
Durch das von der Außentemperatur geführte Umschichten
des Kältemittels von HD-Sammler 14 in den Sammler 22 und
zurück wird kontinuierlich die Konzentration der Rest
flüssigkeit im HD-Sammler 14 und damit die Konzentration
des Kältemittels des Wärmepumpenkreises verändert. Damit
steht ein erweiterter Bereich ΔΨ der Gemischzusammensetzung
des Kältemittels des Wärmepumpenkreises für die Leistungs
regelung der Wärmepumpe 2 zur Verfügung.
In Fig. 3 ist ein Siedediagramm beispielsweise eines
nichtazeotropen Kältegemisches R22/R114 veranschaulicht.
Wesentliches Merkmal von nichtazeotropen Kältegemischen
sind die unterschiedlichen Mischungsverhältnisse in der
flüssigen und gasförmigen Phase. Bei einem Zweistoffge
misch ist die leichter siedende Komponente in der Gas
phase und entsprechend die schwerer siedende Komponente
in der flüssigen Phase angereichert. Die Unterschiede
werden quantitativ durch eine Siedekurve a und eine
Taukurve b dargestellt. Die jeweilige Gemischzusammen
setzung ergibt sich für die flüssige Phase aus der Sie
dekurve a und für die gasförmige Phase aus der Taukurve
b, jeweils bezogen auf die gleiche Temperatur. Wenn bei
spielsweise der Gesamt-Mol-Anteil Ψ0 der leichter sie
denden Komponente im System beispielsweise 0,4 beträgt,
variiert beispielsweise die Zusammensetzung Ψ der flüs
sigen Phase im Verlauf des Verdampfungsvorgangs zwischen
0,4 und 0,1, gekennzeichnet durch die in der Fig. 3 dar
gestellten Punkte 2′ und 3′ auf der Siedekurve a. Die Zu
sammensetzung Ψ der gasförmigen Phase variiert beispiels
weise zwischen 0,8 und 0,4, gekennzeichnete durch die
Punkte 1 und 2 auf der Taukurve b.
Im Punkt 1 befindet sich alles überschüssige Kältemittel
im ND-Sammler 12 und der HD-Sammler 14 und Sammler 22
sind leer. Außerdem sind das erste und zweite Absperr
ventil 18 und 26 geschlossen. Im Punkt 2 ist das über
schüssige Kältemittel vom ND-Sammler 12 in den HD-Samm
ler 14 gefördert worden. In diesem Fall ist das über
schüssige Kältemittel auf die Hochdruckseite verlagert
worden. Die Konzentration der Flüssigkeit im gefüllten
HD-Sammler 14 entspricht dem Punkt 2′, nämlich Ψ = 0,4.
Somit erreicht man bei einer Wärmepumpe 2 mit zwei Samm
lern, wie in Fig. 1 dargestellt, den unteren Grenzwert
für den Mol-Anteil Ψ der leichter siedenden Komponente,
nämlich den Gesamt-Mol-Anteil Ψ0 des Systems.
Wenn nun das erste Absperrventil 18 geöffnet ist, wird
der HD-Sammler 14 über die Dampfphase mit Hilfe des Kon
densators 20 in den Sammler 22 entleert. Dadurch ver
ringert sich die Flüssigkeitsmenge im HD-Sammler 14 und
gleichzeitig verändert sich die Zusammensetzung des
Kältemittels im Wärmepumpenkreis, gekennzeichnet durch
einen in der Fig. 3 nicht näher bezeichneten Pfeil von
Punkt 2′ zum Punkt 3′. Im Punkt 3′ ist der HD-Sammler 14
leer. Zur Umkehrung dieses Vorganges wird das zweite Ab
sperrventil 26 geöffnet und das flüssige Kältemittel ge
langt, geführt von der Außentemperatur, kontinuierlich in
den HD-Sammler 14. Dadurch verschiebt sich die Zusammen
setzung der flüssigen Phase in HD-Sammler 14 wieder vom
Punkt 3′ nach Punkt 2′. Das erste und zweite Absperrven
til 18 und 26 werden geschlossen. Mit fallender Verdampfer
temperatur, d. h. mit fallender Außentemperatur, wird
der HD-Sammler 14 in den ND-Sammler 12 entleert. Damit
verändert sich kontinuierlich die Konzentration des Käl
temittels im ND-Sammler 12 und damit auch die Konzentra
tion des Kältemittels im Wärmepumpenkreis. Die Änderung
des Mol-Anteils Ψ des Kältemittels im Wärmepumpenkreis
bis zum Verdichter 6 ist durch einen in der Figur nicht
näher bezeichneten Pfeil von Punkt 2 zum Punkt 1 auf der
Taukurve b dargestellt. Bei der Verlagerung von Kältemit
tel von einem Sammler zum Anderen aus der Gasphase ist
entsprechend eine Verdampfungsenthalpie aufzubringen, die
dem Wärmepumpenkreis entnommen wird. Da der Verlagerungs
strom klein gegenüber dem Massenstrom im Wärmepumpenkreis
ist, wird sich der Energieentzug in der Heizleistung kaum
auswirken.
