具有两个级的热泵系统，用于运行热泵系统的方法和用于制
造热泵系统的方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种热泵，所述热泵用于加热、冷却或者热泵的其它应用。
背景技术
[0002] 图8A和图8B示出一种在欧洲
专利EP 2016349B1中所描述的热泵。热泵首先包括用于
蒸发作为工作液体的
水的
蒸发器10，以便在
输出侧在工作
蒸汽管路12中产生蒸汽。蒸发器包括蒸发空间(在图8A中未示出)并且构成用于在蒸发空间中产生小于20hPa的蒸发压
力，使得水在低于15℃的
温度中在蒸发空间中蒸发。水例如是：
地下水，即在
土壤中自由循环的或者在聚集器管道中循环的盐水，也就是说，具有特定的含盐量的水，河水、湖水或者
海水。能够使用所有类型的水，即含
钙的水、无钙的水、含盐的水或者无盐的水。这是因为，所有类型的水，即所有这些具有有利的水特性的“水性材料”，也就是说，也作为“R 718”已知的水，具有可用于热泵过程的为6的
焓差比，这对应于例如R134a的通常可用的焓差比的两倍。
[0003] 水蒸气通过抽吸管路12被输送给
压缩机/
液化器系统14，所述压缩机/液化器系统具有
流体机械例如径流式压缩机，例如呈
涡轮压缩机形式的径流式压缩机，所述涡轮压缩机在图8A中以16来表示。流体机械构成用于将工作
蒸汽压缩到至少大于25hPa的蒸汽压力上。25hPa与大约22℃的液化温度相对应，这至少在相对温暖的日子已经能够是地板加热装置的充足的加热流动温度。为了产生更高的加热流动温度，借助于流体机械16产生大于30hPa的压力，其中30hPa的压力具有24℃的液化温度，60hPa的压力具有36℃的液化温度，并且100hPa的压力对应于45℃的液化温度。地板加热装置设计用于，即使在非常冷的日子也能够以45℃的流动温度充分地加热。
[0004] 流体机械与液化器18耦联，所述液化器构成用于液化被压缩的工作蒸汽。通过所述液化将包含在工作蒸汽中的
能量输送给液化器18，以便随后经由推进部20a输送给加热系统。经由回流部20b，
工作流体再次流回到液化器中。
[0005] 根据本发明优选的是，从富含能量的水蒸气中直接通过较冷的加热水提取热(量)，所述热由加热水吸收，使得该加热水被增温。在这种情况下从蒸汽中提取如此多的能量，使得该蒸汽被液化并且同样参与加热循环。
[0006] 由此，进行到液化器或加热系统中的材料引入，所述材料引入通过出流部22调控，使得液化器在其液化器空间中具有如下水位，尽管存在持续的水蒸气输送从而存在冷凝物但是所述水位总是保持低于最大液位。
[0007] 如已经说明的那样，优选的是，采用开路，即作为热源的水在没有热交换的情况下直接蒸发。然而，替选地，待蒸发的水也能够首先经由换热器由外部的热源加热。经由此，为了也避免迄今为止必须存在于液化器侧上的第二换热器的损失，当考虑具有地板加热装置的房屋时，也能够在那里直接使用介质，以便使来自蒸发器的水直接在地板加热装置中循环。
[0008] 然而，替选地，也能够在液化器侧上设置换热器，所述换热器借助于推进部20a进行馈送并且所述换热器具有回流部20b，其中该换热器冷却位于液化器中的水从而加热单独的地板加热液体，所述地板加热液体通常是水。
[0009] 由于使用水作为工作介质的事实，并且由于从地下水中仅将蒸发的份额馈入到流体机械中的事实，水的纯度是不重要的。流体机械，正如液化器和可能直接耦联的地板加热装置，总是被供给蒸馏水，使得所述系统相对于现今的系统具有降低的维护耗费。换言之，所述系统是自清洁的，因为总是仅给所述系统输送蒸馏水从而所述水在出流部22中不受污染。
[0010] 除此之外应指出，流体机械具有如下特性：所述流体机械——类似于飞机
涡轮机——不使被压缩的介质与有问题的物质例如油连接。替代于此，水蒸气仅通过涡轮机或者涡轮压缩机压缩，然而不与油或者其它损害纯度的介质连接从而被污染。
[0011] 由此，如果不与其它规定相冲突，通过出流部导出的蒸馏水能够容易地再次输送给地下水。然而，替选地，其例如也能够在花园中或者在空地中渗入，或者能够经由下水道输送给污
水处理系统，如果这是规定要求的。
[0012] 由于将作为工作介质的水与相对于R134a可用性改进了两倍的焓差比相组合，并且由于由此降低的对所述系统的完整性的要求，并且由于使用有效地并且在不损害纯度的情况下实现所需要的压缩系数的流体机械，实现有效且对环境是中性的热泵过程。
[0013] 图8B示出用于说明不同的压力和与这些压力相关联的蒸发温度的表格，由此得出：尤其针对作为工作介质的水在蒸发器中选择相当低的压力。
[0014] DE 4431887A1公开了一种具有轻重量、大体积的高性能离心式
压气机的热泵系统。离开第二级的压气机的蒸汽具有如下饱和温度，所述饱和温度超过
环境温度或可用的
冷却水的温度，由此实现
散热。被压缩的蒸汽从第二级的压气机转移到冷凝单元中，所述冷凝单元由填料床构成，所述填料床在冷却水喷射装置的内部设置在上侧上，所述上侧通过
水循环泵进行供给。被压缩的水蒸气在
冷凝器中上升穿过填料床，在该处所述水蒸气与向下流动的冷却水直接
对流接触。蒸汽冷凝并且通
过冷却水吸收的冷凝
潜热经由从系统中一起移除的冷凝物和冷却水排出给大气。冷凝器借助于
真空泵经由管路连续地用不可冷凝的气体冲刷。
[0015] WO 2014072239 A1公开了一种液化器，所述液化器具有冷凝区以将待冷凝的蒸汽冷凝为工作液体。冷凝区构成为体积区并且在冷凝区的上端部和下端部之间具有侧向的限界部。此外，液化器包括蒸汽导入区，所述蒸汽导入区沿着冷凝区的侧端部延伸并且构成用于将待冷凝的蒸汽在侧向上经由侧向的限界部输送到冷凝区中。由此，在不增大液化器的体积的情况下，使实际的冷凝成为体积冷凝，因为待液化的蒸汽不仅
正面地从一侧导入到冷凝体积或冷凝区中，而且侧面地并且优选从所有侧导入到冷凝体积或冷凝区中。由此不仅保证：在外部尺寸相同时可用的冷凝体积相对于直接的对流冷凝增大，而且同时也改进冷凝器的效率，因为待液化的蒸汽在冷凝区中具有横向于冷凝器液体的流动方向的流动方向。
[0016] 在热泵系统中，尤其当热泵系统应当用于加热或冷却时，但是例如不仅仅在小的或者中等的功率的范围中加热或冷却时，不利的是，热泵系统不可靠地运转或是非常巨大的。当工作液体例如保持在相对低的压力中时，例如在水作为工作液体的情况下，会出现这种问题。于是，尤其在使用泵时需注意，工作液体中的压力在泵的抽吸侧上不会变得过小。也就是说，如果出现这种情况，那么泵的启用情况，即如果泵轮给液体输送能量的话，会导致：在液体中产生气泡。这些气泡随后再次向内破裂。该过程称为“汽蚀”。如果汽蚀完全地或以特定的强度发生，那么这终究会引起泵轮的损伤从而引起热泵系统的降低的使用寿命。除此之外，已经受损的，然而仍运转的泵轮导致：泵效率降低。如果泵的该降低的效率通过更高的泵功率来平衡，那么这导致原则上不必要的能量消耗从而导致热泵系统的降低的效率。而如果泵功率未被补偿，那么已经因过强的汽蚀而受损的、然而仍能运转的泵导致：
所需要的泵体积变少，这同样引起热泵系统的降低的效率。
[0017] 具有换热器的热泵系统的其它方面在于，热泵系统能够如何进行运行，其中在第一次投入运行时或在维修停止之后投入运行时换热器需被填充。因此，原则上设有在冷水侧上的换热器和在温水或冷却水侧处的换热器。对于这些通常非常重的换热器而言，适用的是，它们应当与泵和热泵级有利地耦联，并且它们除此之外是易于维修的并且尤其也被安装为，使得热泵系统的投入运行或者关闭能够尽可能简单、进而尽可能可靠且易于维护地进行。
[0018] 另一具有重要作用的观点是，在热泵系统中使用多个热泵级并且将热泵级彼此耦联或与各式各样的泵或各式各样的换热器耦联，以便实现最佳的热泵系统，所述热泵系统有效地工作，所述热泵系统具有良好的使用寿命，或者所述热泵系统可灵活地应用于各式各样的运行条件。
