[go: up one dir, main page]

DE3220978A1 - Waermepumpen-klimaanlage - Google Patents

Waermepumpen-klimaanlage

Info

Publication number
DE3220978A1
DE3220978A1 DE19823220978 DE3220978A DE3220978A1 DE 3220978 A1 DE3220978 A1 DE 3220978A1 DE 19823220978 DE19823220978 DE 19823220978 DE 3220978 A DE3220978 A DE 3220978A DE 3220978 A1 DE3220978 A1 DE 3220978A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
temperature
heating mode
air conditioning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19823220978
Other languages
English (en)
Other versions
DE3220978C2 (de
Inventor
Masakazu Osaka Osaka Endoh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE3220978A1 publication Critical patent/DE3220978A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3220978C2 publication Critical patent/DE3220978C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/001Compression cycle type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/06Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/008Refrigerant heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/009Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for indoor unit in circulation with outdoor unit in first operation mode, indoor unit in circulation with an other heat exchanger in second operation mode or outdoor unit in circulation with an other heat exchanger in third operation mode
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/029Control issues
    • F25B2313/0293Control issues related to the indoor fan, e.g. controlling speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/031Sensor arrangements
    • F25B2313/0316Temperature sensors near the refrigerant heater

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

~7~ 3. Juni 1982
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpen-Klimaanlage, bei der ein Kältemittel durch eine von der Atmosphärenluft verschiedene Wärmequelle erwärmt wird.
Es sind Heizvorrichtungen bekannt, die mit einem Wärmepumpenkreislauf arbeiten, dabei aber die Atmosphärenluft als Wärmequelle für eine Wärmepumpe benutzen, so daß im Winter und in kälteren Gegenden bei einer Abnahme der Außenlufttemperatur keine ausreichende Wärmemenge zur Verfugung steht. Nachteilig daran ist mithin, daß die Heizleistung entsprechend abnimmt und der Temperaturanstieg an einer Wärme- bzw. Heizlast (warming load) ungenügend ist. Wenn weiterhin die Temperatur des zum wärmequellenseitigen Wärmetauscher strömenden Kältemittels unter "Vergrößerung der aus der Atmosphären luft absorbierten Wärmemenge sinkt, entsteht in nachteiliger Weise eine Reifbildung auf dem Wärmetauscher, wodurch dessen Wärmeaustauschleistung vermindert wird. Zum Kompensieren der ungenügenden Leistung des Wärmepumpenkreises ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein elektrisches Heizelement als zusätzliche Wärmequelle in der Nähe des Wärmetauschers angeordnet ist, der im Heizbetrieb als Kondensator oder Kondensor arbeitet. Derartige Klimaanlagen- sind jedoch mit folgenden Nachteilen behaftet:
a) Da die Leistung des Heizelements gegenüber der Heizlast klein ist, ist das Heizelement häufig für die zusätzliche Beheizung oder Erwärmung unzureichend, so daß sein Anwendungsbereich eingeschränkt ist;
b) das Heizelement erfordert im Vergleich zu anderen Wärmequellen höhere Betriebskosten und ist zahlreichen Einschränkungen bezüglich der Stromversorgungsanlage usw. unterworfen.
Zur Ausschaltung der geschilderten Nachteile und Mangel des Stands der Technik ist in der JP-OS 55-13744.08 eine verbesserte Klimaanlage offenbart. Die vorliegende Erfindung bezweckt dagegen eine Verbesserung auf einem von dieser JP-OS verschiedenen Weg.
Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer verbesserten Klimaanlage, bei welcher (zusätzliche) Wärme durch einen Brenner geliefert wird, um dabei die Heizleistung verbessern und auf einen Abtauvorgang verzichten zu können, wobei die Wärmeübertragungsfläche eines warmequellensextigen Wärmetauschers zur Verkleinerung der Gesamtgröße des Geräts verkleinert sein soll und zudem die von einem Kompressor oder Verdichter benötigte Leistung während der Zufuhr der Verbrennungswärme herabgesetzt werden soll, um eine Verringerung des Energiewirkungsgrads der Anlage zu verhindern.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Mit der Erfindung wird eine Wärmepumpen-Klimaanlage geschaffen, bei welcher ein in einer Heizbetriebsart als Verdampfer wirkender Wärmetauscher durch eine Wärmequelle, wie Verbrennungsgas, beheizt und damit das vor der Verdichtung zum Wärmetauscher strömende Kühlmittel bzw. Kältemittel erwärmt wird und die gekennzeichnet ist durch eine Überbrückung, über die ein Teil des von einem Verdichter gelieferten Kältemittels beim Kältemittel-Erwärmungsvorgang zur Ansaugseite des Verdichters zurückgeführt wird, ein Solenoidventil, das die Überbrückung in einer Kühlbetriebsart schließt, einen Wärmetauscher, der in der Kühlbetriebsart als Kondensator bzw. Kondensor arbeitet und der von dem in der Heizbetriebsart als Verdampfer wirkenden Wärmetauscher getrennt angeordnet ist, Rückschlagventile, welche die selektive Verwendung der
betreffenden Wärmetauscher in Kühl- und Heizbetriebsart ermöglichen, ein Reservoir, das in eine Rohrleitung eingeschaltet ist, in welcher das Kältemittel in der Kühlbetriebsart in die flüssige Phase übergeht und in weleher überschüssiges Kältemittel in der Kühlbetriebsart gespeichert wird, einen Temperaturschalter, der im Kältemittel-Auslaßleitungsteil des in der Kältemittel-Erwärmungsbetriebsart als Verdampfer wirkenden Wärmetauschers angeordnet ist, um die Verbrennung einzuschalten und aus- ^0 zuschalten und dabei den Überhitzungsgrad des. Kältemittels auf einem Wert zu halten, der unter der Zersetzungs-
/Stock- bzw. temperatur des Kältemittels und unter dem Gefrierpunkt des Maschinenöls beim Kältemittel-Erwärmungsvorgang aufgrund der Verbrennung in der Heizbetriebsart liegt, einen Wärmelauscher, der in der Heizbetriebsart als· Kondensator bzw. Kondensor wirkt und Wärme abstrahlt und dabei einen Wärmeaustausch mit der Luft eines durch ein Gebläse erzeugten Luftstroms eingeht, und einen für diesen letzteren Wärmetauscher vorgesehenen Temperaturregler, welcher die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms in Abhängigkeit von dessen Temperatur ändert.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur den Kühlmittel- bzw. Kältemittel-Kreislauf einer Wärmepumpen-Klimaanlage gemäß der Erfindung veranschaulicht.
Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform wird durch ein an Auslaßseite 1a und Ansaugseite 1b eines Verdichters 1 angeschlossenes Vierwegeventil 2 zum Umschalten eines Kältemittel-Kreislaufs die Kältemittelströmung in Kühl- und Heizbetriebsart umgeschaltet bzw. umgekehrt. Ein in der Heizbetriebsart als Kondensator wirkender Innenraum-Wärmetauscher 3 arbeitet in der Kühlbetriebsart als Verdampfer. Ein Druckmindermechanismus 18 für die Kühlbetriebsart besteht aus einem Kapillarrohr, wobei parallel dazu ein Rückschlagventil 4- zur Überbrückung
-ιοί dieses Mechanismus in der Heizbetriebsart geschaltet ist. Ein Vorratsbehälter bzw. Reservoir 5 dient zur Aufnahme des Kältemittels während des Kühlvorgangs. Ein dritter Wärmetauscher 6 ist ein endothermer Wärmetauscher, weleher Wärme von einer Verbrennungswärmequelle aufnimmt oder absorbiert und in der Heizbetriebsart das Kältemittel verdampft. Ein drittes Ventil 7 besteht aus einem Rückschlagventil, welches in der Kühlbetriebsart eine Strömung des Kältemittels zum endothermen Wärmetauscher 6 und sodann eine Umlaufströmung desselben verhindert. Ein zweiter Wärmetauscher 8 stellt einen Außen-Wärmetauscher dar, der in der Kühlbetriebsart als Kondensator arbeitet. Ein zweites Ventil 9 besteht aus einem Rückschlagventil, das in der Heizbetriebsart einen Kältemittelstrom zum Wärmetauscher 8 verhindert. Ein Solenoidventil 10 und eine Überbrückung 19 liefern in der Heizbetriebsart einen Teil des vom Kompressor 1 zugeführten Kältemittels zu dessen Ansaugseite 1b zurück, weil dabei die Umlaufströmungsmenge des Kältemittels zu groß wird. Das Solenoidventil ist in die Überbrückung 19 eingeschaltet. Eine in der Heizbetriebsart arbeitende Zwangsheizeinheit 11 besteht aus einem Brenner, etwa einem ölbrenner, zum Erwärmen des Kältemittels, wobei mit dem Verbrennungsgas dieses Brenners der endotherme Wärmetauscher 6 unmittelbar beaufschlagt wird. Bei 12 ist ein Schalter, etwa in Form eines Solenoidventils, dargestellt, welcher den Brenner ein- und ausschaltet und durch einen Regler 14 angesteuert wird. Ein Temperaturfühler, etwa ein Thermistor 13 ist an der Außenfläche der Kältemittelauslaßleitung des Wärmetauschers 6 angeordnet und mißt die Erwärmungstemperatur des Kältemittels zur Einleitung des Umschaltens des ' ■ Solenoidventils 12 oder dergleichen. Der Regler 14 betätigt den Schalter bzw. das Solenoidventil auf der Grundlage der vom Temperaturfühler gelieferten Information, beispielsweise eines temperaturabhängigen Widerstands. Ein Gebläse 15 besteht aus einem Lüfterrad, einem Radialgebläse und dergleichen und dient dazu, die Wärme von dem in der Heizbetriebsart als Kondensator arbeitenden Innen-
