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Title:
HOT AND COLD TEMPERATURE SUPPLY DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/091033
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hot and cold temperature supply device (1) having a heat transfer medium (13), which is arranged in the interior of a storage tank (2), and having at least one cold temperature cycle process unit, which is operated by an agent. The heat transfer medium (13) has a lower temperature in the bottom region of the interior than in a region of the interior arranged thereabove. All components of the cycle process unit, which contain the agent, are arranged in the interior. The cycle process unit components arranged inside the storage tank are surrounded by the heat transfer medium (13). The heat transfer medium (13) has constituents for binding or converting the agent. A proportion of the constituent at the heat transfer medium (13) is dimensioned in such a manner that the agent contained in the cycle process unit can be completely bound or converted by the constituent once it has discharged from the cycle process unit.

Inventors:
HAHN, Thomas (Wingertstraße 35, Schöneck, 61137, DE)
Application Number:
EP2013/076746
Publication Date:
June 19, 2014
Filing Date:
December 16, 2013
Export Citation:
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Assignee:
HAHN, Thomas (Wingertstraße 35, Schöneck, 61137, DE)
International Classes:
F24H4/04; B60H1/00; F24D11/02; F24H7/04; F28D20/00
Domestic Patent References:
WO2009049612A22009-04-23
WO1981000447A11981-02-19
Foreign References:
DE2741507A11979-03-29
DE2604942A11977-08-11
EP0660055A21995-06-28
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
KATSCHER HABERMANN PATENTANWÄLTE (Dolivostraße 15 A, Darmstadt, 64293, DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) mit einem Wärmeträgermedium (13), das in einem Innenraum eines

Speicherbehälters (2) angeordnet ist, wobei innerhalb des Speicherbehälters (2) zusätzlich eine beliebige

Kreisprozessanlage (3) angeordnet ist, welche in Ihrem

Kreislauf mit einem Arbeitsstoff betrieben wird, wobei das Wärmeträgermedium (13) in einem unteren Bereich des Innenraums meist eine niedrigere Temperatur als in einem darüber

angeordneten Bereich des Innenraums aufweist, wobei alle

Komponenten der Kreisprozessanlage (3) , welche den

Arbeitsstoff beinhalten, in dem Innenraum des

Speicherbehälters (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (2) so an den Arbeitsstoff angepasst ist, dass bei einer Beschädigung der den Arbeitsstoff

führenden Komponenten aus der Kreisprozessanlage (3)

austretender Arbeitsstoff sicher innerhalb des

Speicherbehälters (2) verbleibt. 2. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfestigkeit des Speicherbehälters (2) an den verwendeten Arbeitsstoff angepasst ist. 3. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß

Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllhöhe einer Befüllung des Speicherbehälters (2) mit dem Wärmeträgermedium (13) an den Arbeitsstoff angepasst ist.

4. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Innenraum angeordneten Komponenten der

Kreisprozessanlage (3) teilweise oder vollständig von dem Wärmeträgermedium (13) umschlossen sind.

5. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (13) Bestandteile zur Bindung oder Umsetzung des Arbeitsstoffes aufweist.

6. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (13) eine ausreichende Menge der Bestandteile zur Reaktion und Bindung des im Schadensfall aus den Kreisprozessanlagen (3) austretenden Arbeitsstoffes aufweist.

7. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Wärmeträgermediums (13) als Reaktionspartner des jeweiligen Arbeitsstoffes so bemessen ist, dass das in den Kreisprozessanlagen (3) enthaltene Arbeitsstoff vollständig von dem Bestandteil gebunden oder umgewandelt werden kann. 8. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Arbeitsstoff um Ammoniak oder Kohlendioxid oder einen reinen Kohlenwasserstoff handelt. 9. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (13) mindestens teilweise aus mindestens einem Latentwärmespeichermaterial besteht.

10. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (13) in einer flüssigen oder einer festen Phase vorliegt.

11. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Wärmeträgermedium (13) um ein Gemisch aus Wasser, Glykol und Paraffin handelt.

12. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmeträgermedium (13) ein Bestandteil beigesetzt ist, der mit dem jeweiligen Arbeitsstoff eine StoffUmwandlung herbeiführt.

13. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Wärmeträgermediums (13) zusätzlich oder

ausschließlich ein weiteres Latentspeichermaterial enthält, welches im bestimmungsgemäßen Betrieb des Speicherbehälters (2) mit der Kreisprozessanlage (3) keinen Phasenwechsel vollzieht, wobei es erst durch ein Aufkommen zusätzlicher Wärme durch Wärmeeintrag oder durch exotherme Reaktionen von Arbeitsstoff mit Reaktionsstoffen aus dem Wärmeträgermedium (13) bei diesem Latentspeichermaterial zu einem Phasenwechsel und Energieaufnahme kommt und eine Überhitzung des

Speicherbehälters verhindert.

14. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kreisprozessanlagen (3) in dem

Speicherbehälter (2) angeordnet sind.

15. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (2) unabhängig vom Betrieb der

Kreisprozessanlagen (3) als Wärmeakkumulator und

Wärmeverteiler genutzt werden kann. 16. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (2) mindestens eine Trennvorrichtung (42) aufweist, wobei die Trennvorrichtung (42) eine weitgehende oder vollständige thermische und stoffliche Trennung zwischen Speicherkammern (43, 44) des Speicherbehälters (2) bewirkt.

17. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen und Komponenten der Kreisprozessanlage (3) in verschiedenen vertikalen Positionen unterschiedlicher

Temperatur des Speicherbehälters (2) angeordnet und speziell gestaltet werden, welche Aufgrund gewollter

Temperaturbeeinflussung des Arbeitsmediums der

Kreisprozessanlage (3) durch das Wärmträgermedium (13)

zustande kommen und nicht nach strömungstechnischen oder praktischen Gründen erfolgen, so dass es infolge der Anordnung und Gestaltung zu Temperaturänderungen im Arbeitsmedium kommt welches eine Erhitzung oder Abkühlung bzw. Unterkühlung des Arbeitsmediums zur Folge hat und damit die Kreisprozessanlage (3) und deren Effizienz beeinflusst, weiterhin sind thermische Einwirkungen von einer Kreisprozessanlage (3) auf eine weitere unabhängige Kreisprozessanlage (3) in gleicher Weise von der gezielter Anordnung einzelner Komponenten und Leitungen und der Leitungsführung innerhalb des Speicherbehälters (2) und zueinander abhängig, so dass durch den parallelen oder

sequentiellen Betrieb der Kreisprozessanlagen (3) Effizienz steigernde Betriebsbedingungen abhängig von der Wärmezufuhr und Wärmeauslagerung aus dem den Speicherbehälter (2) bestimmt sind .

18. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen und Komponenten der Kreisprozessanlage (3) in verschiedenen vertikalen Positionen unterschiedlicher

Temperatur des Speicherbehälters (2) angeordnet und speziell gestaltet werden, um die betriebsbedingte Abwärme einzelner Komponenten wie die eines Kompressors an das diese umgebende Wärmeträgermedium (13) abgeben zu können. 19. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionswechsel mittels einer Umschaltvorrichtung (32) zwischen den externen Wärmetauschern (17), über welche Wärme in den Speicherbehälter (2) oder aus dem Speicherbehälter (2) transportiert wird, dazu führt, dass ein und derselbe

Wärmetauscher (17) wechselweise eine Kühl- oder Heizfunktion übernehmen .

20. Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung (1) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbau von Wärmerohren zusammen mit Kältekreisprozessen, als Varianten der Kreisprozessanlagen (3) , innerhalb des

Speicherbehälters eine steuernde Funktion durch Wärmetransport im Wärmeträgermedium (13) bewirkt, wobei der Wärmetransport durch ein Wärmerohr entgegen der, durch temperaturabhängige Dichteunterschiede, nach oben ansteigenden Temperaturen erfolgen kann.

Description:
Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung mit einem Wärmeträgermedium, das in einem Innenraum eines Speicherbehälters angeordnet ist und mit mindestens einer Kreisprozessanlage, welche mittels eines Arbeitsstoffs betrieben wird, ausgestattet ist, wobei das Wärmeträgermedium in einem unteren Bereich des Innenraums eine niedrigere Temperatur als in einem darüber angeordneten Bereich des Innenraums aufweist und wobei die Komponenten der Kreisprozessanlage in dem Innenraum angeordnet sind.

Begriffsdefinition für die Begriffe Kreisprozessanlage, Arbeitsstoff und Wärmeträgermedium: Der Begriff Kreisprozessanlage bezeichnet hier alle

Kältekreisprozesse sowie andere thermische Kreisprozesse, welche beispielsweise mittels eines Gases betrieben werden. Kältekreisprozesse umfassen hier alle linkslaufenden

Kreisprozesse, bei welchen die Verdichtung mechanisch oder thermisch erfolgt. Dazu zählen Kältekreisprozesse mit einem Arbeitsstoff wie beispielsweise Wärmepumpen und Kühlaggregate sowie thermisch verdichtete Absorptionskreisprozesse oder Diffusionsabsorptionsprozesse, weiterhin auch

Adsorptionskreisprozesse und Wärmerohre. Darüber hinaus umfasst der Begriff Kreisprozessanlage hier auch

rechtslaufende Kreisprozesse wie Beispielsweise den

Stirlingkreisprozess .

Der Begriff Arbeitsstoff umfasst hier alle Fluide wie

beispielsweise die Kältemittel und die Arbeitsgase, die als Arbeitsmedium in der Kreisprozessanlage verwendet werden. Das sind Beispielsweise die Kältemittel im Kältekreisprozess oder das Gas in einem Stirlingkreisprozess .