Durch diese Maßnahme erreicht man, daß die Gemischkon
zentration im HD-Sammler gemäß der Verdampfungstempera
tur sich ändert. Somit erreicht man eine möglichst gro
ße Spreizung der Zusammensetzung von gasförmiger und
flüssiger Phase für die Leistungsregelung der Wärmepumpe
2. Bei beispielsweise einem Kältegemisch R22/R114 kann
die Zusammensetzung des Kältemittels im Wärmepumpenkreis
beispielsweise in einem Bereich ΔΨ = 0,2 bis 0,85 va
riiert werden.
In der vorteilhaften Ausführungsform nach Fig. 4 ist
der Ausgang 28 des zweiten Absperrventils 26 über ein
Drosselorgan 30 mit dem Verdampfer 4 des Wärmepumpen
kreises versehen. Das Kältemittel, das über die Dampf
phase kontinuierlich vom HD-Sammler 14 in den Sammler 22
der Einrichtung 16 verlagert wird, gelangt bei dem geöff
neten zweiten Absperrventil 26 über den Wärmepumpenkreis
wieder in den HD-Sammler 14.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Wärmepumpe 2 nach der Fig. 5 ist der Ausgang 24 des
Kondensators 20 der Einrichtung 16 mit einem dritten
Absperrventil 32 versehen. Der Ausgang 34 des dritten
Absperrventils 32 ist einerseits mit dem ND-Sammler 12
verbunden und andererseits über ein viertes Absperrven
til 36 mit dem Verdampfer 4 verbunden. Der Ausgang 28
des zweiten Absperrventils 26 ist über das Drosselorgan
30 mit dem Verdampfer 4 versehen. Ein fünftes Absperrven
til 38 verbindet den Verdampfer 4 mit dem Verdichter 6
und ein sechstes Absperrventil 40 verbindet den ND-Sammler
12 mit dem Verdichter 6. Wenn das erste Absperrventil 18
der Einrichtung 16 geöffnet und das vierte und sechste
Absperrventil 36 und 40 geschlossen sind, wird das Käl
temittel des HD-Sammler 14 in den ND-Sammler 12 verla
gert. Mit dieser Verlagerung des Kältemittels ändert man
kontinuierlich die Konzentration der Restflüssigkeit im
HD-Sammler 14 und damit die Konzentration des Kältemit
tels im Wärmepumpenkreis, die von der Außentemperatur
kontinuierlich geregelt wird. Das Kältemittel im ND-Samm
ler 12 bei einem hohen Druck gelangt bei geöffnetem zwei
ten Absperrventil 26 über den Wärmepumpenkreis wieder in
den HD-Sammler 14. Mit fallender Verdampfertemperatur
wird die schwerer siedende Komponente im ND-Sammler 12
angereichert, wenn das erste, zweite und fünfte Absperr
ventil 18, 26 und 38 geschlossen sind. Das Kältemittel
mit der angereicherten leichter siedenden Komponente
wird als Dampf vom Verdichter 6 aus dem ND-Sammler 12
abgesaugt und verdichtet.
Durch diese Gestaltung der Wärmepumpe 2 erhält man eine
kontinuierliche Anpassung der Heizleistung der Wärmepum
pe 2 an den Wärmebedarf des Verbrauchers, wie bei der
Ausführungsform nach den Fig. 2 oder 4, jedoch nur
mit dem ND-Sammler 12 und dem HD-Sammler 14. Man erhält
mit einem viel kleinerem Aufwand an Material und Kosten
mit dieser Wärmepumpe 2 den Bereich der kontinuierlichen
und dem Wärmebedarf angepaßten Leistungsregelung einer
Wärmepumpe 2 mit drei Sammlern.