raum-Wärmetauscher 3 in die Luft abstrahlen zu lassen. Ein weiterer Temperaturfühler 17, etwa in Form eines Thermistors oder dergleichen, bildet einen Lufttemperaturfühler, welcher die Drehzahl eines Gebläsemotors 16 und damit die Luftströmungsmenge vom Gebläse 15 in Abhängigkeit von der Temperatur des den Innenraum-Wärmetauscher 5 durchströmenden Kältemittels regelt. Bei 20 ist ein Sammler !bzw. Speicher angedeutet.
Im folgenden ist die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Wärmepumpen-Klimaanlage erläutert.
In der Heizbetriebsart liefert der Verdichter 1 das Kältemittel dem zu seiner Erwärmung dienenden Wärmetauscher 6 über das Vierwegeventil 2, den kondensationsseitigen Wärmetauscher 3, das Rückschlagventil 4- und das Reservoir 5· Hierbei erfolgt die adiabatische Ausdehnung des Kältemittels unter einem kleinen (Strömungs-)Widerstand der vom Vierwegeventil 2 zum Reservoir 5 verlaufenden Strecke. Wenn das Kältemittel hoher Feuchtigkeit in den Wärmetauscher 6 eingetreten ist, wird es einem Wärmeaustausch mit der Wärme von der Wärmequelle unterworfen und dabei verdampft. Am Auslaß des Wärmetauschers 6 liegt das Kältemittel bereits in Form eines überhitzten Dampfes vor, der einen hohen Überhitzungsgrad besitzt und vom Verdichter 1 über das Vierwegeventil 2 angesaugt und dabei einer adiabatischen Verdichtung unterworfen wird, um zu einem Kältemitteldampf zu werden, dessen Temperatur immer noch höher ist als die Kältemittel-Ansaugtemperatur und der unter Druck zum kondensierenden Wärmetauscher 3 gefördert wird.
Beim erfindungsgemäßen Kältemittel-Kreislauf ist kein Druckmindermechanismus zwischen den kondensationsseitigen Wärmetauscher 3 und den Kältemittelerwärmungs-Wärmetauscher 6 eingeschaltet, so daß die Wirkung der adiabatischen Ausdehnung oder Expansion niedrig ist. Das Verdichtungsverhältnis ist daher klein, und die Kältemitteltemperatur
am Auslaß des Verdichters 1 ist gleich groß oder höher als die Temperatur des vom Kompressor angesaugten Kältemittels bei der bisherigen Klimaanlage. Mit anderen Worten! da die Temperaturanstiegsgröße klein sein kann, kann der Überhitzungsgrad groß sein. Weiterhin kann der Verdampfungsdruck wegen der Wärmezufuhr von der Wärmequelle 11 hoch eingestellt sein, und er zeigt einen kleinen Unterschied gegenüber dem Kondensationsdruck. Das Verdichtungsverhältnis ist daher klein, so daß die Verdichtungsarbeit oder -leistung kleiner sein kann als bei der bisherigen Wärmepumpe.
Als Folge des kleinen Verdichtungsverhältnisses und des hohen Verdampfungsdrucks vergrößert sich Jedoch die vom Verdichter 1 angesaugte Menge des Kältemittels bei gleichzeitiger Erhöhung seiner Umströmungsmenge bzw. -geschwindigkeit. Wenn die Fördermenge des Verdichters 1 unter der Voraussetzung einer festen Heizleistung (warming capability) betrachtet wird, gilt folgende Beziehung:
In obiger Gleichung bedeuten:
R= Heizleistung
= Volumenwirkungsgrad des Verdichters
q. = Heizwirkung (Enthalpiedifferenz)
ν = spezifisches Volumen und
V= Fördermenge des Verdichters.
Wenn in obiger Gleichung/1V und q als Koeffizienten angesehen werden, vergrößert sich ν mit einem Anstieg des Verdampfungsdrucks. Wenn daher E konstant ist, muß V proportional verkleinert werden.
Zur Herstellung eines Ausgleichs "bzw. Gleioh.gewich.ts zwischen der Vergrößerung der Förderleistung und der erforderlichen Umströmmenge oder -geschwindigkeit ist erfindungsgemäß die überbrückung 19 von der Auslaßseite zur Ansaugseite des "Verdichters 1 vorgesehen, um einen Teil des geförderten Kältemittels von der Auslaßseite zur Ansaugseite zurückzuführen. Da die Überbrückung 19 in der Kühlbetriebsart überflüssig ist, ist in diese Überbrückung das Solenoidventil 10 eingeschaltet, das während der Eühlbetriebsart geschlossen wird.