Der Begriff Wärmeträgermedium umfasst alle Fluide und

gegebenenfalls Festkörper, die als Wärmespeichermedium in einem Wärmespeicherbehälter oder in zu- und abführenden

Leitungen und als Wärmetransportmedium in einem

Wärmeaustauschsystem mit Leitungen verwendet werden können.

Solche Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtungen werden zur Erzeugung und Bereitstellung von Nutzkälte oder Nutzwärme verwendet. Beispielsweise ist es bekannt, das

Wärmeträgermedium mittels geeigneter externer Wärmequellen in dem Innenraum des Speicherbehälters zu erwärmen und die

Wärmeenergie des Wärmeträgermediums in dem Speicherbehälter zu speichern. Zu diesem Zweck weisen herkömmliche

Speicherbehälter häufig eine Wärmedämmung auf. Derartige

Speicherbehälter werden auch Schichtenspeicher genannt, da das Wärmeträgermedium in dem Speicherbehälter unterschiedliche Temperaturen aufweist und sich entsprechend der

temperaturabhängigen Dichte in übereinander angeordneten

Schichten gleicher Temperatur anordnet. Die Temperatur des Wärmeträgermediums nimmt von unten nach oben kontinuierlich zu, wobei die Temperatur des Wärmeträgermediums in

horizontalen Schichten jeweils weitgehend homogen ist.

Auf Grund der temperaturabhängigen Schichtung des

Wärmeträgermediums kann Wärmeenergie unterschiedlicher

Temperatur besonders effizient in das Wärmeträgermedium eingebracht werden und Wärmeenergie unterschiedlicher

Temperatur aus dem Wärmeträgermedium einfach entnommen werden. Eine solche Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung kann daher zur Erzeugung und Speicherung von Nutzwärme oder

Nutzkälte innerhalb des Schichtenspeichers eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Wärmeträgermedium in einem oberen Bereich des Speicherbehälters mit Hilfe geeigneter

Wärmetauscher auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt werden, um als Brauchwasser genutzt zu werden. Mit Hilfe des niedriger temperierten Wärmeträgermediums darunter liegender Schichten kann zum Beispiel eine Niedrigtemperatur- Heizvorrichtung mit Wärmeenergie versorgt werden. Es ist beispielsweise auch möglich, aus niedrig temperierten

Schichten mit Hilfe geeigneter Wärmetauscher Nutzkälte für den Betrieb einer Klimaanlage oder einer Kühleinrichtung mit Hilfe der Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung zu erzeugen und aus dem Speicherbehälter zu entnehmen.

Um Wärmeenergie in den Schichtenspeicher bzw. in den

Speicherbehälter einzubringen ist es beispielsweise bekannt, Wärmeenergie mit Hilfe von thermischen Solarkollektoren oder geothermischen Wärmequellen in das Wärmeträgermedium

einzubringen. Generell können beliebige Wärmequellen über geeignete und innerhalb des Speicherbehälters angeordnete Wärmetauscher in die Wärme- und Kältebereitstellungs ¬ vorrichtung eingebunden werden. Auf diese Weise ist es einfach möglich, unterschiedliche Vorrichtungen zur Erzeugung und Nutzung von Wärmeenergie mit Hilfe der Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung zu betreiben, wobei diese Vorrichtungen unterschiedliche Kreisprozesse aufweisen können.

Um möglichst effizient Wärmeenergie in den Speicherbehälter einbringen zu können und innerhalb des Speicherbehälters

Wärmeenergie mit den erforderlichen Temperaturen bereitstellen zu können ist es bekannt, dem Wärmeträgermedium in dem unteren Bereich des Speicherbehälters durch Abkühlung Wärme zu

entziehen und diese Wärme in den oberen Bereich des

Speicherbehälters in das Wärmeträgermedium einzubringen. Auf diese Weise wird die Temperatur des Wärmeträgermediums in dem unteren Bereich des Speicherbehälters weiter erniedrigt, so dass beispielsweise Nutzkälte effizienter aus dem

Speicherbehälter entnommen werden kann oder Wärmeenergie geringerer Temperatur effizienter in den Schichtenspeicher eingebracht werden kann. Gleichzeitig wird durch die

Umverteilung Wärmeenergie höherer Temperatur in dem oberen Bereich des Speicherbehälters bereitgestellt.

Zur Umverteilung der Wärmeenergie in dem Speicherbehälter werden Komponenten von Kreisprozessanlagen wie z.B.

Wärmepumpen innerhalb des Speicherbehälters angeordnet.

Beispielsweise können ein Verdampfer und ein Kondensator einer Wärmepumpe innerhalb des Speicherbehälters angeordnet werden und mit Hilfe der Wärmepumpe die Wärmeenergie umverteilt werden.

