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    Ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mit der Kühlfunktion umfasst: einen zweiten Kältemittelkreis (R2), welcher ein zweites Dekompressions-Expansions-Mittel (4b) und einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad (9a) eines Sole-Kühlwärmetauschers (9) enthält, von einem ersten Kältemittelkreis (R1) stromabwärts eines Hochdruck-Kältemittelpfads (2a) abzweigt, parallel zu dem ersten Kältemittelkreis (R1) verläuft und mit dem ersten Kältemittelkreis (R1) stromaufwärts eines Kältemittelkompressors (1) zusammenläuft; und einen Kalt-Sole-Kreis (B1), der, in Ringform verbunden, einen Sole-Pfad (9b) des Sole-Kühlwärmetauschers (9), eine Kalt-Sole-Zirkulationspumpe (8) und einen Endeinrichtungs-Wärmetauscher (10) enthält. Das Kältemittel strömt durch den zweiten Kältemittelkreis (R2) und die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe (8) wird so in Betrieb gesetzt, dass Wärme zwischen dem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel, welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad (9a) strömt, und der Sole, welche durch den Sole-Pfad (9b) strömt, ausgetauscht wird, wodurch die Sole gekühlt wird. Sowohl die Heißwasser-Zufuhr als auch der Kühlbetrieb kann in einem einzelnen einfachen Kälteerzeugungskreissystem durchgeführt werden, welches eine einheitliche Wärmequelle aufweist, wodurch Energie durch Verwendung der Abwärme einerseits gespart wird, und wodurch andererseits die Ausstattungs- und Betriebskosten gesenkt werden.
    公开号:DE102004007932A1
    申请号:DE200410007932
    申请日:2004-02-18
    公开日:2004-09-30
    发明作者:Toru Kariya Muramatsu；Hisayoshi Kariya Sakakibara
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F24H1-00
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung beziehtsich auf ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem, welchessowohl die Funktion des Zuführensvon heißemWasser und die Funktionen des Kühlens,Tieffrierens, der Kältespeicherungund Kälteisolierung gleichzeitigaufweist.
    [0002] Im Stand der Technik wird Abwärme des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems indie Luft ohne Wiederverwendung abgegeben. Das konventionelle Kühl- oderGefrier/Tiefgefrier-System ist andererseits im Allgemeinen zusammengesetztaus einer ausschließlichenKühl/Kältespeicherungs-Einrichtung.
    [0003] Gemäß der konventionellen Technik,welche vorstehend beschrieben wurde, erfordert die Funktion derZufuhr von heißemWasser und die Funktion des Kühlensoder Gefrierens/Tiefgefrierens unabhängige Kälteerzeugungskreissysteme,wodurch das Problem hoher Ausstattungskosten und hoher Betriebskostenauftritt.
    [0004] Dem gemäß ist es eine Aufgabe dieserErfindung, das vorstehend beschriebene Problem des Standes der Technikzu überwinden,und ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemmit der Kühlfunktionbereitzustellen, in welchem ein einzelnes Kälteerzeugungskreissystem sowohldie Funktion des Zuführensvon heißemWasser als auch die Funktion des Kühlens oder Gefrierens/Tiefgefrierens gleichzeitigbereitstellt.
    [0005] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung istein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktionbereitgestellt, welches umfasst: einen ersten Kältemittelkreis(R1); einen zweiten Kältemittelkreis(R2), der ein zweites Dekompressions-Expansions-Mittel (4b) und einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad(9a) eines Sole-Kühlwärmetauschers(9) enthält,von dem ersten Kältemittelkreis(R1) stromabwärtseines Hochdruck-Kältemittelpfads(2a) abzweigt, parallel mit dem ersten Kältemittelkreis(R1) verläuftund mit dem ersten Kältemittelkreis(R1) stromaufwärtseines Kältemittelkompressors(1) zusammenläuft; einenSole-Kreis (B), der, in Ringform verbunden, einen Sole-Pfad (9b)des Sole-Kühlwärmetauschers (9),eine Kalt-Sole-Zirkulationspumpe (8) und eine Endeinrichtung(bzw. Endgerät)-Wärmetauscher(10) enthält;und einen Hochdruck-Kältemittelpfad(13a) zum Durchtritt eines Hochdruck-Kältemittels,welches durch einen Wasserwärmetauscher(2) durchgetreten ist, und einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad(13b) zum Durchtritt eines Niedrigdruck-Kältemittels,das durch einen Luftwärmetauscher(5) oder den Sole-Kühlwärmetauscher(9) durchgetreten ist; wobei das Kältemittel durch den zweitenKältemittelkreis(R2) strömtund die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe(8) so in Betrieb gesetzt wird, dass Wärme zwischen dem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel,welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad (9a)strömt,und der Sole, welche durch den Sole-Pfad (9b) strömt, ausgetauschtwird, um dadurch die Sole zu kühlen; dasSystem umfasst ferner einen Wärmeabstrahl-Wärmetauscher(13) zum Abstrahlen von Wärme von dem Hochdruck-Kältemittel,welches durch den Hochdruck-Kältemittelpfad(13a) strömt, durchHeizen des Niedrigdruck-Kältemittels,welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad(13b) strömt.
    [0006] Bei diesem Aspekt der Erfindung habendie Erfinder speziell die Idee beachtet, die Sole durch Verwendungder Abwärmedes Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems zukühlen,und ein Kühlenoder Gefrieren/Tiefgefrieren unter Verwendung der somit gekühlten Soleauszuführen.Als ein Ergebnis könnensowohl die Heißwasserzufuhrals auch der Kühl-/Tiefgefrier-Betriebmit einem einzelnen vereinfachten Kälteerzeugungskreis bereitgestelltwerden, welcher eine einheitliche Wärmequelle einerseits aufweist,wobei Energie durch Verwendung der Abwärme gleichzeitig gespart wird.Ebenso könnensowohl die Ausstattungskosten als auch die Betriebsausgaben reduziertwerden.
    [0007] Solange Wasser nicht erhitzt wird,um Heißwasserzuzuführen(Wärmewird nicht abgestrahlt), kann die Sole nicht gekühlt werden (Wärme kann nichtabsorbiert werden), kann eine stabile Kühlfunktion nicht sichergestelltwerden. Gemäß dieserErfindung kann jedoch der Heizabstrahlbetrieb sichergestellt werden,selbst wenn es nicht erforderlich ist, Wasser zu heizen, um Heißwasserzuzuführen.Zu jeder Zeit kann die Kühlfunktionin stabiler Weise erzielt werden. Diese Zusammenstellung erhöht auch denSaugdruck des Kältemittelkompressors(1) und trägtdeshalb zu dem Energiespareffekt bei.