Das durch den endothermen Wärmetauscher 6 in den überhitzten Dampf überführte Kältemittel wird zum Teil zum Wärmetauscher 8 geleitet, wenn es über das Rückschlagventil 7 zum Vierwegeventil 2 strömt. Wenn hierbei der Wärmetauscher 8 durch Wind oder Regen beeinflußt wird, wird das überhitzte Kältemittel wieder kondensiert. In einigen Fällen geht dabei das kondensierte Kältemittel vollständig in die flüssige Phase über. Erfindungsgemäß wird daher das Kältemittel zwangsläufig im Wärmetauscher gespeichert, der (hierbei) mit vollständig in flüssiger Phase vorliegendem Kältemittel gefüllt ist. Auf diese Weise werden Schwankungen der Umlaufmenge oder -geschwindigkeit des Kältemittels bzw. Schwankungen der Heizleistung, die auf Wind und Regen zurückzuführen sind, ausgeschaltet. In der Kühlbetriebsart strömt allerdings das Kältemittel in Zuständen von überhitztem Dampf tis zu unterkühltem Kältemittel durch den Wärmetauscher 8, wobei das genannte, in flüssiger Phase vorliegende Kältemittel im !Reservoir 5 gespeichert wird bzw. werden muß.
Das Reservoir 5 ist am Auslaß des Wärmetauschers 8 angeordnet, so daß es in der Kühlbetriebsart das in flüssiger Phase vorliegende Kältemittel aufnimmt. Da weiterhin das Rückschlagventil 7 an der Auslaßseite des endothermen Wärmetauschers 6 angeordnet ist, wirkt dieser Wärmetauscher in der Kühlbetriebsart ebenfalls als Reservoir bzw. Vorratsbehälter.
Wie vorstehend beschrieben, sind erfindungsgemäß im Gegensatz zur bisherigen Wärmepumpen-Klimaanlage der Kondensator 8 in der Kuhlbetriebsart und der Verdampfer 6 in der Heizbetriebsart getrennt wirksam, so daß dementsprechend die Rückschlagventile 7 und 9 für die wahlweise Benutzung oder Inbetriebnahme dieser Einheiten vorgesehen sind.
Wenn bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage die Temperatur der Außenluft in der Heizbetriebsart niedrig ist, ist die Umlaufmenge des Kältemittels, das zur Aufnahme der zugeführten Wärme den endothermen Wärmetauscher 6 durchströmt, klein im Vergleich zur Wärmezufuhrmenge aufgrund des Betriebs der Wärmequelle 11 zum Zeitpunkt des Erwärmungsoder Heizbeginns, so daß die Kältemitteltemperatur am Auslaß des Wärmetauschers 6 die Wärmezersetzungstemperatur (z.B. t^ = 1160C) des Kältemittels sowie des XajRemaschinenöls übersteigt bzw. zu einem Einfrieren dieses Maschinenöls führt. Aus diesem Grund ist der Temperaturkühler 13 am Auslaß des Wärmetauschers 6 zur Messung seiner Auslaßtemperatur angeordnet. Bei einem übermäßigen Temperaturanstieg wird die Wärmezufuhr von der Wärmequelle 11 mittels des an sich bekannten Reglers 14, der aus einem Verstärker, einem Komparator, usw. besteht, beendet. Weiterhin wird das in überhitzten Dampf überführte, vom Verdichter 1 gelieferte Kältemittel bei Beginn des Heizvorgangs im kondensierenden Wärmetauscher 3 kondensiert und verflüssigt. Wenn dabei die vom Gebläse erzeugte Luftströmungsmenge groß und der Außenwärme-Austausch-Wirkungsgrad hoch ist, tritt eine übermäßig große Kondensation auf, wobei der Zustrom des Kältemittels zum endothermen Wärmetauscher 6 abnimmt, so daß die Kältemittel-Auslaßtemperatur des Wärmetauschers 6 übermäßig stark ansteigt und die Zahl der Ein- und Ausschaltvorgänge der Wärmequelle zunimmt; hieraus ergibt sich in nachteiliger Weise ein langsamer Anstieg (der Temperatur) beim Erwärmungs- oder Heizvorgang. Der vom Gebläse erzeugte Luftstrom wird daher durch den Kühler 17 in Abhängigkeit von der Temperatur der den kondensierenden
Wärmetauscher 3 durchstreichenden Luft so eingestellt, daß er bei niedrigen Temperaturen von z.B. t2 = 5iO°C oder darunter verkleinert und bei hohen Temperaturen von z.B. t-z - etwa 4-50C oder darüber vergrößert wird. 5
Bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage wird somit der Verdampfungsdruck durch Kältemittelerwärmung in der Heizbetriebsart erhöht, so daß der unterschied zwischen dem höheren und dem niedrigeren Druck klein wird und der Verdichter weniger Antriebsleistung erfordert. Da von der Wärmequelle Wärme absorbiert wird, ist der Erwärmungs- oder Heizwirkungsgrad konstant, ohne durch die Temperatur der Außenluft (die Temperatur der als Wärmequelle in der Wärmepumpe dienenden Luft) beeinflußt zu werden. Außerdem wird auf diese Weise ein Abtauvorgang überflüssig.
Leerseite