Bei den herkömmlichen Wärmepumpen werden als Arbeitsstoff häufig vollständig halogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) oder teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (H-FKW)

eingesetzt. Diese mit Fluor halogenierten Kohlenwasserstoffe (FKW und H-FKW) haben kein Ozonabbaupotenzial (ODP) in der Erdatmosphäre wie etwa FCKW. Dennoch wird das Klima

beeinflusst. Die FKWs und H-FKWs tragen nach dem gleichen Prinzip wie Kohlenstoffdioxid (C0 2 ) zum Treibhauseffekt bei. Die langwellige Strahlung von der Erde in den Weltraum wird durch FKWs und H-FKWs in den oberen Schichten der Atmosphäre teilweise reflektiert und bleibt innerhalb der Erdatmosphäre.

Die FKWs und H-FKWs haben eine lange Verweildauer in der

Atmosphäre: Zwischen 2 und 250 Jahren. Das Global-Warming-

Potential (GWP) einzelner fluorierter Kohlenwasserstoffe liegt um den Faktor 100 - 15000 über dem von Kohlenstoffdioxid .

Beispielsweise hat der in beinahe allen

Kraftfahrzeugklimaanlagen verwendete Arbeitsstoff R134a

(C 2 H 2 F 4 ) einen GWP-Wert von 1300. Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) können mit Chlor und Brom halogenierte Kohlenwasserstoffe sein. Fluorchlorkohlen ¬ wasserstoffe FCKWs sind als Frigen oder Frion bekannt. FCKWs tragen direkt zum Abbau der Ozonschicht bei. Das

Zerstörungspotenzial (Ozon-Deplating-Potential ) gegenüber der Ozonschicht in 15 bis 40 km Höhe wird hauptsächlich durch das Chlor verursacht. Infolge einer Reduktion der Ozonschicht kommt es zu höheren Einstrahlungen von UV-B. Diese Strahlung ist zellschädigend mit negativen Auswirkungen auf Lebewesen und Pflanzen. Seit dem Jahr 2000 sind FCKs bei Neugeräten verbotene Arbeitsstoffe (Kältemittel) . Trotz des Verbots bei Neugeräten werden sie in einigen Ländern weiterhin eingesetzt. Um die schädlichen Umwelteinflüsse dieser Arbeitsstoffe zu vermeiden, könnten alternative Arbeitsstoffe wie

beispielsweise natürliche Arbeitsstoffe (Kältemittel) wie Ammoniak, Dimethyläther, Iso-Butan, Propan, CO 2 sowie

Mischungen wie Ammoniak-Dimethyläther und andere eingesetzt werden. Zudem haben solche Arbeitsstoffe gegenüber den häufig verwendeten FKWs und H-FKWs einen Effizienzvorteil. Allerdings ist die technische Anwendung solcher Arbeitsstoffe nicht einfach . Beispielsweise wird Ammoniak auf Grund seiner Toxizität nicht in Geräten eingesetzt welche in geschlossenen Räumen betrieben werden. Ausnahmen sind Kleinkühlschränke welche mit Ammoniak - Wasser Absorptionskreisprozessen betrieben werden. NH3 gilt nach der GefahrstoffVerordnung Anhang II als gasförmiger Ge- fahrenstoff.

Propan und Butan sind leicht entzündlich und die Verwendung von CO 2 im transkritischen Bereich bedingt hohe Drücke im Kältekreislauf. Im Fall von Leckagen bzw. Schäden an Leitungen oder anderen Komponenten der Kreisprozessanlagen bzw. Wärmepumpen kann beispielsweise giftiges Ammoniak, brennbares Butan oder Propan austreten. Kreisprozessanlagen mit größeren Mengen dieser Arbeitsstoffe werden derzeit nicht in

geschlossenen oder bewohnten Gebäuden betrieben.

Beispielsweise ist auch CO 2 , welches in einem Kellerraum austritt, giftig. Konzentrationen über 8 % in der Atemluft sind tödlich. Beispielsweise bedingt der Einsatz von Ammoniak als Arbeitsstoff die belüftete Aufstellung bzw. die

Aufstellung der Kreisprozessanlagen im Freien. Ammoniak ist in größeren meist im Freien stehenden Kälteanlagen ein häufig verwendeter Arbeitsstoff.

Ammoniak bildet mit Wasser eine basisch reagierende Lösung. NH 3 + H 2 0 -> NH 4 + + OH ~ . Ammoniak verbreitet einen stechenden Geruch der bereits in sehr geringen Konzentrationen (5 ppm) , weit unterhalb der maximalen Arbeitsplatzkonzentration von 50 ppm, wahrgenommen wird. Ammoniak gehört zu der Sicherheitsgruppe B2, zur Brandklasse C und zur Explosionsgruppe II A.

