[0001] Die vorgenannte Erfindung bezieht sich auf eine Wärmepumpenanlage gemäss Oberbegriff
des Anspruchs 1.
[0002] Wärmepumpen werden eingesetzt, um Wärme aus einer Wärmequelle von deren Temperaturniveau
auf ein höheres anzuheben. Üblicherweise wird dabei ein Kreislauf eines Mediums eingesetzt,
das bei der Temperatur der Wärmequelle durch Energieaufnahme vom flüssigen in den
gasförmigen Zustand übergeht. Das Medium wird in einem Verdichter komprimiert, wobei
sich die Temperatur auf das gewünschte Zielniveau erhöht. Das verdichtete Medium wird
einem Wärmeübertrager zugeführt, in dem das Medium wieder kondensiert. Das kondensierte
Medium wird nach Passieren einer Druckminderungsstufe wieder dem Wärmeübertrager auf
Seiten der Wärmequelle zugeführt, wodurch der Kreislauf geschlossen ist.
[0003] Mit dem Vordringen von Wärmepumpen in höhere Leistungsklassen, zum Beispiel für Fernwärmeanlagen,
zeigen derartige Kreisläufe zunehmend den Nachteil, dass Verdichter mit einer sehr
hohen Leistung benötigt werden, wodurch in der Praxis Auslegungsprobleme entstehen
können. Als Wärmepumpen grosser Leistung können solche mit mindestens 100 kW Wärme-
oder Kälteleistung angesehen werden.
[0004] Kälteanlagen basieren auf dem gleichen Kreislauf. Sie unterscheiden sich dadurch,
dass einem Medium Wärme entzogen wird und dieses sich dadurch abkühlt, was dem Zweck
des Anlagenbetriebes entspricht. Die entzogene Energie wird mittels des vorgängig
beschriebenen Kälteprozesses auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und an die
Umwelt abgegeben. Anlagen können in ihrer Funktion auch von Wärmepumpen zu Kälteanlagen
umgeschaltet werden oder es können beide Funktionen gleichzeitig genutzt werden.
[0005] In dem Bestreben, effizientere Anlagen zu bauen und dadurch den Anteil der Antriebsenergie
so weit als möglich zu reduzieren, besteht ein Herausforderung darin, Systeme in ihrer
Effizienz weiter zu verbessern, als dies durch Vergrösserung und Optimierung der Wärmeübertragerflächen
möglich ist.
[0006] Ein anderer Aspekt besteht im Zusammenwirken zwischen dem wärmequellenseitigen Wärmeübertrager
und den gängigen Kombinationen auf der Wärmeabgabeseite aus einem Kondensator und
einem Unterkühler. Im Kondensator wird das zirkulierende Medium kondensiert, wobei
die grösste Wärmemenge freigesetzt wird. Im nachfolgenden Unterkühler wird weitere
Wärme dem dann schon kondensierten Medium entzogen. Entsprechend liegen im Kondensator
Gas und Flüssigkeit nebeneinander vor, während der Unterkühler mit flüssigem Medium
gefüllt sein muss, um dem flüssigen Kältemittel zusätzliche Energie entziehen zu können
und dadurch den Wirkungsgrad weiter zu verbessern. Andererseits ist in vielen Anwendungen
auf der Wärmequellenseite ein sogenannter gefluteter Wärmeübertrager vorteilhaft.
Wird bei der gefluteten Anlage als Druckminderungsstufe zum Beispiel ein Hochdruckschwimmer
eingesetzt, strömt jegliches flüssige Kältemittel unverzüglich von der Wärmeabgabeseite
in den gefluteten Verdampfer oder Wärmeübertrager. Es stellen sich damit konstruktive
Probleme aus dem gewünschten Nebeneinander der Unterkühler, die geflutet sein müssen,
und der Druckminderungsstufe, die zum Beispiel im Zusammenhang mit gefluteten Verdampfern
oder Mitteldruckflaschen eingesetzt werden.
[0007] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Wärmepumpenanlage
mit erhöhtem Wirkungsgrad anzugeben.
[0008] Eine andere Aufgabe besteht darin, eine Wärmepumpenanlage anzugeben, die mit einem
Verdichter geringerer Leistung und/oder geringerem Fördervolumen auskommt.
[0009] Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung anzugeben, die ein Nebeneinander
von Unterkühler und und einer Druckminderungsstufe, die alles flüssige Kältemittel
durchlässt, gestattet.
[0010] Eine Wärmepumpenanlage, die wenigstens die erstgenannte Aufgabe erfüllt, ist im Anspruch
1 angegeben. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen an. Die Ausführung
gemäss Anspruch 7 ff. löst dabei auch die dritte Aufgabe.
[0011] Demgemäss besteht eine Lösung der Aufgabe darin, die gewünschte Temperaturerhöhung
auf der Wärmeabgabeseite, das heisst zur Wärmesenke hin, in mindestens zwei Stufen
zu bewirken. Die erste Stufe bewirkt den grösseren Teil des Temperaturanstiegs. Das
im Rücklauf des Wärmepumpenkreislaufs noch relativ warme Medium wird als Wärmequelle
für einen zweiten Wärmepumpenkreislauf eingesetzt. Dessen Wärmeabgabeseite wird dazu
benutzt, die restliche Temperaturerhöhung durchzuführen. Durch diese zweite Stufe
ist die Austrittstemperatur der ersten, grösseren Stufe tiefer, was einen effizienteren
Betrieb der Verdichter ermöglicht. Andererseits ist der Energiegewinn aus dem Kälteprozess
der grossen Stufe bei gleichem Massenstrom um die Kälteleistung der kleinen Stufe
grösser, so dass für die grosse Stufe kleinere Verdichter eingesetzt werden können.
[0012] Eine weitere Massnahme zur Erhöhung der Effizienz besteht darin, die wenigstens bei
Grossanlagen übliche Abfolge von Kondensator und Unterkühler mit einer Abflusssteuerung,
z. B. im Wesentlichen in der Art eines Überlaufs, zu verbinden, so dass auf der Wärmequellenseite
ein gefluteter Wärmeübertrager eingesetzt werden kann, der in Effizienz und Eigenschaften
im Teillastbetrieb gegenüber einem Trockenverdampfer Vorteile bietet.
[0013] Die Erfindung wird weiter an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren
erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Schema einer ersten Ausführung einer Wärmepumpenanlage;
Figur 2 Schema einer zweiten Ausführung einer Wärmepumpenanlage; und
Figur 3 Schema einer dritten Ausführung einer Wärmepumpenanlage.
[0014] Die Anlage 1 weist eingangsseitig einen Trockenverdampfer 3 als Eingangswärmeübertrager
auf. Die Wärmequelle 4 liefert zum Beispiel Medium, am einfachsten Wasser, mit einer
Temperatur von beispielsweise 10 °C. Das abfliessende Wärmequellenmedium 6 hat zum
Beispiel nur noch eine Temperatur von 5 °C. Mit der dieser Abkühlung entsprechenden
Wärme wird im Trockenverdampfer 3 das Medium verdampft, das in der Wärmepumpenanlage
1 zirkuliert. Es verlässt über die Ausgangsleitung 8 den Trockenverdampfer 3 und gelangt
zum ersten Verdichter 10. Durch die Kompression im Verdichter 10 wird der Dampf des
Arbeitsmediums auf die nötige Temperatur gebracht, um im ersten Ausgangswärmeübertrager
12 das Medium der Wärmesenke 13, das über die Leitung 14 herangeführt wird, zu erwärmen.
Das Arbeitsmedium wird im Ausgangswärmeübertrager 12 entsprechend abgekühlt und verlässt
diesen über die Leitung 15, um in den zweiten Eingangswärmeübertrager 16 zu gelangen.
[0015] Der Wärmeübertrager 16 dient dazu, das Arbeitsmedium eines zweiten Wärmepumpenkreislaufs
zu erwärmen und dabei dem zurückfliessenden Arbeitsmedium des ersten Wärmepumpenkreislaufs
zusätzliche Wärme zu entziehen. Das weiter abgekühlte Arbeitsmedium des ersten Wärmepumpenkreislaufes
gelangt über die Leitung 18 zum Expansionsventil 20. Gemäss gängiger Technik wird
das Expansionsventil 20 so gesteuert, dass es nur so viel Arbeitsmedium durchlässt,
wie benötigt wird, um durch Erhitzen des Arbeitsmediums im Haupteingangswärmeübertrager
3 das einströmende Medium unter einem vorgegebenen Druck auf eine gewünschte Temperatur
zu bringen, die oberhalb der Siedetemperatur bei dem genannten Druck liegt. Das den
Haupteingangswärmeübertrager 3 verlassende dampfförmige Medium weist also eine festgelegte,
kontrollierte Überhitzung auf. Die dafür nötigen Sensoren und Steuereinrichtung sind
an sich bekannt und in der Fig. 1 nicht dargestellt.
[0016] Der zweite Wärmepumpenkreislauf umfasst die Wärmeabgabeseite des zweiten Eingangswärmeübertragers
16, eine Leitung 22, die zu einem zweiten Verdichter 24 führt, den zweiten Ausgangswärmeübertrager
26 und das Expansionsventil 28 in der Leitung 30 vom zweiten Ausgangswärmeübertrager
26 zur Wärmeabgabeseite des zweiten Eingangswärmeübertragers 16.
[0017] Der zweite Wärmepumpenkreislauf entspricht somit generell dem ersten Wärmepumpenkreislauf,
ausser dass in seiner Rücklaufleitung 30 kein weiterer Wärmeübertrager vorhanden ist,
um dem rücklaufenden Medium noch Wärme zu entziehen. Der zweite Wärmepumpenkreislauf
ist auch schwächer dimensioniert, insbesondere hat der Verdichter 24 eine wesentlich
geringere Leistung als der erste Verdichter 10. Entsprechend wird das aus der Wärmesenke
13 hereinströmende Medium im ersten Ausgangswärmeübertrager 12 deutlich stärker erwärmt
als im zweiten Ausgangswärmeübertrager 26, in den es vom ersten Ausgangswärmeübertrager
12 über die Leitung 34 gelangt. Das auf die Endtemperatur erwärmte Medium der Wärmesenke
13 wird in diese über die Ausgangsleitung 36 zurückgeleitet.
[0018] Die vom ersten Ausgangswärmeübertrager 12 bewirkte Temperaturänderung im Medium der
Wärmesenke 13 kann zum Beispiel das Vierfache der Temperaturdifferenz betragen, die
der zweite Ausgangswärmeübertrager 26 bewirkt. Rein beispielhafte kann das Wärmesenkenmedium
in der Leitung 14 50 °C aufweisen, in der Leitung 34 58 °C und in der Ausgangsleitung
36 60 °C. Diese Temperaturen können z.B. nach Jahres- oder Tageszeit schwanken. Für
eine bestimmte Anlage bleibt jedoch typischerweise das Verhältnis der Temperaturdifferenzen
über die Wärmeübertrager 12, 26 konstant.
[0019] Die dargestellte Kombination von zwei Wärmepumpenkreisläufen, wovon der eine Restwärme
des anderen benutzt, erlaubt es insgesamt, Verdichter geringerer Leistung einzusetzen,
was bei grösseren Wärmepumpenanlagen, zum Beispiel oberhalb 100 kW, einen wertvollen
Vorteil darstellt. Ausserdem hat es sich erwiesen, dass auch der Gesamtwirkungsgrad
mit dieser Anordnung wesentlich besser ausfällt.