    [0008] Gemäß einem zweiten Aspekt derErfindung ist ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktionbereitgestellt, welches umfasst: Einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider(55) zum Abscheiden des Kältemittels in einem Kältemittelkreis (R)in Gas und Flüssigkeitund zum Zuführendes Gas-Kältemittelszu einem Kältemittelkompressor (1);und einen Ejektor (14), enthaltend eine Düse (14a),als ein Dekompressions- und Expansions-Mittel, welches das ersteDekompressions-Expansions-Mittel (4a) und das zweite Dekompressions-Expansions-Mittel(4b) ersetzt, durch welches die Druckenergie des Hochdruck-Kältemittels, welches in demKältemittelkompressor(1) komprimiert wurde, und durch einen Wasserwärmetauscher(2) strömt,in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt wird, um dadurch das Kältemittelzu dekomprimieren und zu expandieren, und einen Druckerhöhungsabschnitt(14c, 14d), durch welchen das Gas-Kältemittel,das in einem Sole-Kühlwärmetauscher(9) oder einem Luft-Wärmetauscher(5) verdampft wurde, welcher an der Niedrigdruckseite angeschlossenist, durch den schnellen Kältemittelstrom,welcher von der Düse(14a) ausgestoßenwird, angesaugt wird, und das angesaugte Kältemittel mit dem Kältemittel,welches aus der Düse(14a) ausgestoßenwird, gemischt wird, währendgleichzeitig die Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie umgewandeltwird, wodurch das in dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider(55) strömendeKältemittelunter Druck gesetzt wird.
    [0009] Auf diese Weise wird die Zusammensetzung desKältemittelkreisesvereinfacht, und ein Leistungs-Zurückgewinnungseffekt des Ejektors(14) verbessert den Wärmetauschwirkungsgrad(COP) um etwa 20 % im Vergleich mit einem Fall, bei welchem dasExpansionsventil verwendet wird.
    [0010] Bei diesem Aspekt der Erfindung umfasst dasSystem des weiteren ein variables Begrenzungsmittel (14e),welches stromaufwärtsder Düse(14a) in dem Kältemittelangeordnet ist, wobei der Begrenzungs-Öffnungs-Grad desselben gesteuertwird, um den Druck in dem Hochdruck-Kältemittel zu steuern. Als einErgebnis könnenunterschiedliche optimale Verdampfungsdrücke zum Kühlen der Sole und Absorbierenvon Wärmevon der Luft sichergestellt werden.
    [0011] Bei diesem Aspekt der Erfindung istdas durch den Kältemittelkreis(R) strömendeKältemittel Kohlendioxid(CO2). Dies ist so, weil der hohe Abgabedruckdes Kohlendioxids (CO2)-Kältemittelsaus dem Kältemittelkompressor(1) leicht den Betriebseffekt des Ejektors (14)herstellt.
    [0012] Bei diesem Aspekt der Erfindung istein Kaltspeichertank (15) zum Speichern der gekühlten Sole stromabwärts desSole-Kühlwärmetauschers(10) in der Sole in dem Kalt-Sole-Kreis (B1) angeordnet, welcher,in Ringform verbunden, den Sole-Pfad(9b) des Sole-Kühlwärmetauschers(9), die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe (8) und denEndeinrichtungs-Wärmetauscher(10) aufweist. Als ein Ergebnis kann das Innere der Endeinrichtung(11) fortgesetzt gekühlt werden,selbst in dem Fall, in welchem der Sole-Kühlbetrieb in dem Sole-Kühlwärmetauscher(9) unterbrochen ist.
    [0013] Bei diesem Aspekt der Erfindung enthält der Kalt-Sole-Kreis(B1) einen Bypass-Kreis(B3), welcher den Endeinrichtungs-Wärmetauscher (10) umgeht,und Zirkulationspfad-Umschaltmittel (20, 21) zumUmschalten der Sole-Zirkulation zwischen dem Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) und dem Bypass-Kreis (B3). Selbst in dem Fall, inwelchem ein Kühlenin dem Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) nicht erforderlich ist, ist ein so genannter Kaltspeicherbetriebmöglichzum Speichern der gekühltenSole in dem Kaltspeichertank (15), in dem der Betrieb aufden Bypass-Kreis (B3) umgeschaltet wird und die Sole gekühlt wird.
    [0014] Gemäß einem dritten Aspekt derErfindung ist ein Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem miteiner Kühlfunktionbereitgestellt, umfassend einen Sole-Heizkreis (K2), der, in Ringformverbunden, einen Heißwassertank(7), einen Hochtemperatur-Wasserpfad (16a) einesSole-Heizwärmetauschers(16) und eine Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe (17)enthält,und einen Heiß-Sole-Kreis (B2),der, in Ringform verbunden, einen Sole-Pfad (16b) einesSole-Heizwärmetauschers(16), eine Heiß-Sole-Zirkulationspumpe(18) und einen Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10), der in einer Endeinrichtung (11) angeordnetist, enthält,wobei die Heißwasser-Zirkulationspumpe(17) und die Heiß-Sole-Zirkulationspumpe(18) derart in Betrieb gesetzt werden, dass Wärme zwischendem Hochtemperaturwasser, welches in dem Hochtemperatur-Wasserpfad(16a) strömt,und der Sole, die in dem Sole-Pfad (16b) strömt, ausgetauschtwird, wodurch die Sole erhitzt wird, während gleichzeitig die erhitzteSole zu dem Endeinrichtungs- Wärmetauscher(10) geliefert wird, wodurch das Innere der Endeinrichtung(11) geheizt und wärme-isoliertwird.
    [0015] Bei diesem Aspekt der Erfindung ist,anders als in den zuvor genannten Aspekten der Erfindung mit derEndeinrichtung (11) mit Kühlfunktion, der Heiß-Sole-Kreis(B2) zum Heizen der Sole in dem Sole-Heizwärmetauscher (16) kombiniertund die geheizte Sole wird in den Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) in derselben Endeinrichtung (11), wie bei demKühlvorgang,eingeleitet. Auf diese Weise wird das Innere der Endeinrichtung(11) geheizt/hitze-isoliert durch Heizen oder Hitzespeicherung,wodurch eine Zusammensetzung erstellt wird, welche mit der die Kühl/Heiz-Funktionerfordernden Endeinrichtung (11) konform ist.
    [0016] Bei diesem Aspekt der Erfindung enthält der Sole-Heizkreis(K2) einen Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahl-Wärmetauscher(23). Anstelle des Kältemittel-Wärmeabstrahl-Wärmetauschers (13)gemäß dem einenAspekt der Erfindung ist der Hochtemperatur-Wasserwärmeabstrahl-Wärmetauscher(23) in dem Sole-Heizkreis(K2) angeordnet. Der Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahl-Wärmetauscher(23) dient zum Abstrahlen von Wärme durch Wärmetausch mit der externenLuft, und kann den Wärmeabstrahlbetriebdurch Betrieb der Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe (17)ausführen,wobei die Heiß-Sole-Zirkulationspumpe(18) ausgeschaltet ist.
    [0017] Selbst bei dem Fall, in welchem Heizenvon Wasser zur Zufuhr von Heisswasser nicht erforderlich ist, istdie Wärmeabstrahlungvon dem Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahl-Wärmetauscher(23) sichergestellt, währenddie Zirkulation zwischen dem Kältemittelkreis(R), dem Heißwasser-Zufuhrwasser-Heizkreis(K) und dem Sole-Heizkreis (K2) aufrechterhalten wird, und das Heißwasser-Zufuhrwassergeheizt wird. Somit kann die Kühlfunktionin stabiler Weise zu jeder Zeit erzielt werden. Bei diesem Aspektder Erfindung ist ein Wärmespeicherteil(24) um jeden Endeinrichtungs-Wärmetauscher (10) herumangeordnet. Selbst bei dem Fall, in welchem die Zirkulation dergekühltenoder geheizten Sole blockiert ist, kann deshalb das Innere der Endeinrichtung(11) fortgesetzt gekühltoder geheizt werden.