Als Aufgabe der Erfindung wird es angesehen, eine Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung anzubieten, bei der eine

Umverteilung der Wärmeenergie innerhalb des Speicherbehälters mit einer Kreisprozessanlage erreicht wird, welche mit einem giftigen, leicht entzündlichen oder unter hohem Druck

stehenden Arbeitsstoff betrieben wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Speicherbehälter so an den Arbeitsstoff angepasst ist, dass bei einer Beschädigung der den Arbeitsstoff führenden

Komponenten aus der Kreisprozessanlage austretender

Arbeitsstoff sicher innerhalb des Speicherbehälters verbleibt.

Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass eine

Druckfestigkeit des Speicherbehälters an den verwendeten Arbeitsstoff angepasst ist. Es ist weiterhin vorteilhaft, dass sämtliche Komponenten der Kreisprozessanlage, die den

Arbeitsstoff beinhalten, in dem Innenraum angeordnet sind. Sollte eine Leckage in einer Leitung oder in einer anderen Komponente der innerhalb des Speicherbehälters vollständig angeordneten Kreisprozessanlage auftreten, so strömt der austretende Arbeitsstoff in den Speicherbehälter und wird nicht an die Umgebung abgegeben. Auf diese Weise können auch giftige und leicht entzündliche Arbeitsstoffe für den Betrieb der innerhalb des Speicherbehälters angeordneten und zur

Umverteilung von Wärmeenergie innerhalb des Speicherbehälters eingesetzten Kreisprozessanlage verwendet werden, wobei auch im Schadensfall eine Gefährdung durch Austreten des

Arbeitsstoffes wirksam vermieden wird. Austretender

Arbeitsstoff wird in dem Speicherbehälter aufgefangen.

Auf diese Weise kann erfindungsgemäß auch zwar giftiges, aber sehr effizientes und nicht klimaschädliches Ammoniak als

Arbeitsstoff in der Kreisprozessanlage auch bei Anwendung in

Gebäuden bzw. Wohngebäuden eingesetzt werden. Ammoniak besitzt eine sehr große spezifische Verdampfungsenthalpie. Deshalb können mit Ammoniak betriebene Kreisprozessanlagen bei

gleicher Leistung mit kleineren Mengen des Arbeitsstoffes betrieben werden. Zudem ist Ammoniak umweltneutral und ohne karzinogene Wirkung.

Neben den sogenannten „natürlichen Kältemitteln" sind auch auf Fluor-Kohlenwasserstoffen basierende, neu entwickelte

Arbeitsstoffe wie beispielsweise HFO-1234YF toxisch und sehr feuergefährlich. Dieser Arbeitsstoff soll künftig in PKWs eingesetzt werden.

Durch die erfindungsgemäße Wärme- und Kältebereitstellungs- Vorrichtung wird auch ein sicherer Betrieb von Kreisprozessanlagen mit solchen neuentwickelten Arbeitsstoffen ermöglicht .

Erfindungsgemäß können innerhalb des Speicherbehälters auch mehrere Kreisprozessanlagen z.B. Wärmepumpen beispielsweise übereinander angeordnet sein. Auf diese Weise können die einzelnen Wärmepumpen mit niedrigeren Temperaturhüben

betrieben werden, wodurch jede einzelne Wärmepumpe mit höherer Effizienz betrieben werden kann.

Durch die Umverteilung der Wärmeenergie innerhalb des

Speicherbehälters können mit Hilfe der erfindungsgemäßen

Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung beispielsweise Klimaanlagen, Kälteanlagen und andere beliebige Vorrichtungen zur Nutzung bzw. Bereitstellung von Wärmeenergie bei

vergleichsweise niedrigen Temperaturhüben und somit besonders effizient betrieben werden, die Effizienz steigert sich insbesondere im Teillastbetrieb, einer über lange Zeiträume im Jahr vorherrschenden Betriebsart. Die Auslegung von

Kälteanlagen und Wärmepumpen richtet sich nach dem möglichem Temperaturspektrum welches in seinen Extremwerten nur an wenigen Tagen im Jahr erreicht wird.

Zur Beurteilung der Effizienz von Kreisprozessanlagen bzw. Wärmepumpen wird die sogenannte Leistungszahl oder COP

(Coefficient of Performance) bestimmt. Überschlägig lässt sich das Verhältnis von Leistungszahl (COP) und Temperaturhub charakterisieren mit „halber Temperaturhub entspricht

doppeltem Ertrag". Dies gilt für übliche Temperaturbereiche zur Klimatisierung und Heizung.