Im Kennlinienfeld nach Fig. 6 ist die spezifische Heiz
leistung qHeiz einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einem
nichtazeotropen Kältegemisch beispielsweise R22/R114
über der Außentemperatur ϑU aufgetragen. Eine Gerade a
mit einer negativen Steigung stellt den Wärmebedarf ei
nes Wohnhauses über einen Temperaturbereich von beispiels
weise etwa -10°C bis +15°C dar. Im Bivalenzpunkt BV der
Wärmepumpe 2 schneidet eine Kurve b mit positiver Stei
gung die Gerade a. Dieser Bivalenzpunkt BV ist beispiels
weise bei 0°C festgelegt. Die Kurve b stellt die Heiz
leistung der Wärmepumpe 2 nach einer Ausführungsform der
Fig. 2, 4 oder 5 und mit einem Mol-Anteil Ψ der leich
ter siedenden Komponente im Wärmepumpenkreis von 0,85 dar.
Außerdem sind weitere Kurven c, d, e und h mit jeweils
positiver Steigung im Kennlinienfeld dargestellt, die
jeweils die spezifische Heizleistung qHeiz der Wärmepum
pe 2 mit jeweils einem anderen Mol-Anteil Ψ der leichter
siedenden Komponente im Wärmepumpenkreis von beispiels
weise 1, 0,6, 0,4 oder 0,2 veranschaulicht. Im Bereich
der Außentemperaturen von beispielsweise etwa ϑU = 0°C
bis ϑU = +8°C verläuft die Kurve b deckungsgleich mit
der Geraden a, d. h., die von der Wärmepumpe 2 bereitge
stellte spezifische Heizleistung qHeiz ist gleich der vom
Verbraucher benötigte Wärmebedarf. Von einer Außentempera
tur ϑU von beispielsweise +8°C an verlauft die Kurve b
deckungsgleich mit der Kurve h. Bei Außentemperaturen ϑU,
die beispielsweise größer sind als +8°C, ist die Konzen
tration des Mol-Anteil Ψ der leichter siedenden Komponen
te des Kühlmittels im Wärmepumpenkreis beispielsweise 0,2.
Aus dem dargestellten Kennlinienfeld erkennt man, daß im
Bereich beispielsweise der Außentemperaturen ϑU = 0°C
bis ϑU = +8°C die Konzentration des Kältemittels
im Wärmepumpenkreis kontinuierlich verändert wird, wo
durch in diesem Bereich die spezifische Heizleistung
qHeiz der Wärmepumpe 2 nach einer Ausführungsform den
Fig. 2, 4 oder 5 kontinuierlich dem Wärmebedarf eines
Wohnhauses angepaßt wird. Die kontinuierliche Konzentra
tionsänderung des Kältemittels im Wärmepumpenkreis wird
dadurch erreicht, daß man die Gemischkonzentration im
HD-Sammler 14 der Wärmepumpe 2 mit Hilfe der Einrichtung
16 kontinuierlich, von der Außentemperatur geführt, än
dern kann.
Im Bereich der Außentemperaturen ϑU = +8°C bis ϑU = +15°C
muß die bereitgestellte spezifische Heizleistung qHeiz
mit Hilfe einer Zweipunktsteuerung auf den Wärmebedarf
des Wohnhauses gemittelt werden. Auf Grund der geringen
Heizleistung des Kältemittelgemisches gegenüber einem
Einstoffkältemittel, bezogen auf die gleiche Heizleistung
im Bivalenzpunkt BV, ist die Takthäufigkeit beispielswei
se um 80% bei einer Außentemperatur ϑU = +10°C verrin
gert und bei einer Außentemperatur ϑU = +15°C ist die
Takthäufigkeit beispielsweise um 50% verringert.
Claims (8)
1. Wärmepumpe mit nichtazeotropen Kältegemischen, insbesondere
für eine Raumheizung eines Wohnhauses, mit einem Verdampfer
(4), einem Verdichter (6), einem ersten Kondensator (8), einem
Drosselorgan (10) und einem ND-Sammler (12), der zwischen dem
Verdampfer (4) und dem Verdichter (6) angeordnet ist, und einem
HD-Sammler (14), der zwischen dem ersten Kondensator (8) und
dem Drosselorgan (10) angeordnet ist, sowie mit einer Einrich
tung zur kontinuierlichen, von der Außentemperatur geführten
Veränderung der Gemischzusammensetzung im HD-Sammler (14) mit
einem Absperrventil (18 bzw. 26) , dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (16) einen zweiten Konden
sator (20) und einen Sammler (22) enthält, wobei der HD-Sammler
zur Kondensation seiner Dampfphase über das erste Absperr
ventil (18) mit dem zweiten Kondensator (20), der Ausgang (24)
des zweiten Kondensators (20) mit dem Sammler (22) und der
Ausgang des Sammlers (22) über das zweite Absperrventil (26)
mit dem HD-Sammler (14) verbunden ist.