    [0018] Bei diesem Aspekt der Erfindung sindeine Mehrzahl von Endeinrichtungs-Wärmetauschern(10) parallel an dem Kalt-Sole-Kreis (B1) oder dem Heiß-Sole-Kreis (B2) angeschlossen.Auf diese Weise könnendie Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) und die Endeinrichtungen (11), welche dieEndeinrichtungs-Wärmetauscher(10) verwenden, einfach in ihrer Anzahl erhöht odergesenkt werden.
    [0019] Bei diesem Aspekt der Erfindung sindeine Mehrzahl der parallel angeschlossenen Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) mit Strömungssteuerungsmitteln(20a bis 20c) jeweils verbunden, um die Sole-Strömung zusteuern. Als ein Ergebnis kann der Betriebszustand für jedender Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10a bis 10c) unabhängig gesteuert werden. DieBezugsziffern in Klammern, die zu jedem der vorstehend beschriebenenMittel beigefügtsind, bezeichnen ein Beispiel von Übereinstimmung mit spezifischenMitteln, welche in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformenenthalten sind.
    [0020] Die vorliegende Erfindung kann vollständiger ausder Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindungverstanden werden, wie sie nachfolgend zusammen mit den begleitendenZeichnungen ausgeführtwird.
    [0021] 1 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einerersten Ausführungsformder Erfindung zeigt.
    [0022] 2 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einerzweiten Ausführungsformder Erfindung zeigt.
    [0023] 3 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einerdritten Ausführungsformder Erfindung zeigt.
    [0024] 4 isteine Querschnittsansicht, welche den Aufbau eines Ejektors gemäß der drittenAusführungsformder Erfindung zeigt.
    [0025] 5 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einervierten Ausführungsformder Erfindung zeigt.
    [0026] 6 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einerfünftenAusführungsformder Erfindung zeigt.
    [0027] 7 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einersechsten Ausführungsformder Erfindung zeigt.
    [0028] Eine Ausführungsform dieser Erfindungwird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungenbeschrieben. 1 ist einschematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung eines Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems mitder Kühlfunktiongemäß einerersten Ausführungsformder Erfindung zeigt, in welchem zur Lieferung von HeißwasserWasser erhitzt wird, während Solegekühltwird. In dem Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemmit der Kühlfunktiongemäß dieserAusführungsformwird Wasser auf eine hohe Temperatur (etwa 90 °C bei dieser Ausführungsform) unterVerwendung eines superkritischen Wärmepumpenkreises erhitzt, während gleichzeitigeine Sole, wie eine Antigefrierlösungoder dergleichen, welches ein Wärmetauschmediumbereitstellt, auf eine niedrige Temperatur (etwa –10 °C bei dieserAusführungsform)durch einen Sole-Kühlungswärmetauscher 9 gekühlt wird,welcher späterbeschrieben wird. Auf diese Weise wird die Sole dazu verwendet, einenRaum oder eine Endeinrichtung 11, wie einen Kühlapparat,einen Gefrierapparat oder einen Weinkeller, zu kühlen.
    [0029] Der superkritische Wärmepumpenkreis (nachfolgendals die Wärmepumpebezeichnet) wird als ein Wärmepumpenkreisdefiniert, welcher Kohlendioxid, Ethylen, Ethan oder Stickoxid alsein Kältemittelverwendet, in welchem der Druck des Kältemittels nicht niedrigerals der kritische Druck ist.
    [0030] Die Komponenten des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion sindgrob in eine Kühlkreislaufeinheit,welche später beschriebeneKältemittelkreiseinrichtungenaufnimmt, eine Tankeinheit, welche einen später zu beschreibenden Heißwassertank 7 aufnimmtund Endeinrichtungen 11 geteilt. Die Kühlkreislaufeinheit weist andererseitsinnere Abschnitte auf, welche grob in einen Kältemittelkreis R wie einenWärmepumpenkreislauf,einen Wasserheizkreis K zur Zufuhr von heißem Wasser und einen SolekreisB für dieEndeinrichtungen unterteilen.
    [0031] Der Kältemittelkreis R des Wärmepumpenkreislaufsenthält,verbunden in einem Ring, einen Kältemittelkompressor 1 zumKomprimieren des Kältemittels,einen Wasserwärmetauscher 2 zumHeizen von Wasser, um heißesWasser zuzuführen,ein erstes Expansionsventil 4a, welches ein erstes Dekompressionsmittelbildet, als einen ersten KältemittelkreisR1, und einen Wärmetauscher 5 zumAbsorbieren von Wärmeaus der Luft und einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider 55 zumAbscheiden des Kältemittelsin Gas und Flüssigkeit.Kohlendioxid (nachfolgend als CO2 bezeichnet),welches eine niedrige kritische Temperatur aufweist, wird als einKältemittel verwendet.
    [0032] Der Kältemittelkompressor 1 istzusammengesetzt aus einem Antriebsmotor und einer Hochdruck-Kompressionseinheitzum Erhöhendes Drucks des angesaugten Gaskältemittelsauf einen Druck, welcher nicht niedriger als der kritische Druck ist,und zur Abgabe des unter Druck gesetzten Kältemittels. Diese Komponententeilesind in einem hermetisch abgedichteten Behälter untergebracht. Der Kompressor 1 istvon irgendeiner hin und her bewegender, rotierender oder spiralförmiger Art.Ein Motor-getriebener Kompressor kann ebenfalls verwendet werden.
    [0033] Der Wasserwärmetauscher 2 dientzum Heizen des Heißwasser-Zufuhrwassersdurch Wärmetauschzwischen dem Wasser und dem Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskältemittel,dessen Druck durch die Hochdruckkompressionseinheit des Kältemittelkompressors 1 erhöht wurde.Ein Heißwasser-Zufuhrwasserpfad 2b istbenachbart zu einem Hochdruck-Kältemittelpfad 2a insolch einer Weise angeordnet, dass das Kältemittel in dem Hochdruck-Kältemittelpfad 2a unddem Heißwasser-Zufuhrwasser in demPfad 2b in entgegengesetzte Richtungen strömt.
    [0034] Das erste Expansionsventil 4a istzwischen dem Wasserwärmetauscher 2 unddem Luftwärmetauscher 5 angeordnet.Das Kältemittel,welches durch den Wasserwärmetauscher 2 gekühlt wurde, wirdvon hohem auf niedrigen Druck durch das erste Expansionsventil 4a dekomprimiertund an den Luftwärmetauscher 5 geliefert.Das erste Expansionsventil 4a ist derart zusammengesetzt,dass die Ventilöffnungdesselben elektrisch einstellbar ist, und elektrisch durch eineSteuereinheit 12 gesteuert wird, welche später beschriebenwird. In dem Luftwärmetauscher 5 wirddas mit der Atmosphärenluftdurch einen nicht gezeigten LüfterzugeführteKältemittel, welchesdurch das erste Expansionsventil 4a dekomprimiert wurde,durch Wärmetauschmit der Atmosphärenluftverdampft. Das Gas-Flüssigkeits-Kältemittel,welches aus dem Luftwärmetauscher 5 ausströmt, wirdan den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 55 geliefertund in ein Flüssigkältemittelund ein Gaskältemittelabgetrennt. Das Flüssigkältemittelwird gespeichert, währenddas Gaskältemittelin den Kältemittelkompressor 1 vordem Flüssigkältemittelgesaugt wird.