Claims (15)

  1. Patentansprüche
    Wärmepumpen-Klimaanlage mit einer Kühl- und einer Heizbetriebsart unter Verwendung eines Kühl- bzw. Kältemittels, das durch eine Zwangsheizeinheit als Wärmequelle erwärmbar ist, gekennzeichnet durch einen Verdichter (1) zur Verdichtung des Kältemittels, durch einen im Innenraum angeordneten und in der Kühlbetriebsart als Verdampfer sowie in der Heizbetriebsart als Kondensator bzw. Kondensor wirkenden "ersten Wärmetauscher (3)» durch einen im Freien angeordneten, in der Kühlbetriebsart als Kondensator arbeitenden zweiten Wärmetauscher (δ), durch einen zum zweiten Wärmetauscher parallelgeschalteten dritten Wärmetauscher (δ) , welcher in der Heizbetriebsart das Kältemittel erwärmt, wobei die Zwangsheizeinheit (11) dem dritten Wärmetauscher Wärme zuführt,
    durch ein Reservoir (5) zur Speicherung des überschüssigen Kältemittels in einer Rohrleitung, wo bzw. wenn das Kältemittel in der Kühlbetriebsart in seine flüssige Phase übergeht, durch einen zwischen dem Reservoir (5) und dem ersten Wärmetauscher (3) angeordneten Druckmindermechanismus (18) zur Reduzierung des Drucks des in der Kühlbetriebsart umströmenden Kältemittels, durch eine Uberbrückungseinrichtung (19) zur Umleitung des Kältemittels, das zum Druckmindermechanismus zu !O strömen bestrebt ist, in der Heizbetriebsart, durch eine am einen Ende des zweiten Wärmetauschers an der Reservoirseite angeordnete erste Ventileinheit (9), die eine Speicherung des flüssigen Kältemittels im zweiten Wärmetauscher in der Heizbetriebsart herbeiführt, durch eine am einen Ende des dritten Wärmetauschers an der Verdichterseite angeordnete zweite Ventileinheit (7), die in der Kühlbetriebsart einen Kältemittelstrom über den dritten Wärmetauscher verhindert, durch eine erste Detektor- bzw. Fühlereinheit
    (13) zum Abgreifen der Temperatur des in der Heizbetriebsart durch den dritten Wärmetauscher erwärmten - Kältemittels, durch ein dem ersten Wärmetauscher (3) zugeordnetes Gebläse (15)» das in Kühl- und Heizbetriebsart Kaltluft bzw. Warmluft in einen Raum fördert, durch eine zweite Detektor- bzw. Fühlereinheit (17) zur Messung der Temperatur des den ersten Wärmetauscher durchstreichenden Luftstroms in der Heizbetriebsart und durch eine Regeleinheit (14) zum Abschalten der Zwangsheizeinheit (11) in der Heizbetriebsart, wenn die von der ersten Fühlereinheit gemessene Kältemitteltemperatur eine vorbestimmte Größe übersteigt, sowie zur Einstellung der Luftstromgröße des Gebläses in Abhängigkeit von der durch
    die zweite Fühlereinheit ermittelten Lufttemperatur. 35
  2. 2. Klimaanlage nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsheizeinheit ein Brenner ist.
  3. 3. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wärmetauscher Wärme unmittelbar mit einem Verbrennungsgas (vom Brenner) austauscht.
  4. 4. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Größe der Temperatur, bei der die
    !O Zwangsheizeinheit bzw. der Brenner abschaltbar ist, nicht über einer Zersetzungstemperatur des Kältemittels sowie einem Stock- bzw. Gefrierpunkt des Maschinenöls liegt.
  5. 5· Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstromgröße vom Gebläse so regelbar ist, daß sie bei niedriger Temperatur klein und bei hoher Temperatur groß ist.
  6. 6. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner durch die Regeleinheit abschaltbar ist.
  7. 7· Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Auslaß- und einer Ansaugleitung des Verdichters ein Umschaltventil (10) verbunden ist, welches den Kältemittelstrom in Kühl- und Heizbetriebsart umschaltet bzw. umkehrt.
  8. 8. Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des vom Verdichter gelieferten Kältemittels in der Heizbetriebsart zu dessen Ansaugseite rückführbar ist.
  9. 9. Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückungseinrichtung sowie erste und zweite Ventileinheit Bückschlagventile aufweisen bzw. bilden.
  10. 10. Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Zwangsheizeinheit dienende Brenner den dritten Wärmetauscher mit Wärme beaufschlagt und sein Verbrennungsgas unmittelbar zum dritten Wärmetauscher liefert, daß parallel zum Druckmindermechanismus ein Rückschlagventil geschaltet ist, das in der Heizbetriebsart das zum Druckmindermechanismus strömende Kältemittel umleitet, und daß das verdichterseitig am einen Ende des dritten Wärmetauschers angeordnete zweite Ventil bewirkt, daß flüssiges Kältemittel in der Kühlbetriebsart im dritten Wärmetauscher speicherbar ist.