Der COP für eine Wärmepumpe wird ermittelt über den Carnot- Wirkungsgrad . Dieser Carnot-Wirkungsgrad ist mit dem Faktor des Gütegrades der Wärmepumpe zu korrigieren. Durchschnittlich liegt der Gütegrad, welcher die realen Verluste des Kreisprozesses der Wärmepumpe angibt, bei etwa 50 % der eingesetzten Energie. Diese Verluste sind im Wesentlichen mechanische und thermische Verluste sowie Strömungsverluste und Verluste im Arbeitsstoff. e wp = l/ n c Twarm / (T„arm - T ka i t ) x 0,5 (Absolut Werte in

Kelvin)

Die Effizienz beliebiger Kreisprozessanlagen ist analog zu ermitteln.

Durch die Anordnung mehrerer Kreisprozessanlagen (z.B.

Wärmepumpen) innerhalb des Speicherbehälters und die dadurch erreichte Effizienzsteigerung infolge der niedrigeren

erforderlichen Teiltemperaturhübe bei gleichzeitig

verhinderten Wärmeverlusten kann mit Hilfe der

erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung nutzbare Wärmeenergie besonders effizient bereitgestellt werden .

Bei herkömmlichen Anlagen wird zur Kaskadierung mehrerer Kreisprozessanlagen bzw. Wärmepumpen ein Kondensator einer ersten Kreisprozessanlage mit einem Verdampfer einer zweiten Kreisprozessanlage, beispielsweise mit Hilfe eines

Gegenstromwärmetauschers , gekoppelt. Das bedingt, dass gekoppelte Kreisprozessanlagen immer gleichzeitig betrieben werden müssen. In der Praxis ist die Auslegung solcher Anlagen sehr komplex und fehleranfällig. Daher werden auf diese Weise gekoppelte Anlagen höchst selten angeboten. Derzeit werden beispielsweise Wärmepumpenkaskaden angeboten, welche aber nicht aus einer wie hier beschriebenen Kaskade bestehen, sondern aus zwei oder mehreren eigenständigen Wärmepumpen, welche nacheinander parallel eingesetzt werden. Diese

Wärmepumpen führen dabei immer den gleichen

Gesamttemperaturhub aus. Der Kaskadenbegriff wird hier als optionale Parallelschaltung verstanden. Das zeigt, dass die hier gegenständliche Variante einer eigentlichen Kaskade in der Praxis gar nicht wahrgenommen wird. Die erfindungsgemäße Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung ermöglicht die Kaskadierung von unterschiedlichen Wärmepumpen bzw. Kreisprozessanlagen, wobei der Gesamttemperaturhub auf einzelne Kreisprozessanlagen aufgeteilt werden kann. Beispielsweise kann in einer ersten Kreisprozessanlage der Temperaturhub von -5°C auf +30°C erfolgen und in einer zweiten oberhalb der ersten

Kreisprozessanlage angeordneten Kreisprozessanlage ein

Temperaturhub von +25°C auf +50°C erfolgen. Erfindungsgemäß können mehrere innerhalb des Speicherbehälters angeordnete Kreisprozessanlagen gleichzeitig oder einzeln betrieben werden.

Die erfindungsgemäße Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung ermöglicht im Einsatz zur Kälteerzeugung den Betrieb mit toxischen oder gefährlichen Arbeitsstoffen bei gleichzeitiger Nutzung von freier Kühlung innerhalb der Bandbreite der Temperatur des in dem

Speicherbehälter gelagerten Wärmeträgermediums. Gleichzeitig kann mittels eines Wärmetauschers auf einfache Weise im

Bedarfsfall Wärme als Nutzwärme aus dem Speicherbehälter entzogen werden. Beispielsweise ist eine solche Lösung einfach und kostengünstig bei der Kühlung von Lebensmitteln und dem gleichzeitigen Heizungsbedarf etwa in Lebensmittelmärkten einsetzbar.

Durch die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung, bei der die in dem Innenraum angeordneten Komponenten der Wärmepumpe vollständig von dem Wärmeträgermedium umschlossen sind, ergibt sich zwangsläufig der Vorteil, dass alle Wärmeverluste wie Beispielsweise die Abwärme des Kältekreiskompressors innerhalb des

Speicherbehälters anfallen und in dem Wärmeträgermedium gespeichert zur Nutzung bereit stehen. Dadurch werden die Verlustleistungen der Wärmepumpe erheblich verringert.

Um einen möglichst sicheren Betrieb der erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung zu ermöglichen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Wärmeträgermedium Bestandteile zur Bindung, zur Umwandlung oder Neutralisierung des Arbeitsstoffes aufweist.

An dem Beispiel des Arbeitsstoffes Ammoniak werden die

erfindungsgemäßen Schritte erläutert. Das Wärmeträgermedium besteht zu einem großen Anteil aus Wasser, wobei das Wasser in Falle eines Schadens das aus den Kreisprozessanlagen austretende Ammoniak absorbiert. Ein weiterer Anteil des Wärmeträgermediums kann zudem aus Essigsäure bestehen, welche mit dem austretenden Ammoniak reagiert und ungefährliches Ammoniumacetat (CH3-COONH4) bildet.