    [0035] Der Wasserheizkreis K für Heißwasserzufuhr enthält, verbundenin einem Ring, einen Heißwasser-Zufuhrwasserpfad 2b desWasserwärmetauschers 2 zumHeizen des Heißwasser-Zufuhrwassers,eine Heißwasser-Zufuhrwasser-Zirkulationspumpe 6 undeinen Heißwasser-Speichertank 7 zum Speicherndes Heißwasser-Zufuhrwassers.Durch die Heißwasser-Zufuhrwasser-Zirkulationspumpe 6 wird,wie in 1 gezeigt ist,kaltes Wasser aus einem Kaltwasserauslass 7a in dem unterenTeil des Heißwassertanks 7 zudem Heißwasser-Zufuhrwasserpfad 2b desWasserwärmetauschers 2 geliefert, undeine Wasserströmungwird in solch einer Weise erzeugt, dass diese von einem Heißwassereinlass 7b indem oberen Teil des Heißwassertanks 7 ausströmt. DieseHeißwasser-Zufuhrwasser-Zirkulationspumpe 6 kanndie Wasserströmungsratein Übereinstimmungmit der Drehzahl eines Einbaumotors (nicht gezeigt) einstellen.
    [0036] Der Heißwassertank 7, welchereinen wärmeisolierendenAufbau aus Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit (wie rostfreier Stahl)aufweist, kann die Wärmedes Hochtemperaturwassers füreine lange Zeit beinhalten. Das in dem Heißwassertank 7 gespeicherteHeißwasserwird von einem Heißwasserauslass 7c indem oberen Teil des Heißwassertanks 7 geliefertund, nachdem dieses hinsichtlich seiner Temperatur durch Mischenmit dem kalten Zapfwasser überein nicht gezeigtes Temperatursteuerventil eingestellt wurde, wirdes hauptsächlicheiner Küche odereiner Badewanne zugeführt.Das kalte Zapfwasser ist dazu geeignet, als Heißwasser-Zufuhrwasser aus einemKaltwassereinlass 7d in dem unteren Teil des Heißwassertanks 7 zugeführt zu werden.
    [0037] Als nächstes wird eine Zusammensetzung derwesentlichen Teile der Erfindung erläutert. Zuerst zweigt ein zweiterKältemittelkreisR2, welcher ein zweites Dekompressionsmittel bildendes zweites Expansionsventil 4b undeinen Sole-Kühlwärmetauscher 9 enthält, voneinem ersten KältemittelkreisR1 stromabwärtsdes Hochdruckkältemittelpfads 2a des Wasserwärmetauschers 2 ab,und läuft,zu dem ersten KältemittelkreisR1 parallel verlaufend, mit dem ersten Kältemittelkreis R1 zusammen,welcher stromaufwärtsdes Kältemittelkompressors 1 (stromaufwärts desGas-Flüssigkeits-Abscheiders 55)ist. Der erste KältemittelkreisR1 und der zweite KältemittelkreisR2 weisen ein erstes Ein-Aus-Ventil 3a und ein zweitesEin-Aus-Ventil 3b jeweils als ein Kältemittelkreis-Umschaltmittelauf. Diese Ventile werden elektrisch durch eine Steuereinheit 12 gesteuert,welche späterbeschrieben wird, und welche somit durch Umschalten des offen-geschlossen-Zustandsderselben die Strömungzwischen dem ersten KältemittelkreisR1 und dem zweiten KältemittelkreisR2 umschalten können.
    [0038] Das zweite Expansionsventil 4b,welches zwischen dem Wasserwärmetauscher 2 unddem Sole-Kühlwärmetauscher 9 zwischengelagertist, beliefert den Sole-Kühlwärmetauscher 9 mitdem durch den Wasserwärmetauscher 2 gekühlten Kältemittel unddekomprimiert von hohem auf niedrigen Druck. Ebenso ist das zweiteExpansionsventil 4b, wie das zuvor beschriebene erste Expansionsventil 4a,so zusammengesetzt, dass der Ventilöffnungsgrad desselben elektrischeinstellbar ist und somit durch die Steuereinheit 12, welchespäterbeschrieben wird, gesteuert.
    [0039] Der Sole-Kühlwärmetauscher 9 kühlt die Soledurch Wärmetauschzwischen der Sole und dem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Gaskältemittel, welchesdurch das zweite Expansionsventil 4b dekomprimiert wurde.Ein Sole-Pfad 9b ist benachbart an einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a angeordnet,so dass das Kältemittelin dem Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a unddie Sole in dem Sole-Pfad 9b in entgegengesetzte Richtungenströmen.
    [0040] Als nächstes enthält der mit den Endeinrichtungenverbundene Sole-Kreis B, verbunden in einem Ring, den Sole-Pfad 9b desSole-Kühlwärmetauschers 9,welcher ein Sole-Kühlmittelbereitstellt, eine Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 zum Zirkulieren derSole und einen Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 zumKühlendes Inneren der Endeinrichtungen 11 mit der gekühlten Sole.Eine Antigefrierlösungwie Wasser oder LLC (Motorkühlwasser)mit einem zugesetzten Antikorrosionsoder Frostschutzmittel, wie Sole,wird in dem Sole-Kreis B abgedichtet.
    [0041] Die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 ist,wie in 1 gezeigt ist,in dem Sole-Kreis B angeordnet, um die Sole zu dem Sole-Pfad 9b desSole-Kühlwärmetauschers 9 zuzuführen, underzeugt somit eine Wasserströmung,welche von den Endeinrichtungen 11, welche in dem Sole-KreisB angeordnet sind, ausströmt.Die Strömungsrateder Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 kann in Übereinstimmungmit der Drehzahl eines Einbaumotors (nicht gezeigt) reguliert werden.
    [0042] Die Bezugsziffer 12 bezeichneteine Steuereinheit zur Steuerung des Betriebs des Wärmepumpen-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß dieserErfindung. Die Steuereinheit 12 wird mit Signalen von einerBetriebsschalttafel, verschiedenen Temperatursensoren und anderennicht-gezeigten Einrichtungen versorgt, und gibt ein Steuersignalan den Kältemittelkompressor 1,die Ein-Aus-Ventile 3a, 3b,die Expansionsventile 4a, 4b, die Heißwasser-Zufuhrwasser-Zirkulationspumpe 6, dieKalt-Sole-Zirkulationspumpe 8, etc. ab.
    [0043] Als nächstes wird der Betrieb dieserAusführungsformkurz erläutert.Der Kältemittelkompressor 1 saugtzuerst das Kältemittelan, komprimiert das Kältemittelund gibt das Kältemittelab. Das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel, welches somit abgegebenwird, strömtin den Hochdruck-Kältemittelpfad 2a desWasserwärmetauschers 2,und tauscht Wärmemit dem Heißwasser-Zufuhrwasser,welches in einem benachbarten Heißwasser-Zufuhrpfad 2b strömt. Aufdiese Weise wird das Kältemittelgekühlt, während dasHeißwasser-Zufuhrwassererhitzt wird. Das Heißwasser-Zufuhrwasser,welches somit erhitzt wird (Hochtemperaturwasser), wird in dem Heißwassertank 7 gespeichertund fürdie Zufuhr von Heißwasserverwendet.
    [0044] Das durch den Wasserwärmetauscher 2 gekühlte Hochdruckkältemittelströmtandererseits in das erste Expansionsventil 4a und wirddurch dieses dekomprimiert, wenn das erste Ein-Aus-Ventil 3a "offen" ist und das zweiteEin-Aus-Ventil 3b "geschlossen" ist. Das Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel,welches somit dekomprimiert ist, strömt in den Luftwärmetauscher 5 undtauscht Wärmemit der Luft. Auf diese Weise wird das Kältemittel erhitzt und die Luftgekühlt.Das Gas- Flüssigkeits-Kältemittel, welchessomit erhitzt ist, wird dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider 55 zugeführt undin ein Flüssigkältemittelund ein Gaskältemittelgetrennt. Das Flüssigkältemittelwird gespeichert, währenddas Gaskältemittelallein wieder in den Kältemittelkompressor 1 angesaugtwird.
    [0045] Es sei angenommen, dass das erste Ein-Aus-Ventil 3a "geschlossen" ist und das zweite Ein-Aus-Ventil 3b "offen" ist. Das Systemdieser Erfindung arbeitet in solch einer Weise, dass das durch denWasserwärmetauscher 2 gekühlte Kältemittelin das zweite Expansionsventil 4b strömt und durch dieses dekomprimiertwird, und strömtdann in den Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a desSole-Kühlwärmetauschers 9.In dem zweiten Expansionsventil 4b wird die Temperaturdes Kältemittels,welches in dem Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a strömt, aufetwa –15 °C gesteuert.Somit wird die Sole, welche in dem benachbarten Sole-Pfad 9b strömt, aufetwa – 10 °C gekühlt. Diesomit gekühlteSole wird durch die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 in denEndeinrichtungs-Wärmetauscher 10,welcher in den Endeinrichtungen 11 angeordnet ist, zugeführt, wodurchdas Innere der Endeinrichtungen 11 gekühlt wird.
    [0046] Als nächstes werden die Merkmaleder Erfindung erläutert.Zuerst zweigt der zweite KältemittelkreisR2 von dem ersten KältemittelkreisR1 stromabwärtsdes Hochdruck-Kältemittelpfads 2a ab,verläuft parallelzu dem ersten KältemittelkreisR1, und läuft mitdem ersten KältemittelkreisR1 stromaufwärtsdes Kältemittelkompressors 1 über daszweite Expansionsventil 4b und den Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a desSole-Kühlwärmetauschers 9 zusammen.Der Sole-Pfad 9b des Sole-Kühlwärmetauschers 9, die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 undder Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 sindringförmigverbunden, wodurch ein Kalt-Sole-KreisB1 gebildet ist. Das Kältemittelwird veranlasst, in den zweiten Kältemittelkreis R2 zu strömen, während gleichzeitigdie Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 aktiviert wird. Auf dieseWeise wird Wärmezwischen dem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel,welches in dem Niedrigdruck-Kältemittelpfad 9a strömt, undder Sole getauscht, welche in dem Sole-Pfad 9b strömt, um so dieSole zu kühlen.
    [0047] Dies ist das Ergebnis dessen, dassdie Erfinder speziell die Idee beachtet haben, die Sole durch Verwendungder Abwärmedes Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystems zukühlen,und die gekühlteSole fürden Kühl-oder den Gefrier/Tieffrierbetrieb zu verwenden. Als ein Ergebniskann die Heißwasserzufuhrund der Kühl-oder der Gefrier/Kälteerzeugungsbetriebmit einem einfachen Kälteerzeugungskreislaufsystemerzielt werden, welcher eine vereinheitlichte Wärmequelle aufweist, während gleichzeitigzur Energieeinsparung die Abwärmeverwendet wird. Ebenso sind die Ausrüstungskosten und die Betriebskostenreduziert.
    [0048] Des weiteren kann das Vorsehen desersten Ein-Aus-Ventils 3a und des zweiten Ein-Aus-Ventils 3b zumUmschalten des ersten KältemittelkreisesR1 und des zweiten KältemittelkreisesR2 den Wärmetauscherauf der Wärmeabsorptionsseitein Übereinstimmungmit dem Betriebsmodus umgeschaltet werden. Ebenso ist die Fähigkeitdes Luftwärmetauschers 5 imWesentlichen äquivalentzu dem des Sole-Kühlwärmetauschers 9 gemacht.Als ein Ergebnis kann die Kühlfunktionzu dem bestehenden Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemmit einer minimalen Modifikation hinzugefügt werden.
    [0049] Ebenso ist der Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 inden Endeinrichtungen 11 angeordnet, wodurch das Innereder Endeinrichtungen 11 gekühlt und kühlgehalten wird. Die Endeinrichtungen 11 beziehensich hier auf die Innenraum-Kühler/Klimaanlagen,die Gefrierer, die Tiefgefrierer, die Weinkeller, etc. Die durchden Sole-Kühlwärmetauscher 9 gekühlte Solewird in den Endeinrichtungswärmetauscher 10 eingeleitet,welcher in jedem der Endeinrichtungen 11 angeordnet ist,und somit kann das Innere der Endeinrichtungen 11 gekühlt odergefroren/tiefgefroren werden, und kann in dem gekühlten Zustandgehalten werden.
    [0050] Wie oben beschrieben wird die Abkälte und Abwärme, welchezu der Zeit des Zuführensvon heißemWasser durch die Wärmepumpeerzeugt wird, als eine Kälte- und Wärmequelleverwendet, und somit ist die Gesamtenergie gespart bzw. ge speichert. Ebensoist keine ausschließlicheKälte-oder Wärmequellefür dieKühlfunktionerforderlich, und der Kühlbetriebwird ermöglicht,indem eine einfache Einrichtung, wie ein Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10, vorgesehenwird. Des weiteren können,da ein Zirkulationssystem, welches Sole als ein Vermittler verwendet,vorliegen, die zu kühlendenoder kühlzu haltenden Endeinrichtungen 11 einfach hinzugefügt werden,durch zusätzlichesVerbinden der jeweiligen Endeinrichtungen 11 mit dem Sole-KreisB.
    [0051] 2 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einerzweiten Ausführungsformder Erfindung zeigt. Diese Ausführungsformunterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsformdarin, dass gemäß dieserAusführungsformder KältemittelkreisR einen Kältemittel-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauscher 13 miteinem Hochdruck-Kältemittelpfad 13a enthält, in welchemdas Hochdruck-Kältemittel,welches durch den Wasserwärmetauscher 2 durchgetretenist, strömtund einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad 13b enthält, in welchemdas Niedrigdruck-Kältemittel,welches durch den Luftwärmetauscher 5 oderden Sole-Kühlwärmetauscher 9 durchgetretenist, strömt.Durch Heizen des Niedrigdruck-Kältemittels,welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad 13b strömt, wirddie Wärme desHochdruck-Kältemittelsabgestrahlt, welches in dem Hochdruck-Kältemittelpfad 13a strömt.
    [0052] Anders als in dem konventionellenSystem, welches einen inneren Wärmetauscherverwendet, um den Saugdruck des Kompressors zur Verbesserung desKreiswirkungsgrades zu erhöhen,weist die vorliegende Erfindung solch eine Zusammensetzung auf,dass Wärmewie erforderlich abgestrahlt wird, um die Kühlfunktion selbst in dem Fallzu zeigen, wenn es nicht erforderlich ist, das Wasser zu heizen, umheißesWasser zu liefern.