发明内容
[0019] 本发明的目的在于，实现一种改进的热泵系统，一种用于制造热泵系统的方法以及一种用于运行热泵系统的方法。
[0020] 该目的通过根据
权利要求1所述的热泵系统，根据权利要求31所述的用于制造热泵系统的方法或者根据权利要求32所述的用于运行热泵系统的方法实现。
[0021] 在本发明的一个方面中，换热器在热泵系统中设置在下部，更确切地说，在热泵系统中设置在泵的下方。这种热泵系统包括具有至少一个并且优选多个的热泵级的热泵单元。此外，第一换热器设置在待冷却的一侧上。除此之外，第二换热器设置在待增温的一侧上。此外存在第一泵和第二泵，所述第一泵与第一换热器耦联，所述第二泵与第二换热器耦联。热泵系统具有如下运行
位置，在所述运行位置中第一泵和第二泵设置在第一和第二换热器上方。除此之外，具有所述一个或多个热泵级的热泵单元设置在第一和第二泵上方。
[0022] 根据本发明的一个方面的这种设置的优点是低的
重心。换热器通常最重。在所述
实施例中在换热器上方设置泵模
块，其中如果可能的话在使用多个热泵级时还将混合器模块再设置在泵模块上方。热泵级的具有一个或多个压缩机的一个或多个容器设置在最高点。在将压缩机设置在最高点的情况下一个特别的优点在于，所述压缩机在关闭状态中是干燥的。也就是说，那么工作介质，例如水，由于重力而向下流出。
[0023] 具有设置在下部的换热器的这种设置的特征在于轻的结构。首先，换热器例如安装在热泵系统
支架中。随后设置泵模块，必要时设置混合器或路径模块并且最后设置一个或多个所述热泵级。优选地，换热器在此平放地设置。这引起：在第一次投入运行时或者在维修间隔之后投入运行时，在填充热泵系统时不发生空气夹杂，也就是说，热泵系统是自排气的。
[0024] 除此之外，在该实施例中优选的是，所有泵设置在下行管中，也就是说，不设置在上行管中。特别地，泵设置为，使得泵的抽吸侧在下行管中尽可能远地设置在下部。由此已经从水柱的落差中获得
动能，并且泵的抽吸侧上的压力与在从下向上伸展的上行管路中相比是更高的。由此，泵的抽吸侧上的最小的水柱与泵制造商所要求的水柱相比更小。由此，一方面能够完全地防止汽蚀或者防止过强的汽蚀。另一方面，实现紧凑的热泵系统，所述热泵系统对于使用而言不占据特别大的空间。这是因为整个系统是更紧凑的从而是不那么巨大的。通过更紧凑的结构也能够实现重量节省。
[0025] 在本发明的第二方面中，提出一种具有如下泵的热泵系统，所述泵完全设置在下部。因此，替选于所描述的第一方面，根据本发明的第二方面，在运行位置中，第一和第二泵在热泵单元下方设置在热泵系统的下端部处。除此之外，在这种设置中，在运行位置中同样位于热泵单元下方的第一换热器和第二换热器在所述下端部处设置在泵旁边。也就是说，为了有效地
预防汽蚀，泵设置在热泵系统的最低点处。除此之外，泵水平地装入，使得在泵的抽吸侧上游产生最大的抽吸压力。由此有效地避免汽蚀从而避免泵轮受损。泵的抽吸侧上游所需要的抽吸压力确定如下热泵级和相应的泵之间的最小可能的高度差，所述热泵级即具有液化器、蒸发器和压缩机的热泵级。优选地，换热器在第二方面中直立地安装，由此在填充时避免空气夹杂。除此之外，由于换热器的直立位置，换热器的所需要的返回到蒸发器或液化器中的管连接部是更短的，因为通常能够具有显著的长度的换热器本身在一定程度上双重地用作为连接管路。
[0026] 在本发明的第三方面中，热泵系统并非借助于仅一个唯一的热泵级运行，而是具有两个或更多个热泵级。在这种情况下，具有第一压缩机、第一液化器和第一蒸发器的热泵级在一定程度上与具有第二压缩机、第二液化器和第二蒸发器的第二或另一热泵级级联地连接。对此，第一液化器的第一液化器输出端经由连接管路与另一热泵级的第二蒸发器的第二蒸发器输入端连接。由此，热泵级的最热的液体被导入蒸发器中，即被导入另一热泵级的最冷的区域中，以便在该处再次冷却。也就是说，热泵级并非并联，而是连接为级联。根据执行情况，第一热泵级的液化器的输入端能够与另一热泵级的蒸发器的输出端耦联，或者如在特定的实施例中优选的，导入到受控的路径模块中，以便将具有热泵级和另一热泵级的热泵系统在最优地匹配于加热或冷却输出的、各式各样的运行模式中运行。
[0027] 在本发明的第三方面的优选的实施例中，所述第三方面涉及两个热泵级的级联连接，热泵级的第一液化器在运行位置中设置在另一热泵级的第二蒸发器上方，使得工作液体由于重力在连接管路中从第一液化器流入第二蒸发器中。由此，在此能够省去泵。仅需要中间回路泵，以便将工作液体从另一热泵级的蒸发器再次送到关于运行位置更高的水平上，进入到热泵级的、即第一热泵级的液化器中。由此，具有两个热泵级的热泵系统能够有效地通过仅三个泵运行，即第一泵、第二泵和中间回路泵，所述第一泵与进入冷侧的换热器中的输入端耦联，所述第二泵与进入暖侧的换热器中的输入端耦联，所述中间回路泵与另一热泵级的蒸发器的输出端耦联。
[0028] 设置其它热泵级同样能够作为级联连接来发生，其中又如果较低的热泵级的相应的液化器设置在较高的热泵级的相应的蒸发器上方，那么在此也能够再次节省泵。替选地或者附加地，第三级或者其它级也能够并联或者
串联或者以其它方式与这两个级联连接的热泵耦联。
[0029] 在较高地设置的热泵级下方产生的空间，优选用于安装路径模块，所述路径模块是可控的，以便执行不同的运行模式。各式各样的运行模式包括高功率模式、中等功率模式、自由冷却模块或者低功率模式，其中根据本发明的第三方面设有控制装置，以便设定可控的路径模块，使得执行这四个运行模式中的至少两个。在另一实施方式中执行三个运行模式而在再另一实施方式中执行所有这四个运行模式。通过使用较大数量的热泵级能够执行其它运行模式，即执行多于四个的运行模式。
[0030] 由于泵和换热器的根据第一或第二方面的设置，近似实现仅恰好点对点的连接，所述点对点的连接对于紧凑的结构和避免汽蚀是有利的。
[0031] 通过这两个容器的高度差，如已经描述的那样，弃用在较高的容器的液化器输出端和较低的容器的蒸发器输入端之间的泵。将通过这两个容器的高度差产生的空间用于可控的路径转换器，通过所述路径转换器能够将热泵系统转换到不同的模式中，以便实现对各式各样的运行条件的最佳匹配。
[0032] 这两个热泵级的设置和热泵级的根据级联连接的联接，即通过第一级的液化器的液化器输出端与另一级的蒸发器的蒸发器输入端的连接进行的联接，实现：在每个运行模式中使用已经存在的
基础结构。这两个热泵级因此被工作液体穿流，而与它们是否工作无关，也就是说，与相应的压缩机是否在运转无关。由此，不需要旁通管路或
阀。替代于此，为了从一个运行模式转换到另一运行模式，在2×2路
开关阵列中转换路径。
[0033] 这实现：不工作的热泵级，即其中压缩机不工作的热泵级，即其中在蒸发器和液化器侧上存在相同压力的热泵级，不需要其它措施就能够通过启动压缩机进入运行。所述系统由此构成为，使得为此不需要专
门的起动或抽真空措施，而是当压缩机运行时启动热泵级，并且当压缩机不运行时停止热泵级。尽管压缩机不工作，但是一个级的用于蒸发器和液化器的入流部和离开蒸发器和液化器的出流部始终被穿流。这保证：实现最佳的准备，而为此不必发生特别的能量消耗。
[0034] 在另一实施例中，使用有效的工作液体运输装置。已经证实，工作液体在较低的级的蒸发器中，即在设置在待增温的一侧上的级的蒸发器中，在
热力学方面发生聚集。为了在此实现再次相对于较高的容器中的蒸发器的均衡，使用自调控的系统，所述自调控的系统例如能够具有溢流部和U形管。U形管连接到较高的容器的蒸发器回路中的泵上游的狭窄部位上。由于泵上游的提高的流动速度，压力下降并且出自U形管的水能够被接收。所述系统就此而言是自调控的，因为在U形管中建立稳定的水位，所述水位满足较低的容器的狭窄部位中的和蒸发器中的泵的上游的压力。