  11. 11. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fühlereinheit in einer Kältemittelleitung zwischen drittem Wärmetauscher und erster Ventileinheit angeordnet ist.
  12. 12. Klimaanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Pühlereinheit einen Thermistor-Meßfühler
    umfaßt und an einem Außenumfangsteil der betreffenden - Kältemittelleitung montiert ist.
  13. 13. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Luftstromgröße vom Gebläse zu Beginn der Heizbetriebsart erfolgt.
  14. 14. Wärmepumpen-Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Kühl- und einer Heizbetriebsart unter Verwendung eines mittels einer Zwangsheizeinheit als Wärmequelle erwärmbaren Kältemittels, gekennzeichnet durch einen Verdichter für das Kältemittel, durch ein an Auslaß- und Ansaugleitung des Kompressors angeschlossenes Umschaltventil zur Umkehrung der Kältemittelströmung in Kühl- und Heizbetriebsart, durch einen im Innenraum angeordneten und in der Kühlbetriebsart als Verdampfer sowie in der Heizbetriebs-
    art als Kondensator wirkender Innen-Wärmetauscher, durch einen im Freien befindlichen, in der Kuhlbetriebsart als Kondensator arbeitenden Außen-Wärmetauscher, durch einen parallel zu letzterem geschalteten endothermen Wärmetauscher, der in der Heizbetriebsart das Kältemittel erwärmt, durch einen Brenner als Zwangsheizeinheit, welcher den endothermen Wärmetauscher mit Wärme beaufschlagt und dessen Verbrennungsgas unmittelbar dem endothermen Wärmetauscher zugeführt wird, durch ein Reservoir zur Speicherung überschüssigen Kältemittels in einer Rohrleitung, wo bzw. wenn das Kältemittel in der Kühlbetriebsart in seine flüssige Phase übergeht, durch einen zwischen dem Reservoir und dem Innen-Wärmetauscher angeordneten Druckmindermechanismus zur Drucksenkung des umgewälzten Kältemittels in der Kühlbetriebsart, durch ein parallel zum Druckmindermechanismus angeordnetes erstes Rückschlagventil, welches in der Heizbetriebsart das zu ersterem strömende Kältemittel umleitet, durch ein reservoirseitig am einen Ende des Außen-Wärmetauscher angeordnetes zweites Rückschlagventil, welches in der Heizbetriebsart die Speicherung des flüssigen Kältemittels im Außen-Wärmetauscher bewirkt, durch ein verdichterseitig am einen Ende des endothermen Wärmetauschers angeordnetes drittes Rückschlagventil, welches in der Kühlbetriebsart die Speicherung des flüssigen Kältemittels im Innen-Wärmetauscher bewirkt, durch einen ersten Temperaturfühler, welcher die Temperatur des durch den endothermen Wärmetauscher erwärmten Kältemittels in der Heizbetriebsart abgreift und der an einem Außenumfang einer Kühlmittelleitung zwischen drittem Rückschlagventil und endothermem Wärmetauscher angeordnet ist, durch ein dem Innen-Wärmetauscher zugeordnetes Geblase, das in Kühl- und Heizbetriebsart Kaltluft bzw. Warmluft in einen Raum fördert, durch einen zweiten Temperaturfühler, der in der Heizbetriebsart die Temperatur des den Innen-Wärmetauscher durchströmen-
    den Luftstroms abgreift, und durch eine Steuereinheit, welche den Brenner in der Heizbetriebsart abschaltet, wenn die vom ersten Temperaturfühler ermittelte Kältemitteltemperatur eine vorbestimmte Temperatur erreicht, die nicht über der Zersetzungstemperatur des Kältemittels sowie der Stockpunkt- oder Einfriertemperatur des Maschinenöls liegt, und welche zudem die Größe des vom Gebläse gelieferten Luftstroms in Abhängigkeit von der durch den zweiten Temperaturfühler ermittelten Lufttemperatur einstellt.
  15. 15. Klimaanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstromgröße des Gebläses auf eine kleine Größe, wenn die Temperatur des den Innen-Wärmetauscher passierenden Luftstroms niedrig ist, und auf eine große Größe, wenn diese Temperatur hoch ist, einstellbar ist.
DE19823220978 1981-06-05 1982-06-03 Waermepumpen-klimaanlage Granted DE3220978A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56086682A JPS57202462A (en) 1981-06-05 1981-06-05 Air conditioner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3220978A1 true DE3220978A1 (de) 1983-02-10
DE3220978C2 DE3220978C2 (de) 1988-09-29