2. Wärmepumpe nach Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) einen
zweiten Kondensator (20) und einen Sammler (22) enthält, wobei
der HD-Sammler zur Kondensation seiner Dampfphase über das
erste Absperrventil (18) mit dem zweiten Kondensator (20), der
Ausgang (24) des zweiten Kondensators (20) mit dem Sammler (22)
und der Ausgang des Sammlers (22) über das zweite Absperrventil
(26) und ein Drosselorgan (30) mit dem Verdampfer (4) des Wär
mepumpenkreises verbunden ist.
3. Wärmepumpe nach Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) einen
zweiten Kondensator (20) und einen Sammler (22) enthält, wobei
der HD-Sammler zur Kondensation seiner Dampfphase über das
erste Absperrventil (18) mit dem zweiten Kondensator (20), der
Ausgang (24) des zweiten Kondensators (20) mit dem Sammler (22)
verbunden ist, daß als Sammler (22) der Einrichtung (16) der
ND-Sammler (12) vorgesehen ist, der über das zweite Absperr
ventil (26) und ein Drosselorgan (30) mit dem Verdampfer (4)
des Wärmepumpenkreises verbunden ist, und daß der Ausgang (24)
des zweiten Kondensators (20) der Einrichtung (16) über ein
drittes Absperrventil (32) mit dem ND-Sammler (12) verbunden
ist.
4. Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ausgang (34) des dritten Absperr
ventils (32) über ein viertes Absperrventil (36) mit dem Aus
gang des Verdampfers (4) des Wärmepumpenkreises verbunden ist.
5. Wärmepumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ausgang des Verdampfers (4) über
ein fünftes und der ND-Sammler (12) über ein sechstes Absperr
ventil (38 bzw. 40) mit dem Eingang des Verdichters (6) des
Wärmepumpenkreises verbunden ist.
6. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kältemittelmenge der
Sammler (12, 14, 22) wenigstens annähernd so groß ist wie die
jenige im Wärmepumpenkreis.
7. Verfahren zum Betrieb der Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder
nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeich
net, daß bei steigender Verdampfertemperatur und leerem
ND-Sammler (12) das erste Absperrventil (18) geöffnet und das
zweite Absperrventil (26) geschlossen ist und der HD-Sammler
(14) kontinuierlich über die Dampfphase in den Sammler (22)
entleert wird und daß bei fallender Verdampfertemperatur und
leerem ND-Sammler (12) und geschlossenem ersten Absperrventil
(18) die Kältemittelmenge des Sammlers (22) über das geöffnete
zweite Absperrventil (26) in den HD-Sammler (14) fließt.
8. Verfahren zum Betrieb des Wärmepumpe nach Anspruch 5 oder
nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeich
net, daß bei steigender Verdampfertemperatur das erste Ab
sperrventil (18) geöffnet und das zweite Absperrventil (26) ge
schlossen ist und der HD-Sammler (14) kontinuierlich über die
Dampfphase in den ND-Sammler (12) entleert wird bei geschlos
senem vierten und sechsten Absperrventil (36, 40) und ge
öffnetem fünften Absperrventil (38) und daß bei fallender
Verdampfertemperatur und geschlossenem ersten, vierten und
sechsten Absperrventil (18, 36, 40) die Kältemittelmenge des
ND-Sammlers (12) über das geöffnete zweite Absperrventil (26)
über den Wärmepumpenkreis in den HD-Sammler (14) fließt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843406588 DE3406588A1 (de) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | Waermepumpe mit nichtazeotropen kaeltegemischen, insbesondere fuer eine raumheizung eines wohnhauses |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843406588 DE3406588A1 (de) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | Waermepumpe mit nichtazeotropen kaeltegemischen, insbesondere fuer eine raumheizung eines wohnhauses |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3406588A1 DE3406588A1 (de) | 1985-08-29 |
DE3406588C2 true DE3406588C2 (de) | 1991-05-16 |
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ID=6228628
Family Applications (1)
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DE19843406588 Granted DE3406588A1 (de) | 1984-02-23 | 1984-02-23 | Waermepumpe mit nichtazeotropen kaeltegemischen, insbesondere fuer eine raumheizung eines wohnhauses |
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-
1984
- 1984-02-23 DE DE19843406588 patent/DE3406588A1/de active Granted
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