附图说明
[0035] 下面参照附图详细阐述本发明的优选的实施例。附图示出：
[0036] 图1示出具有交错的蒸发器/冷凝器装置的热泵级的原理图；
[0037] 图2A示出根据本发明的第一方面的具有位于下部的换热器的热泵系统的示意图；
[0038] 图2B示出根据本发明的第二方面的具有位于下部的泵的热泵系统的示意图；
[0039] 图3A示出根据本发明的第三方面的具有级联连接的第一和第二热泵级的热泵系统的示意图；
[0040] 图3B示出两个牢固地级联连接的热泵级的示意图；
[0041] 图4A示出借助于可控的路径开关耦联的、级联连接的热泵级的示意图；
[0042] 图4B示出具有三个输入端和三个输出端的可控的路径模块的示意图；
[0043] 图4C示出用于说明针对不同的运行模式的可控的路径模块的不同的连接部的表；
[0044] 图5示出具有在热泵级之间的附加的自调控的液体均衡的图4A的热泵级的示意图；
[0045] 图6A示出具有两个级的热泵系统的示意图，所述热泵系统在高功率模式(HLM)中运行；
[0046] 图6B示出具有两个级的热泵系统的示意图，所述热泵系统在中等功率模式(MKM)中运行；
[0047] 图6C示出具有两个级的热泵系统的示意图，所述热泵系统在自由冷却模式(FKM)中运行；
[0048] 图6D示出具有两个级的热泵系统的示意图，所述热泵系统在低功率模式(NLM)中运行；
[0049] 图7A示出用于说明各式各样的部件在不同的运行模式中的运行状态的表；
[0050] 图7B示出用于说明这两个耦联的、可控的2×2路径开关的运行状态的表；
[0051] 图7C示出用于说明温度范围的表，所述运行模式适合于所述温度范围；
[0052] 图7D示出一方面关于运行模式而另一方面关于转速控制的粗/精控制装置的示意图；
[0053] 图8A示出具有水作为工作介质的已知的热泵系统的示意图；以及
[0054] 图8B示出用于说明针对水作为工作液体的不同压力/温度情况的表。
具体实施方式
[0055] 图1示出具有蒸发器的热泵100，所述蒸发器用于在蒸发器空间102中蒸发工作液体。热泵还包括冷凝器，所述冷凝器用于在冷凝器空间104中液化被蒸发的工作液体，所述冷凝器空间由冷凝器底部106限界。如在能够视为剖视图或者侧视图的图1中所示出的那样，蒸发器空间102至少部分地由冷凝器空间104围绕。蒸发器空间102还通过冷凝器底部106与冷凝器空间104分开。除此之外，冷凝器底部与蒸发器底部108连接，以便限定蒸发器空间102。在一个实施方式中，在上方在蒸发器空间102处或者在其它部位处设置压气机
110，所述压气机在图1中未详细说明，然而原则上构成用于压缩被蒸发的工作液体并且将其作为被压缩的蒸汽112导入到冷凝器空间104中。冷凝器空间还向外通过冷凝器壁114限界。冷凝器壁114与冷凝器底部106一样固定在蒸发器底部108上。特别地，在如下区域中确定冷凝器底部106的尺寸，所述区域形成通向蒸发器底部108的
接口，使得冷凝器底部在图1中示出的实施例中完全地由冷凝器空间壁114围绕。这表示：冷凝器空间，如在图1中所示出的那样，延伸直至蒸发器底部，并且蒸发器空间同时向上延伸非常远，通常近似延伸穿过几乎整个冷凝器空间104。
[0056] 冷凝器和蒸发器的这种“交错的”或者彼此接合的设置提供尤其高的热泵效率从而允许热泵的尤其紧凑的构型，这种设置的特征在于，冷凝器底部与蒸发器底部连接。在数量级上将例如呈柱形形状的热泵的尺寸确定为，使得冷凝器壁114表现为圆柱体，所述圆柱体具有在30cm和90cm之间的直径以及在40cm和100cm之间的高度。然而，尺寸确定能够根据热泵的所需要的功率等级来选择，但是优选在所提到的尺寸中进行。由此实现非常紧凑的构型，所述构型还可简单且低成本地制造，因为如果蒸发器底部根据本发明的优选的实施例如下设计：所述蒸发器底部包括所有液体导入管路和导出管路从而不需要侧面或上面的液体导入管路和导出管路，那么尤其对于几乎处于真空下的蒸发器空间而言能够毫无问题地减少接口的数量。
[0057] 此外应指出的是，热泵的运行方向如在图1中所示出的那样。这表示：蒸发器底部在运行时限定热泵的下部部段，然而除了与其它热泵的连接管路或通向相应的泵单元的连接管路。这表示：在运行时在蒸发器空间中所产生的蒸汽上升并且通过
马达转向并且从上向下馈入到冷凝器空间中，并且冷凝器液体从下向上引导，并且随后从上方输送到冷凝器空间中并且接着在冷凝器空间中从上向下流动，例如通过各个液滴或者通过小的液体流，以便为了冷凝目的与优选横向输送的被压缩的蒸汽进行反应。
[0058] 蒸发器几乎完全地或者甚至完全地设置在冷凝器内部的这种彼此“交错的”设置实现了热泵的具有最佳的空间利用的非常有效的实施方案。在冷凝器空间延伸至蒸发器底部之后，冷凝器空间在热泵的整个“高度”内构成或者至少在热泵的主要部段内构成。然而，蒸发器空间同时也是尽可能大的，因为所述蒸发器空间同样近似几乎在热泵的整个高度上延伸。相对于蒸发器设置在冷凝器下方的这种设置，通过彼此交错的设置最佳地利用空间。这一方面实现热泵的尤其有效的运行，而另一方面实现尤其节省空间并且紧凑的构造，因为不仅蒸发器而且液化器在整个高度上延伸。由此虽然蒸发器空间还有液化器空间的“厚度”减小。然而已经发现，在冷凝器内部渐缩的蒸发器空间的“厚度”减小是没有问题的，因为主要蒸发在下部区域中发生，在该处蒸发器空间近似填满可用的整个体积。另一方面，冷凝器空间尤其在下部区域中、即在蒸发器空间近似填满整个可用区域之处的厚度减小是不重要的，因为主要冷凝在上方发生，即在蒸发器空间已经相对薄从而留下足够的空间给冷凝器空间之处发生。由此，彼此交错的设置基于如下是最佳的：在功能空间也需要大的体积的地方给每个所述功能空间提供大的体积。蒸发器空间在下方具有大的体积，而冷凝器空间在上方具有大的体积。尽管如此，相对于这两个功能元件重叠地设置的热泵，例如在WO
2014072239 A1中这种情况，相应小的体积也有助于效率提高，所述相应小的体积针对每个功能空间保留在如下部位，在所述部位另一功能空间具有大的体积。
[0059] 在优选的实施例中，压缩机设置在冷凝器空间的上侧上，使得被压缩的蒸汽一方面通过压缩机转向并且同时馈入到冷凝器空间的边缘间隙中。由此以尤其高的效率实现冷凝，因为实现蒸汽相对于向下流的冷凝器液体的横流方向。这种具有横流的冷凝尤其在上部区域中是有效的并且在下部区域中不再需要特别大的区域，以便尽管如此仍允许抵达该区域的蒸汽颗粒的冷凝，其中在所述上部区域处蒸发器空间是大的，在所述下部区域处冷凝器空间为了蒸发器空间是小的。
[0060] 与冷凝器底部连接的蒸发器底部优选构成为，使得所述蒸发器底部容纳冷凝器入流部和出流部以及蒸发器入流部和出流部，其中在蒸发器中或者在冷凝器中附加地还能够存在用于
传感器的特定的穿引部。由此实现：不需要用于使冷凝器入流部和出流部的管路穿过近似处于真空下的蒸发器的穿引部。由此，整个热泵是不那么容易发生故障的，因为穿过蒸发器的每个穿引部都会显示出
泄漏的可能性。为此，在存在冷凝器入流部和出流部的部位处，冷凝器底部设有相应的留空部，从而使得冷凝器输送/导出装置不在通过冷凝器底部限定的蒸发器空间中伸展。
[0061] 冷凝器空间通过冷凝器壁限界，所述冷凝器壁同样可安置在蒸发器底部上。由此，蒸发器底部具有不仅用于冷凝器壁而且用于冷凝器底部的接口，并且附加地具有不仅用于蒸发器而且用于液化器的所有液体引入装置。
[0062] 在特定的实施方案中，蒸发器底部构成为，具有用于各个引入装置的连接接管，所述连接接管具有如下横截面，所述横截面与蒸发器底部的另一侧上的开口的横截面不同。各个连接接管的形状因此构成为，使得所述形状或横截面形状在连接接管的长度上改变，然而对于流动速度起作用的管直径以±10％的公差近似相同。由此防止：因流过连接接管的水开始汽蚀。由此，由于通过连接接管的造型而良好获得的流动比保证：能够使相应的管道/管路尽可能短，这又有助于整个热泵的紧凑的构型。