Family

ID=13893774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823220978 Granted DE3220978A1 (de) 1981-06-05 1982-06-03 Waermepumpen-klimaanlage

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4441901A (de)
JP (1) JPS57202462A (de)
AU (1) AU543615B2 (de)
CA (1) CA1179161A (de)
DE (1) DE3220978A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3823559C1 (de) * 1987-12-21 1989-06-29 American Standard Inc., New York, N.Y., Us
EP0887602A1 (de) 1997-06-28 1998-12-30 VIESSMANN WERKE GmbH & CO. Wärmepumpe
EP2594709A1 (de) * 2011-11-21 2013-05-22 Weiss Umwelttechnik GmbH Klimagerät

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616484A (en) * 1984-11-30 1986-10-14 Kysor Industrial Corporation Vehicle refrigerant heating and cooling system
US4593529A (en) * 1984-12-03 1986-06-10 Birochik Valentine L Method and apparatus for controlling the temperature and pressure of confined substances
US4761964A (en) * 1986-10-22 1988-08-09 Pacheco Jerry J Apparatus for enhancing the performance of a heat pump and the like
JPH07107469B2 (ja) * 1987-05-25 1995-11-15 株式会社東芝 冷媒加熱式暖房装置
JP2557909B2 (ja) * 1987-10-23 1996-11-27 株式会社東芝 冷媒加熱式冷暖房機
US4852360A (en) * 1987-12-08 1989-08-01 Visual Information Institute, Inc. Heat pump control system
JP2801675B2 (ja) * 1989-09-14 1998-09-21 株式会社東芝 空気調和機
JPH05272829A (ja) * 1992-03-25 1993-10-22 Toshiba Corp 空気調和機
US5287702A (en) * 1992-05-15 1994-02-22 Preferred Co2 Systems, Inc. Carbon dioxide storage with thermoelectric cooling for fire suppression systems
US5235821A (en) * 1992-12-31 1993-08-17 Micropump Corporation Method and apparatus for refrigerant recovery
JP3410820B2 (ja) * 1994-07-06 2003-05-26 サンデン株式会社 車両用空気調和装置
US20060011337A1 (en) * 2004-07-15 2006-01-19 Paul Douglas T Combined heat pump and air-conditioning apparatus and method
US7152416B2 (en) * 2004-09-08 2006-12-26 Carrier Corporation Hot gas bypass through four-way reversing valve
KR20060112844A (ko) * 2005-04-28 2006-11-02 엘지전자 주식회사 열병합 발전 시스템
KR100634810B1 (ko) * 2005-07-12 2006-10-16 엘지전자 주식회사 열병합 발전 시스템
DE102006024796B4 (de) * 2006-03-17 2009-11-26 Konvekta Ag Klimaanlage
US7503184B2 (en) * 2006-08-11 2009-03-17 Southwest Gas Corporation Gas engine driven heat pump system with integrated heat recovery and energy saving subsystems
KR101581466B1 (ko) * 2008-08-27 2015-12-31 엘지전자 주식회사 공기조화시스템
US9726409B2 (en) * 2011-06-14 2017-08-08 Mitsubishi Electric Corporation Air-conditioning apparatus
US9969549B2 (en) 2014-03-24 2018-05-15 The Boeing Company Systems and methods for controlling a fuel tank environment
WO2015181980A1 (ja) * 2014-05-30 2015-12-03 三菱電機株式会社 空気調和機
US10119738B2 (en) 2014-09-26 2018-11-06 Waterfurnace International Inc. Air conditioning system with vapor injection compressor
US10871314B2 (en) 2016-07-08 2020-12-22 Climate Master, Inc. Heat pump and water heater
US10866002B2 (en) 2016-11-09 2020-12-15 Climate Master, Inc. Hybrid heat pump with improved dehumidification
US10935260B2 (en) * 2017-12-12 2021-03-02 Climate Master, Inc. Heat pump with dehumidification
US11592215B2 (en) 2018-08-29 2023-02-28 Waterfurnace International, Inc. Integrated demand water heating using a capacity modulated heat pump with desuperheater
KR102625274B1 (ko) * 2018-10-22 2024-01-12 엘지전자 주식회사 히트펌프 보일러
CA3081986A1 (en) 2019-07-15 2021-01-15 Climate Master, Inc. Air conditioning system with capacity control and controlled hot water generation
US11131471B1 (en) 2020-06-08 2021-09-28 Emerson Climate Technologies, Inc. Refrigeration leak detection
US11754324B2 (en) 2020-09-14 2023-09-12 Copeland Lp Refrigerant isolation using a reversing valve
US11940188B2 (en) 2021-03-23 2024-03-26 Copeland Lp Hybrid heat-pump system
US12196462B2 (en) 2021-03-23 2025-01-14 Copeland Lp Heat-pump system with multiway valve
US12181189B2 (en) 2021-11-10 2024-12-31 Climate Master, Inc. Ceiling-mountable heat pump system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2597729A (en) * 1951-07-18 1952-05-20 Arthur C Homeyer Heat pump system
GB1395194A (en) * 1971-09-06 1975-05-21 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Heat pump type air conditioning systems
US3978684A (en) * 1975-04-17 1976-09-07 Thermo King Corporation Refrigeration system
DE2709343A1 (de) * 1976-03-05 1977-09-15 Hitachi Ltd Gegenstrom-klimaanlage
JPS5415550A (en) * 1977-07-05 1979-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Cooling-heatng device
DE2908989A1 (de) * 1978-03-06 1979-09-13 Trane Co Waermepumpe
GB1580812A (en) * 1977-02-18 1980-12-03 Electric Power Res Inst Fuel fired supplementary heater for heat pump
DE3024956A1 (de) * 1979-07-03 1981-04-02 Kool-Fire Ltd. Waermepumpenanlage