[0020] Fig. 2 zeigt eine andere Wärmepumpenanlage 40 mit zwei in Serie geschalteten Ausgangswärmeübertragern
12, 26. Bei dieser Wärmepumpenanlage kommt jedoch statt eines Trockenverdampfers ein
gefluteter Verdampfer 42 zum Einsatz. Der Wärmeaustausch zwischen erstem und zweitem
Wärmepumpenkreislauf erfolgt hier über eine sogenannte Mitteldruckflasche 44. Die
Mitteldruckflasche 44 ist über die Leitungen 46 und 47 mit erstem Ausgangswärmeübertrager
12 bzw. zweitem Ausgangswärmeübertrager 26 verbunden, in denen sich jeweils ein Hochdruckschwimmer
49 bzw. 50 befindet, um den Ablauf aus den Wärmeübertragern zu steuern. Die Hochdruckschwimmer
49, 50 bewirken, dass aus den Ausgangswärmeübertragern 12, 26 ablaufendes flüssiges
Medium zur Mitteldruckflasche 44 gelangt, gasförmiges Medium jedoch zurückgehalten
wird. Mit anderen Worten kann davon ausgegangen werden, dass der Bereich vor den Hochdruckschwimmern
49, 50 im Wesentlichen frei von flüssigem Medium ist. Zugleich trennen die Hochdruckschwimmer
den Hochdruckbereich hinter den Verdichtern 10, 24 und in den Ausgangswärmeübertragern
12, 26 vom Mitteldruckteil der Mitteldruckflasche 44 und der Eingangsleitung 22 des
zweiten Verdichters 24.
[0021] Unter der Wirkung der Restwärme im Medium, das vom ersten Ausgangswärmeübertrager
12 in die Mitteldruckflasche 44 zurückfliesst, und dem hier herrschenden, verminderten
Druck findet eine teilweise Verdampfung des Mediums statt. In der Mitteldruckflasche
44 trennen sich Dampf und Flüssigkeit. Das flüssige Medium gelangt über den Hochdruckschwimmer
51 zurück in den gefluteten Verdampfer 42. Dampfförmiges Medium wird über die Leitung
22 dem zweiten Verdichter 24 zugeführt, um nach Verdichten im zweiten Ausgangswärmeübertrager
26 die Enderwärmung des Mediums der Wärmesenke 13 durchzuführen wie bereits beim ersten
Ausführungsbeispiel erläutert.
[0022] In diesem Ausführungsbeispiel gelangt somit als Haupteingangswärmeübertrager 42 ein
gefluteter Wärmeübertrager zum Einsatz, was oft von Vorteil ist. Weiterhin ist der
zweite Eingangswärmeübertrager 16 durch die Mitteldruckflasche 44 ersetzt, und statt
der eine Steuerung erfordernden Expansionsventile kommen Hochdruckschwimmer zum Einsatz
als Druckminderungseinrichtungen, die im einfachsten Fall rein mechanisch arbeiten
und keine weiteren äusseren Vorkehrungen, insbesondere keine Regelelektronik oder
andere Regelungseinrichtung, benötigen.
[0023] Die in den vorgenannten Ausführungsbeispielen erwähnten Ausgangswärmeübertrager 12,
26 können zur Erhöhung der Effizienz jeweils als eine Abfolge von Kondensator 61 und
Unterkühler 63 ausgeführt sein, wie in Fig. 3 dargestellt. Während ein Kondensator
61 so betrieben wird, dass möglichst alles gebildete Kondensat nach aussen abfliesst,
erfordern die Unterkühler in der Regel, dass sie möglichst jederzeit mit Kondensat
des Arbeitsmediums gefüllt sind. In einer Anlage gemäss Fig. 1, die mit Expansionsventilen
arbeitet, die einen Rückstau von Kondensat bewirken, kann diese Betriebsbedingung
in der Regel eingehalten werden. In Verbindung mit einem gefluteten Wärmeübertrager,
wie er zum Beispiel in der zweiten Ausführungsform als Haupteingangswärmeübertrager
42 zum Einsatz kommt, bereitet dies jedoch Schwierigkeiten, da hier in der Regel Hochdruckschwimmer
zum Einsatz kommen, die jegliches Kondensat ableiten.