[0063] 在蒸发器底部的一个具体的实施方式中，冷凝器入流部近似以“眼镜”的形状划分为两部分的或者多部分的流。由此可行的是，冷凝器中的冷凝器液体在冷凝器上部段处在两个或多个点处同时馈入。由此实现强的并且同时尤其均匀的、从上向下的冷凝器流，所述冷凝器流使得能够实现同样从上方导入到冷凝器中的蒸汽的高效冷凝。
[0064] 在蒸发器底部中能够同样设有用于冷凝器水的另一小的确定尺寸的引入装置，以便将软管与其连接，所述软管将
冷却液体输送给热泵的压缩机马达，其中为了冷却不使用冷的、输送给蒸发器的液体，而是使用较热的、输送给冷凝器的液体来冷却热泵的马达，然而所述较热的液体在通常的运行状态中仍然是足够冷的。
[0065] 蒸发器底部的特征在于，所述蒸发器底部具有组合功能性。一方面，所述蒸发器底部保证：冷凝器导入管路不必引导穿过处于非常低的压力下的蒸发器。另一方面，所述蒸发器底部显示出向外的接口，所述接口优选具有圆形形状，因为在圆形形状中保留尽可能多的蒸发器面。所有导入管路和导出管路被引导穿过所述一个蒸发器底部并且从该处要么进入到蒸发器空间中要么进入到冷凝器空间中。特别地，由
注塑成型件制造蒸发器底部是尤其有利的，因为在注塑成型件中能够容易且低成本地构成入流/出流接管的有利的、相对复杂的造型。另一方面，由于蒸发器底部构成为能够良好接近的
工件，所以能够毫无问题地实现的是，制造具有足够的结构
稳定性的蒸发器底部，由此所述蒸发器底部尤其能够容易地承受住低的蒸发器压力。
[0066] 在本
申请中，相同的附图标记涉及相同的或者起相同作用的元件，其中并非所有附图标记都在所有附图中重新说明，如果它们重复的话。
[0067] 图2A示出具有热泵单元的热泵系统，所述热泵单元包括至少一个热泵级200，其中至少一个热泵级200具有蒸发器202、压缩机204和液化器206。此外，在待冷却的一侧上设有第一换热器212。除此之外，在待增温的一侧上设有第二换热器214。热泵系统除此之外包括第一泵208和第二泵210，所述第一泵与第一换热器212耦联，所述第二泵与第二换热器214耦联。热泵系统具有运行位置，即如下位置，在所述位置中所述热泵系统正常地运行。该运行位置如在图2A中所示出的。在运行位置中，第一泵208和第二泵210设置在第一换热器212和第二换热器214的上方。除此之外，包括至少一个热泵级200的热泵单元设置在第一泵208和第二泵210的上方。
[0068] 第一热泵级212包括入流部240和出流部241。入流部240和出流部241与热泵单元耦联。在热泵单元仅具有唯一的热泵级的执行情况中，如示例性地在图2A的200中所示出的那样，经由泵208进入到换热器212中的入流部240经由泵208上游的管路208和泵208下游的管路230与蒸发器出流部220耦联。除此之外，离开换热器212的出流部241经由管路234与蒸发器202的蒸发器入流部222耦联。除此之外，冷凝器或液化器206的冷凝器出流部224经由泵210和管236与进入第二换热器214中的入流部242耦联。此外，第二换热器214的出流部243经由管与液化器206的冷凝器或液化器入流部226耦联。然而应指出的是，管228、232、
234、238也能够与其它元件耦联，尤其当热泵单元并非仅具有一个级208而是具有两个级时，如示例性地在图3A、3B、4A、5、6A至6D中所示。然而，应指出的是，热泵单元具有任意数量的级，即例如除了两个级外还能够包括三个级、四个级、五个级等。
[0069] 在图2A中所示出的实施例中，第一换热器的入流部和出流部在运行位置竖直地设置，或者至少相对于竖直线以小于45°的
角度设置。此外，泵208的抽吸侧经由管228与热泵单元耦联并且在此示例性地与蒸发器出流部220耦联。此外应指出的是，在管路228中恰好如在管路234中那样，如通过箭头所示出的，在运行时工作液体流从上向下流动。相应地，进入第二换热器中的入流部242和离开第二换热器的出流部243与管234、236、238连接，更确切地说，与连接在其间的泵208或210连接。这些管也尽可能竖直地设置并且在任何情况下都以小于45°的角度设置。由此，实现热泵系统的并且尤其热泵系统的各个部件的最佳的定向，因为尤其泵208、210的抽吸侧分别设置在尽可能竖直的下行管228或234中。由此在相应的泵上游存在最佳的动压，使得泵208、210在没有汽蚀或者仅在有非常小的汽蚀的情况下工作。
[0070] 除此之外，优选的是，换热器212、214平放地设置。这具有如下优点：在填充所述系统时，在换热器中不出现空气夹杂，因此使得换热器是自排气的。平放还表示，换热器是方形的，从而具有如下基面，所述基面在面积方面小于侧面。换热器212和换热器214由此具有长形的形状，其中长方体的较长的侧平放地设置，也就是说，水平地或者相对于水平线以小于45°的角度设置。
[0071] 此外，应指出的是，这两个泵208、210与距离热泵单元处的连接点相比距离第一换热器或第二换热器214更近地设置。这表示：管228比管230长，并且管234也比管236长。
[0072] 此外，热泵单元构成为，使得热泵级的蒸发器或液化器与第一换热器或第二换热器连接的至少一个入口或者出口设置为，使得所述入口或出口在运行位置中竖直向下或者相对于离开热泵级的竖直线以小于45°的角度离开热泵级。出口220、234或入口222、226垂直地绘制出，其中这些位置是优选的。除此之外，热泵级200优选以交错的设置方式构成，如也根据图1所描述的那样，也就是说，蒸汽输送通道250在相应的冷凝器中延伸，其中蒸汽穿过所述蒸汽输送通道从蒸发器202引导至压缩机204。除此之外，热泵级200优选以交错的设置方式构成，如根据图1所描述的那样，也就是说，蒸汽输送通道250延伸穿过液化器206，其中蒸汽穿过所述蒸汽输送通道从蒸发器202引导至压缩机204。除此之外，在压缩机204和冷凝器206之间的蒸汽输送通道安置在液化器206上方，所述蒸汽输送通道表示为251。
[0073] 此外，液化器204，如在图2A中所示出的那样，同样设置为，使得所述液化器在液化器206上方延伸，使得在关闭状态中工作液体由于重力远离压缩机流动。也就是说，当热泵200不工作时，压缩机处于干燥状态中，这通过如下方式发生：压缩机马达204被关断。
[0074] 除此之外，应指出的是，优选使用水作为工作介质，其中至少一个热泵级构成用于，保持如下压力，在所述压力中水能够在低于50℃的温度中蒸发。特别地，在两级的设置中，还可参照图3A、3B、4A、6A至6D和5，在第一热泵级中的蒸发例如在20℃至30℃的温度中发生，而在第二热泵级中的蒸发例如在40℃和50℃之间的温度中发生。然而，根据执行情况，所述温度能够是更低的，如示例性地根据图8或图7C所示出的那样。
[0075] 优选地，整个热泵系统安装在承载支架上，所述承载支架未示出。特别地，第一和第二换热器212、214在下方固定在承载支架上。除此之外，第一泵和第二泵通过泵保持器彼此连接并且作为泵模块在第一和第二换热器212、214上方固定在承载支架上。至少一个热泵级于是设置在泵承载件上方。
[0076] 在优选的实施方式中，热泵系统构成有两个级并且具有小于2.50m的高度、小于2m的宽度和小于1m的深度。
[0077] 图2A示出第一方面，其中热泵系统以设置在下端部处的方式具有换热器。