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3514967A (en) * 1968-06-20 1970-06-02 Whirlpool Co Air conditioner control
US3563394A (en) * 1969-02-11 1971-02-16 James E Joyce Bin assembly having detachable support member
US3627031A (en) * 1969-10-27 1971-12-14 Trane Co Air-conditioning system
US3918268A (en) * 1974-01-23 1975-11-11 Halstead Ind Inc Heat pump with frost-free outdoor coil
US4065938A (en) * 1976-01-05 1978-01-03 Sun-Econ, Inc. Air-conditioning apparatus with booster heat exchanger
US4179894A (en) * 1977-12-28 1979-12-25 Wylain, Inc. Dual source heat pump
US4364237A (en) * 1981-02-02 1982-12-21 Borg-Warner Corporation Microcomputer control for inverter-driven heat pump

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2597729A (en) * 1951-07-18 1952-05-20 Arthur C Homeyer Heat pump system
GB1395194A (en) * 1971-09-06 1975-05-21 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Heat pump type air conditioning systems
US3978684A (en) * 1975-04-17 1976-09-07 Thermo King Corporation Refrigeration system
DE2709343A1 (de) * 1976-03-05 1977-09-15 Hitachi Ltd Gegenstrom-klimaanlage
GB1580812A (en) * 1977-02-18 1980-12-03 Electric Power Res Inst Fuel fired supplementary heater for heat pump
JPS5415550A (en) * 1977-07-05 1979-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Cooling-heatng device
DE2908989A1 (de) * 1978-03-06 1979-09-13 Trane Co Waermepumpe
DE3024956A1 (de) * 1979-07-03 1981-04-02 Kool-Fire Ltd. Waermepumpenanlage

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3823559C1 (de) * 1987-12-21 1989-06-29 American Standard Inc., New York, N.Y., Us
EP0887602A1 (de) 1997-06-28 1998-12-30 VIESSMANN WERKE GmbH & CO. Wärmepumpe
DE19727535C1 (de) * 1997-06-28 1999-01-28 Viessmann Werke Kg Wärmepumpe
EP2594709A1 (de) * 2011-11-21 2013-05-22 Weiss Umwelttechnik GmbH Klimagerät

Also Published As

Publication number Publication date
JPS57202462A (en) 1982-12-11
AU543615B2 (en) 1985-04-26
DE3220978C2 (de) 1988-09-29
US4441901A (en) 1984-04-10
JPS6343658B2 (de) 1988-08-31
CA1179161A (en) 1984-12-11
AU8446582A (en) 1982-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3220978A1 (de) Waermepumpen-klimaanlage
DE69212356T2 (de) Enteisungssteuerung
DE3209761C2 (de) Wärmepumpenanlage
DE3215141C2 (de)
EP1262347B1 (de) Heiz-/Kühlkreislauf für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, Klimaanlage und Verfahren zur Regelung derselben
DE3543072C2 (de)
DE19919605B4 (de) Klimaanlagensystem und zugehöriges Steuerverfahren
DE1604205A1 (de) Klimaanlage
DE10043169A1 (de) Wärmepumpen-Heißwasserversorgungssystem zum Durchführen eines Entfrostungsvorgangs
DE112019007729B4 (de) Klimaanlage
DE2243784A1 (de) Waermepumpen-klimaanlage
DE3720889A1 (de) Klimaanlage
DE112018008199T5 (de) Klimaanlage
DE2609489A1 (de) Waermepumpanlage
DE3012308A1 (de) Steuersystem fuer eine absorptionskaeltemaschine, absorptionskaeltemaschine und verfahren zu deren betrieb
DE112014002083T5 (de) Wärmepumpensystem
DE69507533T2 (de) Klimaanlage mit Wärmepumpe
DE102014007853B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Temperieren eines Wärmeaustauschers
DE3820811C2 (de)
DE602004012905T2 (de) Energie sparende klimaprüfkammer und betriebsverfahren
DE19855309C2 (de) Zusätzliche Heizeinrichtung für Fahrzeuge
DE102017208225A1 (de) Verfahren zur Regelung eines Kältemittelparameters auf der Hochdruckseite eines einen Kältemittelkreislauf durchströmenden Kältemittels, Kälteanlage für ein Fahrzeug sowie beheizbarer Niederdruck-Sammler für die Kälteanlage
DE102017003355A1 (de) Wärmepumpenanlage
EP0239837A2 (de) Verfahren zur Rückgewinnung von Verflüssigungswärme einer Kälteanlage und Kälteanlage zur Durchführung des Verfahrens
DE2846797A1 (de) Vorrichtung zur waermerueckgewinnung

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8105 Search report available
8110 Request for examination paragraph 44
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: KERN, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee