DE3023769A1

DE3023769A1 - Verfahren zum umschalten einer waermepumpe

Info

Publication number: DE3023769A1
Application number: DE19803023769
Authority: DE
Inventors: Manfred 3474 Boffzen Petz
Original assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Current assignee: Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Priority date: 1980-06-25
Filing date: 1980-06-25
Publication date: 1982-01-14

Description

STIEBEL ELTRON GmbH & Co. Kü

20.6.1980 Akte

Verfahren zum Umschalten einer Wärmepumpe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschalten einer Wärmepumpe mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger, einem Expansionsventil und einem Umkehrventil, nach dessen Umschalten der Verdampfer des Heizbetriebs als Verflüssiger und der Verflüssiger des Heizbetriebs als Verdampfer arbeitet, insbesondere zum Abtauen des Verdampfers.

In der Literaturstelle "Handbuch der Kältetechnik"® ist ein Kältemittel-Umschaltventil einer Wärmepumpe beschrieben. Der Umsehaltvorgang dieses Umkehrventils verläuft in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite des Verdichters. Bei kleinen Differenzdrücken ist ein "weiches" Umschalten möglich. Bei höheren Differenzdrücken, beispielsweise über 10 bar, schalten solche Umkehrventile praktisch schlagartig um. Beim Umschalten kann Dampf in die Saug-

Springer Verlag 1969

6. Band/Teil A, Seiten 509 u. 510

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leitung des Verdichters strömen, weil die Druckseite des Kältemittelkreislaufs praktisch schlagartig zur Saugseite wird. Dabei wird das im Verflüssiger stehende flüssige Kältemittel entspannt, so daß eine Kältemittel-Dampfwolke entsteht, die auch durch einen Flüssigkeitsabscheider nicht vollständig vom Verdichter abgehalten werden kann. Sie gelangt somit in den Verdichter und kann dort zu Schädigungen führen, die eine Verminderung der Lebensdauer des Verdichtermotors zur Folge haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, durch das die Gefahr vermindert ist, daß in den Verdichter flüssiges Kältemittel gelangt.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Zeitspanne (Urasehaltphase) vor dem Umschalten des Umkehrventils ein dem Expansionsventil parallelgeschaltetes Ventil geöffnet wird und daß die Zeitspanne so bemessen ist, daß aus dem Verflüssiger flüssiges Kältemittel unter der Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite des Verdichters in den Verdampfer gefördert wird, und daß erst danach das Umkehrventil betätigt wird. Damit ist erreicht, daß bevor die Saugseite des Verdichters über das Umkehrventil an den Verflüssiger des Heizbetriebs angeschlossen wird, aus diesem flüssiges Kältemittel in den Verdampfer des Heizbetriebs gedrückt wird, der nach dem Schalten des Umkehrventils als Verflüssiger arbeitet. Es kann dann im Verflüssiger nach dem Umschalten

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des Umkehrventils keine Flüssigkeitströpfchen enthaltende Dampfwolke eitstehen, die in den Verdichter gelangen könnte. Dieser ist somit vor einem Flussigkeitsniederschlag weitgehend geschützt.

Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das eine gewisse Restwärme enthaltende verflüssigte Kältemittel, das vom Verflüssiger in den Verdampfer gedruckt wird, in dem Verdampfer dann den Abtauvorgang begünstigt.

Es hat sich gezeigt, daß eine Dauer der Umschaltphase in der Größenordnung zwischen 5 und 12 Sekunden hinreichend ist.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung bleibt ein in Reihe zum Expansionsventil liegendes weiteres Ventil während der Umschaltphase geöffnet und wird erst danach geschlossen.

In Ausgestaltung der Erfindung wird beim Zurückschalten des Umkehrventxls auf den Heizbetrieb das Ventil zunächst geschlossen und danach wird das weitere Ventil geöffnet. Hierbei wird vor dem erneuten Einschalten des Heizbe— triebs, nach Abschluß des Abtauvorgangs das im Verdampfer befindliche Kältemittel abgesaugt, bis sich druckseitig der gewünschte Druck einstellt. Genauere Messungen haben ergeben, daß diese Zwischenphase jedoch nicht notwendig ist.

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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels· In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Luft/Wasser-Wärmepumpe im Heizbetrieb, Figur 2 die Wärmepumpe während der Umschaltphase· Figur 3 die Wärmepumpe im Abtaubetrieb und

Figur 4 die Wärmepumpe in einer Zwischenphase zwischen Abtaubetrieb und Heizbetrieb.

Die Wärmepumpe weist einen Verdampfer 1 mit einem Gebläse 2, einen Flüssigkeitsabscheider 3» einen Verdichter 4, ein Umkehrventil 5 und einen Verflüssiger 6 auf. Xn dem Verflüssiger 6 ist eine Wärmetauscher-Rohrschlange eines Wasser-Nutzkreises mit einer Vorlaufleitung 7 und einer Rücklaufleitung 8 angeordnet«

Zwischen dem Verflüssiger 6 und dem Verdampfer 1 ist eine Ventilanordnung vorgesehen. Es liegt dabei einem Drosselorgan 9 ein Rückschlagventil 10 parallel« Diese Parallelschaltung liegt in Reihe zu einer weiteren Parallelschaltung eines Magnetventils 11 mit einer Reihenschaltung aus einem Expansionsventil 12, einem Schauglas 13» einem Filtertrockner Ik und einem weiteren Magnetventil