[0078] 而图2B示出第二方面，其中泵完全设置在下方，并且在第二方面的优选的执行情况中，换热器212、214直立地设置和/或设置在泵旁边。特别地，根据图2B中的第二方面示出热泵系统，所述热泵系统具有热泵级200，所述热泵级具有第一压缩机204、第一液化器206和第一蒸发器202。除此之外，如也在图2A中所示出的那样，设有膨胀机构207，以便实现液化器206和蒸发器202之间的液体均衡。除此之外，第一换热器212和第二换热器214与待冷却的侧或待增温的侧相关联。除此之外，设有第一泵208和第二泵210，其中第一泵208与第一换热器212耦联，并且其中第二泵210与第二换热器214耦联。热泵系统再次具有如下运行位置，所述位置如示意性地在图2B中所示出的那样。
[0079] 第一和第二泵在运行位置中在热泵单元200的下方设置在热泵系统的下端部上。除此之外，在运行位置中，第一换热器和第二换热器同样在热泵单元下方设置在泵208、210旁边的下端部上，如示意性地在图2B中所示出的那样。特别地，第一泵208和第二泵210设置为，使得相应的泵的泵方向在运行位置中水平地伸展或者至多与水平线偏差±45°。除此之外，这两个换热器212、214或这两个换热器212、214中的至少一个直立地设置，其中第一或第二换热器212、214的第一接口240、242与相应的泵208、210的泵侧耦联，并且其中第一或第二换热器212或214的第二接口241、243设置在相应的换热器的相应的接口240、242的上方。换言之，换热器212设置为，使得表示第一换热器212的出流部的第二接口241沿着运行方向设置在第一接口240上方，所述第一接口表示入流部。相应地，在第二换热器214中，出流部，即第二接口243，沿着运行方向设置在第二换热器214的入流部242或第一接口242上方。直立的设置是有利的，因为由此在填充换热器时避免空气夹杂。除此之外，通过换热器的直立的位置，管连接部并且尤其管232或238相对于平放的设置是更短的。这是因为，换热器的延伸部在一定程度上已经作为连接管使用。也就是说，换热器不仅用作为换热器元件，也用作为连接管路。
[0080] 除此之外，泵尽可能设置在下方，更确切地说，优选水平地设置，使得在泵的抽吸侧上游的所需要的动压通过泵上游的最大长度的竖直管在整个热泵系统的预设的高度中容易地实现，以便避免泵汽蚀。此外，第一管228包括弯曲部，蒸发器输出端220通过所述第一管与泵208的抽吸侧耦联，其中优选的是，弯曲部与距离蒸发器输出端220相比设置为距离泵206的抽吸侧更近。相应地，从冷凝器输出端224至泵210的抽吸侧的第二管234中的弯曲部与距离冷凝器输出端224相比设置为距离泵更近，以便具有尽可能长的竖直路段，通过所述竖直路段实现必要的动压，也就是说，通过所述竖直路段，下落的工作介质已经获得动能的良好推动。
[0081] 图3A示出热泵系统的第三方面，其中第三级的热泵系统能够具有泵或者换热器的任意设置，然而，其中也如将根据图3B、4A、5所描述的那样，优选的是，使用根据第一方面的设置。然而，替选地，也能够使用根据第二方面的设置，也就是说，具有尽可能下部地设置的泵和优选直立的换热器。
[0082] 特别地，热泵系统如在图3A中所示出的那样是热泵级200，也就是说，具有第一蒸发器202、第一压缩机204和第一液化器206的级n+1，其中一旦压缩机204经由蒸汽通道251与液化器206耦联，那么蒸发器202经由蒸汽通道250与压缩机204耦联。优选地，再次使用交错的设置，然而也能够在热泵级200中使用任意的设置。进入蒸发器202的输入端222和离开蒸发器202的输出端220根据执行情况要么与待冷却的区域连接，要么与通向待冷却的区域的换热器连接，例如换热器212，要么与另一设置在上级的热泵级连接，即例如热泵级n，其中n是大于或等于零的整数。
[0083] 除此之外，图3A中的热泵系统包括另一热泵级300，也就是说，具有第二蒸发器302、第二压缩机304和第二液化器306的级n+2。特别地，第一液化器的输出端224经由连接管路332与第二蒸发器320的蒸发器输入端322连接。另一热泵级300的蒸发器302的输出端
320能够根据执行情况与进入第一热泵级200的液化器206中的入口连接，如通过虚线的连接管路334所示出的那样。然而，蒸发器302的输出端320也能够如仍根据图4A、6A至6D和5所示出的那样与可控的路径模块连接，以便实现替选的执行情况。然而，通常基于第一热泵级的液化器输出端224与另一热泵级的蒸发器输入端322的固定连接实现级联连接。
[0084] 该级联连接保证：每个热泵级必须以尽可能低的温度差距来工作，也就是说，以被增温的工作液体和被冷却的工作液体之间的尽可能小的差来工作。通过依次连接，也就是说，通过这种热泵级的级联连接，由此实现：尽管如此仍实现足够大的总差距。由此，总差距划分成多个单一差距。级联连接尤其是特别有利的，因为由此能够明显更有效地工作。对于分别必须实现较小的温度差距的两个级而言压缩机功率的消耗与用于唯一的热泵级的压缩机功率相比是更小的，所述唯一的热泵级必须实现大的温度差距。此外，在两个级联连接的级的情况下，对各个部件的要求在技术方面是更低的。
[0085] 如在图3A中所示出的那样，另一热泵级300的液化器306的液化器输出端324能够与待增温的区域耦联，如例如参照图3B根据换热器214所示出的那样。然而，替选地，第二热泵级的液化器306的输出端324再次经由连接管与另一热泵级的蒸发器耦联，所述另一热泵级即(n+3)热泵级。图3A由此根据执行情况示出例如四个热泵级的级联连接，当采用n＝1时。然而，如果n采用任意值，那么图3A示出任意多个热泵级的级联连接，其中尤其详细说明以200表示的热泵级(n+1)和以(n+2)表示的另一热泵级300的级联连接，而n热泵级正如(n+3)热泵级那样也能够不构成为热泵级，而是分别构成为换热器或待冷却或待增温的区域。
[0086] 优选地，如例如在图3B中所示出的那样，第一热泵级200的液化器设置在第二热泵级的蒸发器302上方，使得工作液体由于重力流动穿过连接管路332。特别地，在图3B中示出的各个热泵级的特殊的执行情况中，液化器无论如何都设置在蒸发器的上方。这种执行情况是尤其有利的，因为即使在彼此对齐的热泵级中液体也已经从第一级的液化器穿过连接管路332流到第二级的蒸发器中。然而，附加地优选的是，实现高度差，所述高度差包括第一级的上棱边和第二级的上棱边之间的至少5cm。然而，这种在图3B中以340示出的尺寸，优选为20cm，因为随后对于所描述的执行情况而言从第一级200至第二级300的最佳的水管路经由连接管路332发生。由此还实现：在连接管路332中不需要专门的泵。该泵因此被省去。仅需要中间回路泵330，以便使工作液体从第二级300的蒸发器的输出端320返回到第一级的冷凝器，即，将工作液体带到输入端226中，所述第二级与第一级相比更低地设置。对此，输出端320经由管路334与泵330的抽吸侧连接。泵330的泵侧经由管336与冷凝器的输入端226连接。这两个级的在图3B中示出的级联对应于具有连接部334的图3A。优选地，中间回路泵330以及这两个外部的泵208和210设置在下部，因为随后也能够在中间回路管路334中防止汽蚀，因为由于中间回路泵330在下行管334中的放置实现泵的足够的动压。
[0087] 虽然在图3B中示出根据第一方面的配置，也就是说，换热器212、214设置在泵208、210和330下方，但是也能够使用泵208、210在换热器212、214旁边的设置，如根据第二方面所描述的那样。
[0088] 如在图3B中所示出的那样，第一级包括膨胀元件207而第二级包括膨胀元件307。然而，因为工作液体无论如何都是经由连接管路332离开第一级的液化器206，所以膨胀元件207是不必要的。相反，优选使用下部的级中的膨胀元件307。因此，在一个实施例中，第一级能够不构造有膨胀元件，并且仅在第二级中设有膨胀元件307。然而，因为优选所有级相同地构造，所以也在热泵级200中设有膨胀机构207。如果这样执行以便辅助泡核
沸腾，那么尽管存在膨胀元件207可能不将液化的工作液体而是仅将被增温的蒸汽引导到蒸发器中的事实，但所述膨胀元件同样是有用的。