Auf diese Weise erfüllt das Wärmeträgermedium neben der

Bereitstellung von Wärmeenergie auf unterschiedlichen

Temperaturniveaus auch die zusätzliche Funktion, austretende Arbeitsstoffe abzubauen oder zu absorbieren. Erfindungsgemäß kann das Wärmeträgermedium Reaktionsmittel, Reduktionsmittel, Bindemittel, chemische Komplexbildner oder andere funktionale Stoffe aufweisen. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass das Wärmeträgermedium Emulsionen oder Mischungen verschiedener der vorangehend bezeichneten Komponenten aufweist.

Ein solches multifunktionales Wärmeträgermedium ist

wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung. Das multifunktionale

Wärmeträgermedium erlaubt einen gefahrlosen Betrieb von Kreisprozessanlage wie z.B. Wärmepumpen auch mit gefährlichen oder toxischen Arbeitsstoffen.

Durch den Zusatz von Latentspeichermaterial sogenannten

Phasenwechselmaterialen zum Wärmeträgermedium wird

gleichzeitig die volumenspezifische Wärmespeicherkapazität erhöht .

Durch die Möglichkeit mit geeignetem Latentspeichermaterial wie Beispielsweise Paraffin die Wärmekapazität in

vorbestimmten Temperaturbereichen innerhalb des

Speicherbehälters zu erhöhen ist die Kopplung und Regelung von zwei oder mehreren Kreisprozessanlagen bzw. Wärmepumpen einfacher und effizienter. Beispielsweise können die

gekoppelten Kreisprozessanlagen in Bereichen ihres jeweils optimalen Kennfeldes länger betrieben werden. Dazu wird gezielt im Bereich der Verdampfer- oder Kondensatortemperatur zusätzlich Speicherkapazität durch den Phasenwechsel zur Verfügung gestellt.

Erfindungsgemäß können auch mehrere Kreisprozessanlagen mittels toxischer, feuergefährlicher oder anderweitig

gefährlicher Arbeitsstoffe betrieben werden. Ein besonders sicherer Betrieb der erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung wird vorteilhafterweise dadurch ermöglicht, dass ein Anteil der Bestandteile an dem Wärmeträgermedium so bemessen ist, dass das in der

Kreisprozessanlage enthaltene Arbeitsstoff vollständig von den Bestandteilen gebunden oder umgewandelt werden kann. Zu diesem Zweck sind die dem Wärmeträgermedium beigefügten Bestandteile zur Bindung oder Umwandlung der in der Kreisprozessanlage eingesetzten Arbeitsstoffe auf diese Arbeitsstoffe

abzustimmen. Dabei sind die jeweiligen Mengenverhältnisse der Bestandteile so zu bemessen, dass im Schadensfall aus den Arbeitsstoff führenden Bauteilen der Kreisprozessanlage austretender Arbeitsstoff, innerhalb des Speicherbehälters gebunden und umgewandelt werden kann. Diese Bindungs- ; Absorptions- ; oder Umwandlungsfunktion der erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung ist aus Sicherheitsgründen unter allen möglichen

Betriebszuständen der Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung auch bei unterschiedlichen Temperaturen und Druckverhältnissen innerhalb des

Speicherbehälters zu erreichen.

Um beispielsweise eine druckerhöhende Wirkung im Schadensfall austretender Gase zu vermindern, ist erfindungsgemäß

vorgesehen, den Speicherbehälter immer zu einem vorbestimmten Anteil mit dem Wärmeträgermedium gefüllt sein muss. Dazu sind Sensoren oder Füllstandsgeber vorzusehen.

Zudem muss der Speicherbehälter so ausgelegt werden, dass durch exotherme chemische Reaktionen während eines

Schadenfalls entstehende Reaktionswärme aufgenommen werden kann. Als Beispiel wird hier wieder Ammoniak genannt. Die Lösungsenthalpie des Ammoniaks bei 25 Grad Celsius beträgt - 30,64 kJ/mol. Beispielsweise werden bei der Absorption von 17 Gramm Ammoniak in Wasser 30 kJ Wärmeenergie frei. Bei 3000 Gramm Ammoniak sind es 5294 kJ das entspricht ca. 1,5 kWh. Bestehende Vorschriften nach der DIN EN 378-1 Tab. El

beschreiben umfangreiche Vorschriften und Sicherungsmaßnahmen für mit Ammoniak betriebene Kreisprozesse mit einer

Ammoniakfüllmenge von mehr als 3000 Gramm. Schon bei einer Füllmenge von 2000 Gramm gelten sogenannte Grundpflichten der Störfallverordnung. Für mehr als 3000gr. Ammoniak Füllmenge gelten strenge Vorschriften für den Aufstellort, die Lüftung, die Notfalllüftung, die Rohrleitungen; die Fluchtwege; die Feuerbeständigkeit und die Druckentlastung. Darüber hinaus sind Überwachungs- und Sicherheitseinrichtungen; Wartungsvorschriften sowie Notfall Ausrüstungen

vorgeschrieben .