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Wie üblich wird im Heizbetrieb (vgl. Figur i) das Kältemittel im Verdampfer 1 unter Wärmeaufnahme verdampft und über den Flüssigkeitsabscheider 3 von dem Verdichter h angesaugt und unter Druck dem Verflüssiger 6 zugeführt« Dort gibt das gasförmige Kältemittel seine Wärme an den Nutzkreislauf ab, wobei es sich verflüssigt. Das verflüssigte Kältemittel gelangt über das Rückschlagventil 10, das geöffnete Magnetventil 15 und das Expansionsventil 12, in dem sich der Druck reduziert, wieder in den Verdampfer Das Magnetventil 11 ist dabei geschlossen«

Bei niedrigen Außentemperaturen unter + 7 C kann es zu einem Reifansatz am Verdampfer kommen« Dieser muß dann abgetaut werden. Die Bereifung des Verdampfers läßt sich mit Fühlern feststellen. Muß der Verdampfer abgetaut werden, dann wird zunächst vor dem Einschalten des eigentlichen Abtauvorganges (vgl. Figur 3) eine Umschaltphase (vgl. Figur 2) eingeschaltet« Xn dieser bleibt das Magnetventil 15 geöffnet« Zusätzlich wird das Magnetventil geöffnet« Es wird dadurch über das Rückschlagventil 10 flüssiges Kältemittel aus den Verflüssiger 6 in den Verdampfer 1 gedrückt« Dabei baut sich die Druckdifferenz zwischen der Saugseite des Verdichters h und dessen Druckseite ab« Dies ist nach etwa 5 bis 12 Sekunden erreicht«

Hieran anschließend wird das Umkehrventil 5 umgeschaltet (vgl« Figur 3) und das Magnetventil 15 geschlossen.

Die Saugseite des Verdichters k ist erst jetzt über den Flüssigkeitsabscheider 3 mit dem Verflüssiger 6 verbunden.

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Da beim Umschalten des Umkehrventils 5 höchstens eine kleine Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite des Verdichters 4 besteht und das flüssige Kältemittel aus dem Verflüssiger 6 im wesentlichen entfernt ist, kann sich keine Kältemittel-Dampfwolke bilden, die in den Verdichter 4 gelangen könnte. Im Abtaubetrieb saugt der Verdichter 4 unter der Wirkung des Nutzkreislaufes im Verflüssiger 6 in die Gasphase verdampftes Kältemittel an und fördert diese unter Temperaturerhöhung in den Verdampfer 1, in dem dadurch der Reifbesatz entfernt wird. Ein Bypass 16 unterhalb des Verdampfers 1 begünstigt dessen Enteisung, Das abgetaute ¥asser gelangt in eine Kondensatablaufwanne 17. Das Kältemittel verflüssigt sich im Verdampfer 1 und gelangt über das Magnetventil 11 und das Drosselorgan wieder in den Verflüssiger 6.

Nach Abschluß des Abtauvorganges kann die Wärmepumpe wieder in den Heizbetrieb umgeschaltet werden, wozu das Umkehrventil 5 umgeschaltet, das Magnetventil 11 geschlossen und das Magnetventil 15 geöffnet wird.

Vor dem Zurückschalten in den Heizbetrieb kann auch zunächst nur das Umkehrventil 5 umgeschaltet und das Magnetventil 11 geschlossen werden, wobei zunächst das Magnetventil 15 geschlossen bleibt (vgl. Figur 4). Es wird damit zunächst aus dem Verdampfer 1 über den Flüssigkeitsabscheider 3 Kältemittel abgesaugt, wobei

in
der Verdichter 4 dem Verflüssiger 6 den gewünschten

Arbeitsdruck aufbaut.

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Leersei te

Claims

20.6.1980 Patentansprüche

^fX, J Verfahren zum Umschalten einer Wärmepumpe mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger, einem Expansionsventil und einem Umkehrventil, nach dessen Umschalten der Verdampfer des Heizbetriebs als Verflüssiger und der Verflüssiger des Heizbetriebs als Verdampfer arbeitet, insbesondere zum Abtauen des Verdampfers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitspanne (Umsehaltphase) vor dem Umschalten des Umkehrventils (5) ein dem Expansionsventil (12) parallelgeschaltetes Ventil (11) geöffnet wird und daß die Zeitspanne so bemessen ist, daß aus dem Verflüssiger (6) flüssiges Kältemittel unter der Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite des Verdichters (k) in den Verdampfer (i) gefördert wird und daß erst danach das Umkehrventil (5) betätigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne etwa 5 bis 12 s beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Reihe zu dem Expansionsventil (12) liegendes weiteres Ventil (15) während der Zeitspanne (Umschaltphase) geöffnet bleibt und danach geschlossen wird.

k. Verfahren nach Anspruch 3_t dadurch gekennzeichnet, daß beim Zurückschalten des Umkehrventils (5) auf den Heizbetrieb das Ventil (11) zunächst geschlossen und danach das weitere Ventil (15) geöffnet wird.

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5· Ventilanordnung zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Parallelschaltung eines Drosselorgans (9) für den Abtaubetrieb und eines Rückschlagventils (1O) in Reihe zu einer Parallelschaltung des Ventils (11) und einer Reihenschaltung aus dem Expansionsventil (12) und dem weiteren Ventil (15) liegt.