[0089] 尽管如此，已经证实，在图3B中所示出的设置中工作液体在第二热泵级300的蒸发器302中聚集。因此，如在图5中所示出的那样，实行如下措施，以便将出自第二热泵级300的蒸发器302的工作液体送入到第一级200的蒸发器回路中。为此，在第二热泵级的第二蒸发器302中设置溢流装置502，以便自第二蒸发器302中的预先限定的最大工作液体液位起导走工作液体。此外，设有液体管路504、506、508，所述液体管路一方面与溢流装置502耦联，而所述液体管路另一方面与耦联部位512处的第一泵208的抽吸侧耦联。在耦联部位512处存在
减压器510，所述减压器优选构成为伯努利减压器，也就是说，构成为管或软管狭窄部位。液体管路包括第一连接部段504、U形部段506和第二连接部段508。优选地，U形部段506在运行位置中具有如下竖直高度，所述竖直高度至少等于5cm并且优选为15cm。由此，获得自调控系统，所述自调控系统在没有泵的情况下工作。在下部的容器300的蒸发器302中的水位过高时，工作液体经由连接管路504流动到U形管506中。U形管经由连接管路508在减压器处的耦联部位512处与泵208的抽吸侧耦联。通过泵上游由于狭窄部位510而提高的流动速度，能够接收出自U形管506的压力和水。在U形管中出现稳定的水位，所述水位满足泵上游在狭窄部位中的压力和较低的容器的蒸发器中的压力。然而，U形管506同时是蒸汽屏障，使得没有蒸汽能够从蒸发器302进入到泵208的抽吸侧中。膨胀元件207或307优选同样构成为溢流装置，以便在超出相应的液化器中的预定的液位时将工作液体送入到相应的蒸发器中。由此，自动地，即无需耗费并且无需泵但自调控地设定所有容器的填充水平，即这两个热泵级中的所有液化器和蒸发器中的填充水平。
[0090] 这是尤其有利的，因为由此热泵级能够根据运行模式进入运行或者不运行。
[0091] 图4A和5已经示出由于上部的2×2路开关421和下部的2×2路开关422而可控的路径模块的细节视图。图4B示出可控的路径模块420的一般执行情况，所述路径模块能够通过这两个串联连接的2×2路开关421和422执行，然而其也能够以替选方案执行。
[0092] 图4B的可控的路径模块420与控制装置430耦联，以便通过该控制装置经由控制线路431进行控制。所述控制装置接收传感器
信号432作为
输入信号，并且在输出侧提供泵
控制信号436和/或压缩机马达控制信号434。压缩机马达控制信号434引导至压缩机马达204、304，例如在图4A中所示出的那样，并且泵控制信号436引导至泵208、210、330。然而，根据执行情况，泵208、210能够固定地构成，也就是不可控地构成，因为它们无论如何都在根据图
7A、7B所描述的运行模式中的每个运行模式中运转。因此，仅中间回路泵330能够通过泵控制信号436控制。
[0093] 可控的路径模块420包括第一输入端401、第二输入端402和第三输入端403。如例如在图4A中所示出的那样，第一输入端401与第一换热器212的出流部241连接。除此之外，可控的路径模块的第二输入端402与第二换热器214的回流部或出流部243连接。除此之外，可控的路径模块420的第三输入端403与中间回路泵330的泵侧连接。
[0094] 可控的路径模块420的第一输出端411与进入第一热泵级200中的输入端222耦联。可控的路径模块420的第二输出端412与进入第一热泵级的液化器206中的输入端226耦联。
除此之外，可控的路径模块420的第三输出端413与进入第二热泵级300的液化器306中的输入端326连接。
[0095] 不同的通过可控的路径模块420实现的输入/输出连接装置在图4C中示出。
[0096] 在一个模式中，即高功率模式(HLM)中，第一输入端401与第一输出端411连接。此外，第二输入端402与第三输出端413连接。除此之外，第三输入端403与第二输出端412连接，如在图4C的行451中所示出的那样。
[0097] 在仅第一级工作而第二级不工作、也就是说第二级300的压缩机马达304被切断的中等功率模式(MLM)中，第一输入端401与第一输出端411连接。此外，第二输入端402与第二输出端412连接。除此之外，第三输入端403与第三输出端413连接，如在行452中所示出的那样。行453示出自由冷却模式，在所述自由冷却模式中第一输入端与第二输出端连接，即输入端401与输出端412连接。除此之外，第二输入端402与第一输出端411连接。最后，第三输入端403与第三输出端413连接。
[0098] 在行454中所示出的低功率模式(NLM)中，第一输入端401与第三输出端413连接。除此之外，第二输入端402与第一输出端411连接。最后，第三输入端403与第二输出端412连接。
[0099] 优选地，可控的路径模块通过两个串联设置的2路开关421和422来执行，如例如在图4A中所示出的那样，或者也如在图6A至6D中所示出的那样。在这种情况下，第一2路开关421具有第一输入端401、第二输入端402、第一输出端411和第二输出端414，所述第一2路开关经由中间连接部406与第二2路开关422的输入端404耦联。2路开关具有作为附加的输入端的第三输入端403和作为输出端的第二输出端41以及同样作为输出端的第三输出端413。
[0100] 这两个2×2路开关421的位置在图7B中以表的形式示出。图6A示出开关421、422在高功率模式(HLM)中的这两个位置。这对应于图7B中的第一行。图6B示出这两个开关在中等功率模式中的位置。上部的开关421在中等功率模式中与在高功率模式中正好相同。仅下部的开关422被切换。在图6C中示出的自由冷却模式中，下部的开关与在中等功率模式中相同。仅上部的开关被切换。最后，在低功率模式中，相对于自由冷却模式，下部的开关422被切换，而上部的开关在低功率模式中与其在自由冷却模式中的位置相同。由此保证：总是仅一个开关必须从相邻的模式切换到下一个模式，而另一开关能够停在其位置中。这简化了从一个运行模式到下一个运行模式的整个切换措施。
[0101] 图7A示出各个压缩机马达和泵在不同的模式中的启用情况。在所有模式中第一泵208和第二泵210是工作的。中间回路泵在高功率模式、中等功率模式和自由冷却模式中工作，然而在低功率模式中是不工作的。
[0102] 第一级的压缩机马达204在高功率模式中、在中等功率模式中并且在自由冷却模式中工作，而在低功率模式中不工作。除此之外，第二级的压缩机马达仅在高功率模式中是工作的，然而在中等功率模式中、在自由冷却模式中并且在低功率模式中是不工作的。
[0103] 应指出，图4A示出低功率模式，在所述低功率模式中，这两个马达204、304不工作，而在低功率模式中中间回路泵330也是工作的。而图3B示出一定程度固定耦联的高功率模式，其中两个马达和所有泵都是工作的。图5又示出高功率模式，其中开关位置使得恰好获得根据图3B的配置。
[0104] 图6A和6C还示出不同的温度传感器。传感器602测量第一换热器212的输出端处的温度，即从待冷却的侧回流的回流部处的温度。第二传感器604测量待增温的侧的回流部处的温度，即从第二换热器214回流的回流部处的温度。此外，另一温度传感器606测量第一级的蒸发器的输出端220处的温度，其中该温度通常是最冷的温度。除此之外，设有另一温度传感器608，所述另一温度传感器测量连接管路332中的温度，即第一级的冷凝器的输出端处的温度，所述输出端在另一附图中以224表示。除此之外，温度传感器610测量第二级300的蒸发器的输出端处的温度，即例如图3B的输出端320处的温度。
[0105] 最后，温度传感器612测量第二级300的液化器306的输出端324处的温度，其中该温度在全功率模式中是系统中最热的温度。