[0024] Fig. 3 zeigt eine Wärmepumpenanlage 70, in der dieses Problem gelöst ist. Die darin
dargestellte Anordnung 60 aus Kondensator 61, Unterkühler 63 und Hochdruckschwimmer
65 ist jedoch grundsätzlich geeignet, vor einem beliebigen gefluteten Wärmeübertrager
eingesetzt zu werden, namentlich auch anstelle eines oder beider Augangswärmeübertrager
12, 26 der vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
[0025] Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anlage, wie auch aus den vorangehenden
Beispielen ersichtlich, besteht darin, dass der Massenstrom, d. h. die Menge zirkulierenden
Mediums, reduziert ist. Die Verdichter weisen ein entsprechend verringertes geometrisches
Fördervolumen auf. Insgesamt resultiert eine wesentlich erhöhte Effizienz.
[0026] Die in Fig. 3 dargestellte Wärmepumpenanlage 70 weist einen gefluteten Eingangswärmeübertrager
72 auf, der mit der Wärmesenke 4 über die Eingangsleitung 6 und die Ausgangsleitung
5 in Verbindung steht. Im Wärmeübertrager 72 verdampftes Medium gelangt zum Verdichter
74, wo es durch Druckerhöhung auf eine erhöhte Temperatur angehoben wird. Es durchströmt
den Kondensator 61, wo es wenigstens grösstenteils verflüssigt wird.
[0027] Über die Leitung 76 gelangt das weitgehend verflüssigte Medium in den Unterkühler
63. In diesem wird es nochmals abgekühlt, indem es Wärme an das Medium der Wärmesenke
13 abgibt. Das Medium der Wärmesenke 13 durchströmt den Unterkühler 63 und den Kondensator
61 in dieser Reihenfolge, das heisst entgegen dem Medium der Wärmepumpenanlage, indem
es über die Eingangsleitung 77 zum Unterkühler 63 gelangt, von diesem über die Leitung
79 in den Kondensator 61 strömt und dann diesen mit der gewünschten Endtemperatur
über die Leitung 81 verlässt. Vom Unterkühler 63 führt eine Kondensatleitung 85 zum
Hochdruckschwimmer 65. Die Leitung 85 ist dabei als Überlauf ausgeführt, was durch
den umgekehrt U-förmigen Abschnitt 87 angedeutet ist. Diese Form entspricht somit
prinzipiell der mechanischen Ausführung insoweit, als die Leitung 85 eine Stelle aufweist,
die auf oder über dem gewünschten Pegel an Kondensat für den Unterkühler liegt. Um
einen Absaugeffekt (Saugheber) zu verhindern, führt eine Zweigleitung 91 für gasförmiges
Medium von der Verbindungsleitung 76 zum Hochdruckschwimmer 65.
[0028] Der Überlauf 87 ist so gestaltet, dass sich ein Flüssigkeitspegel entsprechend den
Anforderungen des Unterkühlers 63 einstellt.
[0029] Für den Fall einer zu hohen Kondensatbildung im Kondensator 61 zeigt diese Anordnung
auch noch einen Effekt, der einem Ansteigen des Kondensatniveaus bis in den Kondensator
61 entgegenwirkt. Steigt das Niveau des Kondensats über die Abzweigstelle 93, so wird
die Zweigleitung 91 durch das flüssige Medium sozusagen verschlossen. Die Zweigleitung
91 ist für den Druckausgleich mittels gasförmigen Mediums ausgelegt, so dass sie von
flüssigem Medium in allenfalls geringem Mass durchströmt werden kann. Wegen des somit
blockierten Druckausgleichs ergibt sich eine Saugwirkung auf das Kondensat, sobald
sich der Unterdruckschwimmer 65 öffnet, um Kondensat abzulassen. Diese Sogwirkung
führt zu einem rascheren Abfliessen des Kondensats, bis der Pegel wieder unter die
Zweigstelle 93 abgesunken ist. Insbesondere vorteilhaft ist dieser Effekt, wenn weitere
Aggregate um den Unterkühler 63 herum angeordnet sind, die den Durchflusswiderstand
erhöhen, wie z. B. ein Filtertrockner zwischen dem Unterkühler 63 und dem Hochdruckschwimmer
65.
[0030] Aus der von der Beschreibung der Erfindung sind dem Fachmann weitere Varianten und
Ergänzungen zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der durch
die Ansprüche gegeben ist.
[0031] Insbesondere kann die erfindungsgemässe Anlage auch ausgelegt werden, um durch Wärmeabgabe
auf der Ausgangsseite 13 dem Medium auf der Eingangsseite (in der Beschreibung die
Wärmequelle 4) Wärme zu entziehen, d.h. eine Kühlung zu erzielen. Es ist auch denkbar,
die Anlage je nach Anforderungen zur Erwärmung oder zur Abkühlung einzusetzen.
[0032] Denkbar ist weiter:
- Die Druckausgleichsleitung 91 kann ein Verschlussorgan wie z.B. eine durch einen Schwimmer
gesteuerte Klappe aufweisen, das durch zurückgestautes flüssiges Medium geschlossen
werden kann, um den Druckausgleich zu blockieren. Auf einen verringerten Querschnitt
der Druckausgleichsleitung kann dann verzichtet werden.
1. Wärmepumpenanlage (1; 40) mit einem ersten Kreislauf für die Zirkulation eines inneren
Mediums, wobei die Wärmepumpenanlage einen wärmequellenseitigen ersten Wärmeübertrager
(3; 42) zur Aufnahme von Wärme, einen ersten Verdichter (10), einen zweiten Wärmeübertrager
(12) zur Abgabe von Wärme und ein Druckminderungsorgan (20; 51) umfasst und der zweite
Wärmeübertrager auf der Hochdruckseite und der erste Wärmeübertrager auf der Niederdruckseite
des Verdichters angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Wärmepumpenkreislauf mit einer Wärmeübertragungseinrichtung (16; 44)
und einem dritten Wärmeübertrager (26) zur Abgabe von Wärme vorhanden ist, zwischen
zweitem Wärmeübertrager (12) und Druckminderungsorgan (20; 51) die Wärmeübertragungseinrichtung
angeordnet ist, und der dritte Wärmeübertrager in Serie zum zweiten Wärmeübertrager
geschaltet ist, sodass dem zum Druckminderungsorgan zuströmenden inneren Medium Energie
für den zweiten Wärmepumpenkreislauf entziehbar ist und ein vom zweiten Wärmeübertrager
erwärmtes externes Medium durch den dritten Wärmeübertrager weiter erwärmbar ist.
2. Wärmepumpenanlage (1; 40) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmepumpenkreislauf einen Verdichter (24) geringerer Leistung als der
Verdichter (10) des ersten Pumpenkreislaufes aufweist, jedoch mindestens von 1/20
der Leistung des ersten Verdichters, bevorzugt von mindestens 1/4 der Leistung und
weiter bevorzugt von mindestens 1/3 der Leistung und insbesondere bevorzugt von mindestens
der halben Leistung des ersten Verdichters, wobei die Leistung die elektrische Aufnahmeleistung
ist.
3. Wärmepumpenanlage (1; 40) gemäss einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom dritten Wärmeübertrager (26) erzeugte Temperaturdifferenz mindestens 1/20,
bevorzugt mindestens 1/4, weiter bevorzugt mindestens 1/3 und insbesondere bevorzugt
mindestens die Hälfte der Temperaturdifferenz beträgt, die am zweiten Wärmeübertrager
(12) erzeugbar ist.
4. Wärmepumpenanlage (1) gemäss einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung ein vierter Wärmeübertrager (16) ist, dessen Energieaufnahmeteil
im ersten Wärmepumpenkreislauf angeordnet ist.
5. Wärmepumpenanlage (40), gemäss einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung ein Gefäss (44) mit je einem Eingang (46 bzw. 47)
für das innere Medium des ersten Wärmepumpenkreislaufs und des zweiten Wärmepumpenkreislaufs
ist, wobei die Eingänge jeweils über ein Druckminderungsorgan (49, 50) für mittleren
Druck mit den Ausgängen für inneres Medium der energieabgebenden Wärmeübertrager (12;
26) von erstem und zweitem Wärmepumpenkreislauf verbunden sind, und am Gefäss (44)
weiter ein erster Ausgang (57) für inneres Medium in einem Zustand niedriger Energie,
insbesondere verflüssigtes inneres Medium, und ein zweiter Ausgang (22) für inneres
Medium höherer Energie, insbesondere verdampftes inneres Medium, vorhanden sind und
das Gefäss für einen Druck zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck des Verdichters
(10) des ersten Wärmepumpenkreislaufs ausgelegt ist, so dass im Gefäss durch Druckverminderung
ein Trennen in inneres Medium höherer und niedrigerer Energie, bevorzugt dampfförmig
und flüssig, durchführbar ist und das Medium höherer Energie dem Verdichter (24) des
zweiten Wärmepumpenkreislaufs zuführbar ist.
6. Wärmepumpenanlage (1; 40) gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckminderungsorgane (49, 50) eingerichtet sind, flüssiges inneres Medium durchzulassen,
gasförmiges jedoch zu sperren, und bevorzugt Hochdruckschwimmerventile sind, so dass
flüssiges inneres Medium im Gefäss (44) ansammelbar ist.
7. Wärmeübertragungseinrichtung (60) in einer Wärmepumpenanlage (70), insbesondere einer
Wärmepumpenanlage (1; 40) gemäss einem der Ansprüche 1 - 6, mit zwei der Wärmeabgabe
dienenden Wärmeübertragern (61, 63), die im Wesentlichen in Serie von einem inneren
Medium durchströmbar angeordnet sind, wobei der in Strömungsrichtung vorne liegende
Wärmeübertrager (61) ein Kondensationskühler und der zweite (63) ein Unterkühler für
flüssiges inneres Medium ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckminderungseinrichtung (65) von einem Typ vorhanden ist, die für verflüssigtes
inneres Medium durchlässig ist und für gasförmiges undurchlässig ist, und der Ausgang
des Unterkühlers über eine als Überlauf (87) ausgebildete Verbindungsleitung (85)
mit einem Eingang der Druckminderungseinrichtung verbunden ist, um einen Pegel an
flüssigem inneren Medium im Unterkühler aufrechtzuerhalten.
8. Wärmeübertragungseinrichtung (60) gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckausgleichsleitung (91) von einem Punkt einer Verbindungsleitung (76) zwischen
Kondensationswärmeübertrager (61) und Unterkühler (63) zur Druckminderungseinrichtung
(65) besteht, um eine Druckdifferenz zwischen diesem Punkt (93) und der Druckminderungseinrichtung
(65) zu unterdrücken und ein Absaugen von flüssigem innerem Medium aus dem Unterkühler
(63) zu vermeiden.
9. Wärmeübertragungseinrichtung (60) gemäss einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsleitung (91) einen erhöhten Widerstand gegen flüssiges inneres
Medium im Vergleich zur Verbindungsleitung oder ein durch zurückgestautes flüssiges
inneres Medium betätigbares Verschlussorgan aufweist, so dass flüssiges inneres Medium
am Verbindungspunkt (93) der Druckausgleichsleitung mit der Verbindungsleitung (76)
zwischen den Wärmeübertragern (61, 63) die Druckausgleichsleitung im Wesentlichen
blockieren und kein inneres gasförmiges Medium mehr in die Druckminderungseinrichtung
(65) strömen kann, um durch den dadurch entstehenden Druckunterschied eine beschleunigte
Bewegung des inneren Mediums durch den Unterkühler (63) zu bewirken.
10. Wärmeübertragungseinrichtung (60) gemäss einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgang des Druckminderungsorgans (65) direkt oder indirekt mit einem Wärmeübertrager
vom gefluteten Typ (72) oder eine Mitteldruckflasche (44) verbunden ist.