    [0053] In der Zusammensetzung der erstenAusführungsform,die vorstehend beschrieben wurde, kann die Sole nicht gekühlt werden(Wärmekann nicht absorbiert werden), wenn Wasser nicht erhitzt wird, um Heißwasserzuzuführen(Wärmewird nicht abgestrahlt) und deshalb kann die Kühlfunktion nicht in stabilerWeise ausgeführtwerden. Gemäß dieser Ausführungsformist dahingegen die Wärmeabstrahlfunktionselbst in dem Fall gesichert, in welchem es nicht erforderlich ist,Wasser zu heizen, um Heißwasserzuzuführen,und deshalb kann die Kühlfunktion immerin stabiler Weise dargestellt werden. Ebenso erhöht die Zusammensetzung gemäß dieserAusführungsformden Saugdruck des Kältemittelkompressors 1 undspart deshalb Energie.
    [0054] 3 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einerdritten Ausführungsformder Erfindung zeigt. Diese Ausführungsformunterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsformdarin, dass gemäß dieserAusführungsformein Ejektor 14 als ein Dekompressions-Expansions-Mittel anstelle der erstenund zweiten Expansionsventile 4a, 4b verwendetwerden. Der Aufbau des Ejektors 14, welcher ein Merkmaldieser Erfindung bildet, wird unter Bezugnahme auf die Querschnittsansichtvon 4 erläutert.
    [0055] Der Ejektor 14 enthält eineDüse 14a zum Umwandelnder Druckenergie (Druckgefälle)des Hochdruck-Kältemittels,welches durch den Kältemittelkompressor 1 komprimiertwurde, und durch den Wasserwärmetauscher 2 strömt, in Geschwindigkeitsenergie(Geschwindigkeitsgefälle),wodurch das Kältemitteldekomprimiert und expandiert wird, einen Saugabschnitt 14b zumAnsaugen, durch den Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom, der von derDüse 14a abgegebenwird, des Gasphasen-Kältemittels, welchesin dem Sole-Kühlwärmetauscher 9 oder demLuftwärmetauscher 5,welcher an der Niedrigdruckseite angeschlossen ist, verdampft wird,ein Mischabschnitt 14c zum Mischen des angesaugten Kältemittelsmit Käl temittel,welches von der Düse 14a abgegebenwird, und ein Diffusor 14d zum Umwandeln der Geschwindigkeitsenergiein die Druckenergie und zum Erhöhendes Kältemitteldrucks.
    [0056] Das Kältemittel, welches aus demEjektor 14 ausgeströmtist, strömtin den Gas-Flüssigkeits-Abscheider 55.Das Kältemittel,welches aus dem Ejektor 14 ausgestoßen wird, ist nicht notwendigerweise inseinem Druck durch den Diffusor 14d alleine erhöht, sondernder Kältemitteldruckwird auch dann erhöht,wenn das Gasphasen-Kältemittel,welches an der Niedrigdruckseite verdampft wurde, in den Mischabschnitt 14c gesaugtwird. Somit werden der Mischabschnitt 14c und der Diffusor 14d zusammen alsDruckerhöhungsabschnittbezeichnet. Ebenso in Übereinstimmungmit dieser Ausführungsformist der Querschnittsbereich des Mischabschnitts 14c konstantbis zu dem Diffusor 14d. Dennoch kann der Querschnitt desMischabschnitts 14c alternativ zulaufend ausgebildet sein,wobei der Querschnittsbereich desselben progressiv zu dem Diffusor 14d hin ansteigt.
    [0057] Als ein Ergebnis ist die Zusammensetzung desKältemittelkreislaufsvereinfacht, und, verglichen mit dem Fall, in welchem das Expansionsventilverwendet wird, verbessert der Leistungs-Zurückgewinnungseffekt des Ejektors 14 denWärmetauschwirkungsgrad(COP) um etwa 20 %.
    [0058] Ebenso ist ein variabler Begrenzungsmechanismus(variable Begrenzungsmittel) 14e zur Steuerung des Drucksdes Hochdruck-Kältemittelsdurch Steuerung der Diaphragma-Öffnungstromaufwärts derDüse 14a indem Kältemittelangeordnet. Der variable Kältemittelmechanismus(das variable Begrenzungsmittel) 14e wird elektrisch durchdie nicht gezeigte Steuereinheit 12 gesteuert, indem mitden unterschiedlichen optimalen Verdampfungsdrücken zum Kühlen der Sole gehalten wird,und Absorption von Luftwärmekann realisiert werden. Ebenso wird CO2 alsein Kältemittelverwendet, welches in dem KältemittelkreislaufR strömt,wegen der Tatsache, dass das CO2-Kältemittelunter höherenDrückenaus dem Kältemittelkompressor 1 abgegebenwird und leicht die Wirkung des Ejektors 14 herstellt.
    [0059] 5 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammenstellung einesWärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einervierten Ausführungsformder Erfindung zeigt. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich darinvon der dritten Ausführungsform,dass in der vierten Ausführungsformein Kalt-Sole-Kreis B1, der, verbunden in einem Ring, den Sole-Pfad 9b desSole-Kühlwärmetauschers 9,die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe 8 und einen Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 aufweist,einen Kaltspeichertank 15 zum Speichern der gekühlten Solestromabwärtsdes Sole-Kühlewärmetauschers 9 inder Sole enthält.Als ein Ergebnis kann das Innere der Endeinrichtungen 11 fortgesetztgekühltwerden, selbst in dem Fall, in dem der Betrieb des Kühlens derSole in dem Sole-Kühlwärmetauscher 9 unterbrochenist.
    [0060] Ebenso enthält der Kalt-Sole-Kreis B1 einen Bypass-KreisB3 zum Zirkulieren der Sole unter Umgehung des Wärmetauschers 10, undEin-Aus-Ventile (Zirkulationspfad-Umschaltmittel) 20, 21 zumUmschalten der Sole-Zirkulation zu dem Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 oderdem Bypass-Kreis B3. Selbst in dem Fall, in welchem das Kühlen durch denEndeinrichtungs-Wärmetauscher 10 nichterforderlich ist, kann deshalb der Kaltspeicherbetrieb zum Speichernder gekühltenSole in dem Kalt-Speichertank 15 durch Umschalten der Sole-Zirkulationzu dem Bypass-Kreis B3 zum Kühlender Sole umgeschaltet werden.
    [0061] Des weiteren umfasst das System einenSole-Heizkreis K2, welcher, verbunden in einem Ring, den Heißwassertank 7,den Heißwassertemperatur-Wasserpfad 16a desSole-Heizwärmetauschers 16 unddie Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe 17 enthält, undeinen Heiß-Sole-KreisB2, welcher, verbunden in einem Ring, den Sole-Pfad 16b desSole-Heizwärmetauschers 16,die Heiß-Sole-Zirkulationspumpe 18 undden Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10,welcher in der Endeinrichtung 11 angeordnet ist, enthält.
    [0062] Die Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe 17 unddie Heiß-Sole-Zirkulationspumpe 18 werdenin Betrieb gesetzt und Wärmewird zwischen dem Hochtemperaturwasser, welches in dem Hochtemperatur-Wasserpfad 16a strömt, undder Sole, welche in dem Sole-Pfad 16b strömt, ausgetauscht. Gleichzeitigwird die somit erhitzte Sole veranlasst, durch den Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 zu strömen, wodurchdas Innere der Endeinrichtung 11 erhitzt und warmgehaltenwird. Im Übrigenbezeichnen die Bezugsziffern 19, 22 ein Ein-Aus-Ventil. Wenndie Sole in dem Kalt-Sole-Kreis B1 zirkuliert wird, wird das Ein-Aus-Ventil 19 desKalt-Sole-Kreises B1 geöffnet,währenddas Ein-Aus-Ventil 22 des Heiß-Sole-Kreises B2 geschlossenwird. Wenn die Sole in dem Heiß-Sole-Kreis B2 zirkuliertwird, wird andererseits das Ein-Aus-Ventil 22 des Heiß-Sole-Kreises B2 geöffnet, während dasEin-Aus-Ventil 19 des Kalt-Sole-Kreises B1 geschlossenwird.
    [0063] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformensind so zusammengesetzt, dass die Endeinrichtung 11 dieKühlfunktionaufweist. Gemäß dieser Ausführungsformist dagegen der Sole-Heizwärmetauscher 16 mitdem Heiß-Sole-KreisB2 kombiniert, und die geheizte Sole wird in denselben Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 eingeleitet,welcher in derselben Endeinrichtung 11 angeordnet ist,wie zur Zeit des Kühlens.Auf diese Weise kann das Innere der Endeinrichtung 11 erhitztund warmgehalten werden, als der Heizbetrieb oder der Heiz/Heizspeicher-Betrieb.Somit ist eine Zusammensetzung sichergestellt, welche den Endeinrichtungen 11 entspricht, welchedie Kühl/Heiz-Funktionerfordern.
    [0064] 6 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einerfünftenAusführungsformder Erfindung zeigt. Diese Ausführungsformunterscheidet sich darin von der vorstehend beschriebenen viertenAusführungsform,dass gemäß dieserfünftenAusführungsformder Sole-Heizkreis K2 einen Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauscher 23 enthält. Diesentspricht der zweiten Ausführungsform,in welcher der Sole-Heizkreis K2 den Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauscher 23 anstelledes Kältemittel-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauschers 13 enthält, dervorstehend beschrieben wurde. Der Hochtemperaturwasser-Wärmeabstrahlungs-Wärmetauscher 23 dientzur Abstrahlung von Wärmedurch Wärmetauschmit Atmosphärenluftund kann den Wärmeabstrahlbetriebdurch Aktivierung der Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe 17 ausführen, während derBetrieb der Heißwasser-Sole-Zirkulationspumpe 18 unterbrochenwird.
    [0065] Als ein Ergebnis wird das Heißwasser-Zufuhrwasser,selbst wenn dessen Heizen nicht erforderlich ist, um heißes Wasserzu liefern, dadurch erhitzt, dass dieses durch den KältemittelkreisR, den Heißwasser-Zufuhrwasser-HeizkreisK und den Sole-Heizkreis K2 zirkuliert wird, während es gleichzeitig Wärme vondem Hochtemperatur-Abstrahlwärmetauscher 23 abstrahlt.Auf diese Weise ist die Wärmeabstrahlungsichergestellt. Somit kann die Kühlfunktionzu jeder Zeit in stabiler Weise erzielt werden.
    [0066] 7 istein schematisches Diagramm, welches eine Zusammensetzung des Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemsmit der Kühlfunktion gemäß einersechsten Ausführungsformder Erfindung zeigt. Diese Ausführungsformunterscheidet sich darin von der beschriebenen vierten Ausführungsform,dass Wärmespeicherteile 24 umdie Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 jeweilsangeordnet sind. Als ein Ergebnis sind der Kaltspeichertank 15 undder Bypass-Kreis B3 in der vierten Ausführungsform weggelassen, undselbst in dem Fall, in welchem die Zirkulation der gekühlten Soleoder der erhitzten Sole blockiert ist, kann das Innere der Endeinrichtungenfortgesetzt gekühltoder geheizt werden, je nachdem, wie der Fall gelagert ist.
    [0067] Ebenso sind eine Mehrzahl von Endeinrichtungs-Wärmetauschern 10a bis 10c parallelan dem Kalt-Sole-Kreis B1 oder dem Heiß-Sole-Kreis B2 angeschlossen.
    [0068] Durch dieses Vorgehen können dieEndeinrichtungs-Wärmetauscher 10 oderdie Endeinrichtungen 11, welche die Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10 verwenden,einfach in ihrer Anzahl erhöhtoder gesenkt werden. Des weiteren sind die Mehrzahl von Endeinrichtungs-Wärmetauschern 10a bis 10c,die parallel miteinander verbunden sind, mit Strömungssteuerventilen (Strömungssteuermitteln) 20a bis 20c jeweilsverbunden, um die Sole-Strömungzu steuern. Als ein Ergebnis könnendie Betriebsbedingungen fürjeden der Endeinrichtungs-Wärmetauscher 10a bis 10c gesteuertwerden.
    [0069] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformenverwenden einen superkritischen Wärmepumpenkreislauf als einenKälteerzeugungskreislauf zumHeizen des Heißwasser-Zufuhrwassersund zum Kühlender Sole. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Zusammensetzungbeschränkt,sondern kann andere Kälteerzeugungskreisläufe eines Kältemittel-Kompressionstypsverwenden. Ebenso kann das eingesetzte Kältemittel Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffoder ein FCKW-Substitut sein.
    [0070] In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformenwird die Strömungeinfach zwischen dem ersten KältemittelkreisR1 und dem zweiten KältemittelkreisR2 umgeschaltet. Dennoch könnendiese alternativ öfterin einem vorbestimmten Kreis umgeschaltet werden. Des weiteren kannohne Umschalten der Kältemittelkreise,welche die zwei Ein-Aus-Ventile 3a, 3b, wie inden vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben, verwenden,ein einzelnes Umschaltventil alternativ verwendet werden. Ebensokann das Dekompressionsmittel ein Kapillar- oder von jedem anderen Typ sein. Des weiterenist die in dem Sole-Kreis B zirkulierte Flüssigkeit nicht auf eine Antigefrierlösung beschränkt, sondernkann gewöhnlichesWasser sein, solange die Kühltemperaturnicht niedriger als 0 °Cist.
    [0071] Währenddie Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformenbeschrieben wurde, die zum Zwecke der Darstellung ausgewählt wurden,sollte ersichtlich sein, dass viele Modifikationen durch Fachleutean dieser ausgeführtwerden können,ohne von dem grundlegenden Konzept und Zweck der Erfindung abzuweichen.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitKühlfunktion,umfassend: einen ersten Kältemittelkreis(R1), der, in Ringform verbunden, einen Kältemittelkompressor (1)zum Komprimieren eines Kältemittels,einen Hochdruck-Kältemittelpfad(2a) eines Wasserwärmetauschers(2), ein erstes Dekompressions-Expansions-Mittel (4a)und einen Luftwärmetauscher(5) enthält;und einen Heißwasserzufuhr-Wasserheizkreis(K), der, in Ringform verbunden, einen Heißwasser-Zufuhrpfad (2b)des Wasserwärmetauschers(2), eine Heißwasserzufuhr-Wasserzirkulationspumpe(6) und einen Heißwassertank(7) enthält; wobeider Kältemittelkompressor(1) und die Heißwasserzufuhr-Wasserzirkulationspumpe(6) in Betrieb gesetzt werden, um Wärme zwischen dem Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel,welches in dem Hochdruck-Kältemittelpfad(2a) strömt,und dem Heißwasser-Zufuhrwasser,welches in dem Heißwasser-Zufuhrwasserpfad(2b) strömt,ausgetauscht wird, wodurch das Heißwasser-Zufuhrwasser erhitzt wird; wobeidas System des weiteren umfasst: einen zweiten Kältemittelkreis(R2), welcher ein zweites Dekompressions-Expansions-Mittel (4b) undeinen Niedrigdruck-Kältemittelpfad(9a) eines Sole-Kühlwärmetauschers(9) enthält,und von dem ersten Kältemittelkreis(R1) stromabwärtsdes Hochdruck-Kältemittelpfads(2a) abzweigt, parallel zu dem ersten Kältemittelkreis (R1) verläuft undmit dem ersten Kältemittelkreis(R1) stromaufwärtseines Kältemittelkompressors(1) zusammenläuft; einenSole-Kreis (B), der, in Ringform verbunden, einen Sole-Pfad (9b)des Sole-Kühlwärmetauschers (9),eine Kalt-Sole-Zirkulationspumpe (8) und einen Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) in Ringform enthält;und einen Hochdruck-Kältemittelpfad(13a) zum Durchtritt eines Hochdruck-Kältemittels,welches durch den Wasserwärmetauscher(2) durchgetreten ist, und einen Niedrigdruck-Kältemittelpfad(13b) zum Durchtritt eines Niedrigdruck- Kältemittels,welches durch den Sole-Kühlwärmetauscher(9) durchgetreten ist; dadurch gekennzeichnet, dass dasKältemitteldurch den zweiten Kältemittelkreis (R2)strömtund die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe(8) derart aktiviert, dass Wärme zwischen dem Niedrigtemperatur-Niedrigdruck-Kältemittel,welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad(9a) strömt,und der Sole, welche durch den Sole-Pfad (9b) strömt, ausgetauschtwird, um dadurch die Sole zu kühlen;und dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: einen Kältemittel-Wärmeabstrahl-Wärmetauscher (13)zum Abstrahlen von Wärmevon dem Hochdruck-Kältemittel,welches durch den Hochdruck-Kältemittelpfad(13a) strömt,indem das Niedrigdruck-Kältemittelerhitzt wird, welches durch den Niedrigdruck-Kältemittelpfad (13b)strömt.
    [2] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktiongemäß Anspruch1, umfassend: einen Gas-Flüssigkeits-Abscheider(55) zum Abscheiden des Kältemittels in dem Kältemittelkreis(R) in Gas und Flüssigkeitund zum Zuführendes Gas-Kältemittelszu dem Kältemittelkompressor(1); und einen Ejektor (14), enthaltend eineDüse (14a)als ein Dekompressions-Expansions-Mittel, welches das erste Dekompressions-Expansions-Mittel(4a) und das zweite Dekompressions-Expansions-Mittel (4b) ersetzt,durch welches die Druckenergie des Hochdruck-Kältemittels,welches in dem Kältemittelkompressor(1) komprimiert wurde und welches durch den Wasserwärmetauscher(2) hindurchströmt,in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt wird, um dadurch das Kältemittelzu dekomprimieren und zu expandieren, und einen Druckerhöhungsabschnitt(14c, 14d), durch welchen das Gas-Kältemittel, welches in einemausgewählten,von dem Sole-Kühlwärmetauscher(9) und dem Luft-Wärmetauscher(5), der an der Niedrigdruckseite angeschlossen ist, durchden rapiden Kältemittelstromangesaugt wird, welcher aus der Düse (14a) ausgestoßen wird,und wobei das angesaugte Kältemittelmit dem von der Düse(14a) ausgestoßenenKältemittelgemischt wird, währendgleichzeitig die Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie umgewandeltwird, um das Kältemittelunter Druck zu setzen, welches in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider (55)strömt.
    [3] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktiongemäß Anspruch2, des weiteren umfassend: ein variables Begrenzungsmittel(14e), welches stromaufwärts der Düse (14a) in dem Kältemittelangeordnet ist zur Steuerung des Drucks des Hochdruck-Kältemittels durch Steuerungdes Begrenzungs-Öffnungs-Gradesdesselben.
    [4] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktiongemäß Anspruch2, wobei das Kältemittel,welches durch den Kältemittelkreis(R) strömt,Kohlendioxid (CO2) ist.
    [5] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktiongemäß Anspruch1, wobei ein Kaltspeichertank (15) zum Speichern der gekühlten Solestromabwärtsdes Sole-Kühlwärmetauschers (9)in der Sole in dem Kalt-Sole-Kreis(B1) angeordnet ist, welcher in Ringform verbunden den Sole-Pfad (9b)des Sole-Kühlwärmetauschers(9), die Kalt-Sole-Zirkulationspumpe (8) und denEndeinrichtungs-Wärmetauscher(10) aufweist.
    [6] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktiongemäß Anspruch5, wobei der Kalt-Sole-Kreis (B1) einen Bypass-Kreis (B3) zum Umgehendes Endeinrichtungs-Wärmetauschers (10),und Zirkulationspfad-Umschaltmittel(20, 21) zum Umschalten der Sole-Zirkulation zwischendem Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) und dem Bypass-Kreis (B3) enthält.
    [7] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktiongemäß Anspruch1, umfassend: einen Sole-Heizkreis (K2), der in Ringform verbundeneinen Heißwassertank(7), einen Hochtemperatur-Wasserpfad (16a) einesSole-Heizwärmetauschers(16) und eine Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe (17)enthält;und einen Heiß-Sole-Kreis (B2),der in Ringform verbunden einen Sole-Pfad (16b) des Sole-Heizwärmetauschers(16), eine Heiß-Sole-Zirkulationspumpe(18) und den Endeinrichtungs-Wärmetauscher (10),der in der Endeinrichtung (11) angeordnet ist, enthält; wobeidie Hochtemperaturwasser-Zirkulationspumpe (17) und dieHeiß-Sole-Zirkulationspumpe(18) in Betrieb gesetzt sind und Wärme zwischen dem Hochtemperaturwasser,welches in dem Hochtemperatur-Wasserpfad (16a) strömt, undder Sole, welche in den Sole-Pfad (16b) strömt, ausgetauschtwird, wodurch die Sole erhitzt wird, während gleichzeitig die erhitzteSole zu dem Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) geliefert wird, wodurch das Innere der Endeinrichtung(11) erhitzt und warm gehalten wird.
    [8] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktiongemäß Anspruch1, wobei der Sole-Heizkreis (K2) einen Hochtemperatur-Wärmeabstrahl-Wärmetauscher (23) enthält.
    [9] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystem mitder Kühlfunktiongemäß Anspruch7, wobei ein Wärmespeicherteil(24) um den Endeinrichtungs-Wärmetauscher(10) herum angeordnet ist.
    [10] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemmit der Kühlfunktiongemäß Anspruch7, wobei eine Mehrzahl der Endeinrichtungs-Wärmetauscher (10a bis 10c)parallel an einen ausgewähltenaus dem Kalt-Sole-Kreis (B1) und dem Heiß-Sole-Kreis (B2) angeschlossen ist.
    [11] Wärmepumpentyp-Heißwasser-Zufuhrsystemmit der Kühlfunktiongemäß Anspruch10, wobei eine Mehrzahl der parallel angeschlossenen Endeinrichtungs-Wärmetauscher (10a bis 10c)mit Strömungssteuermitteln(20a bis 20c) jeweils zur Steuerung der Sole-Strömung verbundensind.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN1265136C|2006-07-19|
    JP3861845B2|2006-12-27|
    JP2004309093A|2004-11-04|
    CN1523301A|2004-08-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2008-08-07| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2015-03-24| R016| Response to examination communication|
    2015-03-26| R016| Response to examination communication|
    2015-11-18| R016| Response to examination communication|
    2015-12-17| R016| Response to examination communication|
    2019-09-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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