[0106] 接下来参照图7C和7D探讨热泵系统的不同的级或运行模式，例如根据图6A至6D所示出的那样，以及也如根据其它附图所示出的那样。
[0107] DE 10 2012 208 174 A1公开了一种具有自由冷却模式的热泵。在自由冷却模式中，蒸发器入口与从待增温的区域回流的回流部连接。此外，液化器入口与待冷却的区域的回流部连接。通过自由冷却模式已经实现显著的效率提高，更确切地说，尤其针对小于例如22℃的外部温度。
[0108] 该自由冷却模式或(FKM)在图4C中的行453中示出并且尤其在图6C中示出。因此，尤其冷侧的换热器的输出端与进入第一级的冷凝器中的输入端连接。除此之外，离开热侧的换热器214的输出端与第一级的蒸发器输入端耦联，并且进入热侧的换热器214中的输入端与第二级300的冷凝器出流部连接。然而第二级是不工作的，使得图6C的冷凝器出流部338例如与冷凝器入流部413具有相同的温度。除此之外，第二级的蒸发器出流部334也与第二级的冷凝器入流部413具有相同的温度，使得第二级300在热力学方面在一定程度上是“
短路”的。虽然压缩机马达不工作，然而该级由工作液体穿流。第二级因此始终用作为基础结构，然而由于被切断的压缩机马达是不工作的。
[0109] 如果此时例如要从中等功率模式转换到高功率模式中，即从第二级不工作而第一级工作的模式转换到这两个级都工作的模式中，那么优选的是，首先让压缩机马达在特定的时间运转一次，所述特定的时间例如大于一分钟并且优选为5分钟，在此之前开关422从在图6B中示出的开关位置转换到在图6A中示出的开关位置中。
[0110] 根据一个方面的热泵包括蒸发器以及液化器，所述蒸发器具有蒸发器入口和蒸发器出口，所述液化器具有液化器入口和液化器出口。除此之外，设有转换装置，以便使热泵在一个运行模式或另一运行模式中运行。在所述一个运行模式，即低功率模式中，热泵通过如下方式被完全跨接：待冷却的区域的回流部直接与待增温的区域的进流部连接。除此之外，在该跨接模式或低功率模式中，待增温的区域的回流部与待冷却的区域的进流部连接。通常，蒸发器与待冷却的区域相关联而液化器与待增温的区域相关联。
[0111] 然而，在跨接模式中，蒸发器不与待冷却的区域连接，并且此外液化器也不与待冷却的区域连接，而是这两个区域在一定程度上“短路”。而在第二替选的运行模式中，热泵不被跨接，而是在仍相对低的温度下通常在自由冷却模式中运行，或者在正常模式中借助于一个或两个级运行。在自由冷却模式中，转换装置构成用于将待冷却的区域的回流部与液化器入口连接，以及用于将待增温的区域的回流部与蒸发器入口连接。而转化装置在正常模式中运行，以便将待冷却的区域的回流部与蒸发器入口连接并且将待增温的区域的回流部与液化器入口连接。
[0112] 根据实施方式，在热泵的输出端上，即在液化器侧，或者在热泵的输入端上，即在蒸发器侧，能够设有换热器，以便使内部的热泵回路与外部的回路关于液体解耦。在这种情况下，蒸发器入口是换热器的入口，所述入口与蒸发器耦联。除此之外，在这种情况下，蒸发器出口是换热器的出口，所述出口又与蒸发器固定耦联。
[0113] 与此类似，在液化器侧上液化器出口是换热器出口并且液化器入口是换热器入口，更确切地说，在换热器的不与实际的液化器固定耦联的侧上。
[0114] 然而，替选地，热泵能够在没有
输入侧或输出侧的换热器的情况下运行。于是，例如能够在进入待冷却的区域中的输入端处或者在进入待增温的区域中的输入端处分别设置换热器，所述换热器于是包括通向待冷却的区域或通向待增温的区域的回流部或进流部。
[0115] 在优选的实施例中，热泵用于进行冷却，以至于待冷却的区域例如是
建筑物的房间、计算机室或者一般是冷却室，而待增温的区域例如是建筑物的房顶或者类似部位，在所述部位处能够放置有散
热机构，以便将热量导出给周围环境。然而，如果热泵替选于此用于进行加热，那么待冷却的区域是如下环境，应当从所述环境中提取热量并且待增温的区域是“有用的应用”，即例如建筑物、房屋或者待
调温的空间的内部。
[0116] 热泵由此能够或者从跨接模式转换到自由冷却模式中，或者如果未构成这种自由冷却模式就转换到正常模式中。
[0117] 通常，热泵因如下原因是有利的：当存在例如小于16℃的外部温度时，所述热泵尤其有效，这至少在远离赤道的南半球和北半球常常是这种情况。
[0118] 由此实现：关于可以进行直接冷却的外部温度，热泵能够完全不运行。在热泵具有位于蒸发器和液化器之间的径流式压气机的情况下，径向
叶轮能够停止，并且不必再将能量投入到热泵中。然而，替选地，热泵还能够在待机模式等中运行，然而因为其仅是待机模式，其仅带来小的
电流消耗。特别地，在无阀的热泵中，如其优选被使用的那样，相对于自由冷却模式，能够通过完全地跨接热泵而避免热短路。
[0119] 除此之外，优选的是，转换装置在第一运行模式中，即在低功率模式或跨接模式中完全地将待冷却的区域的回流部或待冷却的区域的进流部与蒸发器分开，使得不再存在在蒸发器的入口或出口和待冷却的区域之间的液体连接。这种完全的分开在液化器侧上同样是有利的。
[0120] 在执行时，设有温度传感器装置，所述温度传感器装置检测关于蒸发器的温度或关于液化器的第二温度。此外，热泵具有控制装置，所述控制装置与温度传感器装置耦联，并且构成用于根据一个或多个在热泵中所检测到的
温度控制转换装置，使得转换装置从第一运行模式转换到第二运行模式或者相反。转换装置的执行能够通过输入开关和输出开关来执行，所述输入开关和所述输出开关分别包括四个输入端和四个输出端，并且是可根据模式切换的。然而，替选地，转换装置也能够通过多个单独的级联地设置的转换器执行，所述转换器分别具有一个输入端和两个输出端。
[0121] 此外，用于将跨接管路与进入待增温的区域中的进流部耦联的耦联元件或者用于将跨接管路与进入待冷却的区域中的进流部耦联的耦联器，能够构成为简单的三连接组合，也就是说，构成为液体加和器。然而，在执行时优选的是，为了获得最佳的解耦，耦联器同样构成为转换器或集成在输入开关或输出开关中。
[0122] 除此之外，使用蒸发器侧上的第一温度传感器作为专用的温度传感器，并且使用液化器侧上的第二温度传感器作为第二温度传感器，其中更直接的测量是优选的。蒸发器侧的测量尤其用于，实行温度提升器的，即第一和/或第二级的例如压气机的转速控制，而液化器侧的测量或者还有环境温度测量用于执行模式控制，也就是说，用于当温度不再处于非常冷的温度范围中而是出于中等冷的温度范围时，将热泵例如从跨接模式转换到自由冷却模式中。然而，如果温度位于更高，即位于热的温度范围中，那么转换装置将热泵带入到具有第一工作的级或者具有第二工作的级的正常模式中。
[0123] 然而，在两级的热泵中，在对应于中等功率模式的该正常模式中，仅第一级是工作的，而第二级尚未工作，也就是说，未供给有电流从而不需要能量。仅当温度继续提高，更确切地说，在非常热的范围中，那么除了第一热泵级之外或除了第一压力级之外第二压力级也工作，所述第二压力级又具有蒸发器、通常呈径流式压气机形式的温度提升器和液化器。第二压力级能够串联地或者并联地或者串联/并联地与第一压力级连接。
[0124] 为了保证在跨接模式中，即当外部温度已经相对冷时，外部的寒冷不完全地进入热泵系统中并且除此之外进入待冷却的区域中，也就是说，会使待冷却的空间比其原本所应当有的情况更冷，优选的是，根据在进入待冷却的区域中的进流部处的或者在待冷却的区域的回流部处的传感器信号提供如下控制信号，所述控制信号能够由安置在热泵外部的散热机构使用，以便控制散热，也就是说，当温度过冷时，减少散热。散热机构例如是液体/空气换热器，具有用于循环进入待增温的区域中的液体的泵。此外，散热机构能够具有
风机，以便将空气运输到空气换热器中。附加地或者替选地，也能够设有三路混合器，以便部分地或者完全地使空气换热器短路。与进入待冷却的区域中的进流部相关地，散热机构，即例如泵、风机或者三路混合器被控制，以便不断降低散热，由此保持温度水平，更确切地说，保持热泵系统中和待冷却的区域中的温度水平，所述温度水平在这种情况下能够位于外部温度水平之上，然而其中所述进流部在该跨接模式中不与蒸发器出口连接，而是与离开待增温的区域的回流部连接。由此，如果外部温度过冷，废热甚至能够用于加热“过冷的”空间。
[0125] 在另一方面中，将热泵的整体控制实行为，使得根据蒸发器侧上的温度传感器的温度传感器
输出信号实行热泵的“精控”，也就是说，在不同的模式中的，即例如在自由冷却模式、具有第一级的正常模式和具有第二级的正常模式中的转速控制和在跨接模式中对散热机构的控制，而根据液化器侧上的温度传感器的温度传感器输出信号实行模式转换作为粗控。也就是说，由此仅根据液化器侧的温度传感器实行从跨接模式(或者NLM)到自由冷却模式(或者FKM)中和/或到正常模式(MLM或者HLM)的运行模式转换，其中关于决定是否进行转换，不采用蒸发器侧的温度输出信号。然而，对于径流式压缩机的转速控制而言或者对于散热机构的控制而言，再次仅使用蒸发器侧的温度输出信号，然而不使用液化器侧的传感器输出信号。
[0126] 应指出的是，本发明的不同的方面能够彼此不相关地使用，所述不同的方面关于设置和两级性，以及关于跨接模式的使用、在跨接模式或自由冷却模式中对散热机构的控制和在自由冷却模式或正常的运行模式中对径流式压缩机的控制，或者关于两个传感器的使用，其中一个传感器用于进行运行模式转换而另一个传感器用于进行精控。然而，这些方面也能够成对地组合或者以更大组组合或者也能够组合在一起。
[0127] 图7A至7D示出关于不同模式的概览，在所述模式中，根据图1、图2、图8A、9A的热泵是可运行的。如果待增温的区域的温度非常冷，例如小于16℃，那么运行模式选择将激活第一运行模式，在所述第一运行模式中，热泵被跨接并且用于散热机构的控制信号36b在待增温的区域16中产生。如果待增温的区域的温度，即图1的区域16中的温度位于中等冷的温度范围中，即例如处于16℃和22℃之间的范围中，那么运行模式控制装置激活自由冷却模式，在所述自由冷却模式中由于低的温度差距，热泵的第一级能够低功率地工作。然而，如果待增温的区域的温度位于热的温度范围中，即例如在22℃和28℃之间，那么热泵在正常模式中运行，然而不在具有第一热泵级的正常模式中运行。而如果外部温度非常热，即在28℃和40℃之间的温度范围中，那么第二热泵级工作，所述第二热泵级同样在正常模式中工作并且所述第二热泵级已经以运转的方式辅助第一级。
[0128] 优选地，图1的温度提升器34内部的径流式压缩机的转速控制或“精控”在“中等冷”、“热”、“非常热”的温度范围中实行，以便热泵总是仅以如下热/冷功率来运行，所述热/冷功率是实际的前提条件恰好所需要的热/冷功率。
[0129] 优选地，模式转换由液化器侧的温度传感器控制，而精控或者用于第一运行模式的控制信号与蒸发器侧的温度相关。
[0130] 应指出的是，温度范围“非常冷”、“中等冷”、“热”、“非常热”表示不同的温度范围，所述温度范围的相应平均的温度分别从非常冷增大为中等冷、热、非常热。所述范围能够如根据图7C所示出的那样直接彼此邻接。然而，在实施方式中，所述范围也能够重叠并且在所提到的温度水平或者另一整体更高或更低的温度水平上。此外，热泵优选以水作为工作介质来运行。然而，根据要求也能够使用其它介质。
[0131] 这在图7D中以表的形式示出。如果液化器温度位于非常冷的温度范围中，那么通过控制装置430设定第一运行模式作为响应。如果在该模式中确定蒸发器温度小于目标温度，那么通过控制信号在散热机构中实现散热的减少。然而，如果液化器温度在中等冷范围中，那么可预期通过控制装置430转换到自由冷却模式中作为对其的响应，如通过线路431和434所示出的那样。如果在此蒸发器温度大于目标温度，那么这在响应中引起经由控制管路434提高压气机的径流式压缩机的转速。如果又确定液化器温度位于热的温度范围中，那么作为对其的响应使第一级进入正常运行，这通过线路434上的信号发生。如果再次确定尽管如此在压气机的特定的转速中蒸发器温度仍对于目标温度，那么这引起再次经由线路434上的控制信号确定第一级的转速的提高。如果最后确定液化器温度处于非常热的温度范围中，那么作为对其的响应在正常运行中接通第二级，这又通过线路434上的信号发生。
根据蒸发器温度是大于还是小于目标温度，如通过线路434上的信号而用信号通知的那样，实行对第一级和/或第二级的控制，以便对变化的情况做出响应。
[0132] 由此，实现透明的并且有效的控制，所述控制一方面实现根据模式转换的“粗调”而另一方面实现根据与温度相关的转速调整的“精调”，从而使得总是仅消耗正好实际上所需要的这么多的能量。这种也不产生热泵中的持续的接通-切断的方法途径也保证：由于连续的运行不产生起动损失，热泵中的持续的接通-切断例如是已知的具有
迟滞的热泵的情况。
[0133] 优选地，图1的压缩机马达内部的径流式压缩机的转速控制或“精控”在温度范围“中等冷”、“热”、“非常热”中实行，以便使热泵总是仅以如下热/冷功率运行，所述热/冷功率是实际的前提条件恰好所需要的热/冷功率。
[0134] 优选地，模式转换由液化器侧的温度传感器控制，而精控或用于第一运行模式的控制信号与蒸发器侧的温度相关。
[0135] 在模式转换时控制装置430构成用于检测用于从中等功率模式转变为高功率模式的条件。于是，启动另一热泵级300中的压缩机304。仅在经过大于一分钟并且优选甚至大于四分钟或者甚至五分钟的预定的时间之后，可控的路径模块从中等功率模式转换为高功率模式。由此实现，能够简单地从静止位置起进行转换，其中在转换之前允许压缩机马达运转保证：蒸发器中的压力小于压缩机中的压力。
[0136] 应指出的是，图7C中的温度范围能够改变。特别地，在非常冷的温度和中等冷的温度之间的
阈值温度，即图7C中的值16℃，以及在中等冷的温度和热的温度之间的阈值温度，即图7C中的值22℃，和在热的温度和非常热的温度之间的值，即图7C中的值28℃仅是示例性的。优选地，热和非常热之间的阈值温度在25℃和30℃之间，在所述阈值温度中发生从中等功率模式到高功率模式的转换。此外，热和中等冷之间的阈值温度，也就是说，如果在自由冷却模式和中等功率模式之间进行转换，那么在18℃和24℃之间的温度范围中。最后在中等冷模式和非常冷模式之间进行转换的阈值温度在12℃和20℃之间的范围中，其中所述值优选被选择为，如在图7C中的表中所示出的那样，然而，如已提及的，能够在所提到的范围中不同地设定。
[0137] 然而，根据执行情况和要求概况，热泵系统也能够在四个运行模式中运行，所述运行模式同样不同，然而均处于另一绝对水平上，使得表述“非常冷”、“中等冷”、“热”、“非常热”仅应相对于彼此来理解，然而不应表示绝对的温度值。
[0138] 虽然描述特定的元件作为设备元件，但是应指出的是，这种描述同样理解为对方法步骤的描述并且反之亦然。因此，在图6A至6D中所描述的
框图例如同样表示相应的根据本发明的方法的
流程图。
[0139] 此外应指出的是，所述控制装置例如能够通过图4B中的元件430作为
软件或
硬件来执行，其中这也适用于图4C、4D或者7A、7B、7C、7D中的表。控制装置的执行能够在非易失的
存储器介质、数字的或者其它存储器介质上，尤其在
软盘或者CD上借助于可
电子读取的控制信号来进行，所述可电子读取的控制信号因此能够与可编程的
计算机系统一起作用，使得相应的方法构成用于泵出热量或者运行热泵。一般而言，如果
计算机程序产品在计算机上运转，那么本发明由此也包括计算机程序产品与存储在机器可读的载体上的用于执行所述方法的程序代码。换言之，如果计算机程序在计算机上运转，那么本发明由此也实现为一种用于执行所述方法的具有程序代码的计算机程序。