Die Erfindungsgemäße Auslegung der Wärme- und

Kältebreistellungsvorrichtung beinhaltet die Dimensionierung der Komponenten in bestimmten Größenverhältnissen. Diese betreffen vorwiegend die Dimensionierung der Kreisprozesse der Größe des Speicherbehälters sowie dem Volumen und der

Bestandteile des multifunktionalen Wärmeträgermediums.

In dem hier betrachteten Beispiel mit Ammoniak als

Arbeitsstoffe muss unter allen Betriebsbedingungen im

Schadensfall erreicht werden, dass innerhalb des

Speicherbehälters aus den Kreisprozessen austretendes Ammoniak vollständig absorbiert oder umgewandelt wird.

Vorzugsweise kann der Speicherbehälter „drucklos" ausgeführt werden. Der Wärmeaustausch erfolgt dabei vollständig über Wärmetauscher, ohne dass das Wärmeträgermedium den

Speicherbehälter verlässt. Zudem ist ein Restvolumen im

Speicherbehälter zur thermischen Ausdehnung vorgesehen.

Für die Bindung von Ammoniak durch Absorption in besonderen Maschinenräumen gibt es Vorschriften die ein maximales

Mengenverhältnis von Ammoniak zu Wasser von 0,12 zulassen (BGV D4 § 17.1) . Das Wasser ist in diesem Zusammenhang in einem offenen Behälter neben den Kältemaschinen gelagert welcher die Funktion einer Sicherungseinrichtung übernimmt.

Beispielsweise könnten nach dieser Vorschrift in einen

erfindungsgemäßen Speicherbehälter mit 500 Liter Wasseranteil im Wärmespeichermedium maximal ca. 60 kg Ammoniak in dieser Wassermenge sicher absorbiert werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung stellt aufgrund der weiteren Funktionsanforderungen jedoch in der Regel ein wesentlich besseres Verhältnis von Wasseranteil zu Arbeitsstoff zur

Verfügung. Beispielsweise maximal 3 kg Ammoniak innerhalb eines Wasseranteils im Wärmespeichermedium von 500 kg. Die Löslichkeit von Ammoniak in Wasser sinkt bei steigender

Temperatur erstaunlich stark ab. Bei einem Bar Druck und einer Temperatur von 20 Grad Celsius können 500gr. Ammoniak in

1000gr. Wasser gelöst werden das entspricht etwa 700 Liter Ammoniakgas in 1 Liter Wasser. Schon bei einer Temperatur von 70 Grad Celsius und gleichem Druck können nur noch 200 gr

Ammoniak in 1000 gr Wasser gelöst werden. Bei 100 Grad Celsius können nur noch 75 gr . Ammoniak in 1000 gr . Wasser gelöst werden . Erfindungsgemäß ist vorgesehen im Schadensfall auftretende Reaktionswärme im Wasseranteil auch durch

Latentspeichermaterial (PCM) als Bestandteil des Wärmeträgers aufzunehmen und zu speichern.

Wie oben beschrieben dient das Latentspeichermaterial zu

Erhöhung der Speicherkapazität und gleichzeitig zur

Optimierung der Kreisprozessanlagen. Beispielsweise ist in diesem Temperaturbereich Paraffin ein geeignetes PCM Material. Zudem ist Paraffin chemisch beinahe innert und daher

unkritisch in Bezug auf den im Schadensfall möglichen Kontakt mit dem Arbeitsstoffe.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen mit weiteren PCM Materialien Wärmespeicherkapazität welche einen Phasenwechsel auf einem höheren Temperaturniveau

vollziehen einzusetzen. Diese zusätzlichen Materialien sind passiver Bestandteil des Wärmeträgermediums bis es nach einem Schadensfall zu einer Temperaturerhöhung durch

Absorptionswärme oder andere exotherme Reaktionen mit den Arbeitsstoffen kommt. Erst dann kommt es zum Phasenwechsel und der Wärmeenergiespeicherung . Geeignete Materialien sind Beispielsweise Speichersalze bzw. Salzhydrate oder andere Materialien mit Schmelzpunkten um etwa 80 bis 100 Grad

Celsius. Diese weiteren Bestandteile des Wärmeträgermediums stellen eine Sicherheitseinrichtung zur Aufnahme der Wärme aus exothermen Reaktionen der beteiligten Stoffe dar.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass es sich bei dem Arbeitsstoff um Ammoniak oder Kohlendioxyd oder einen reinen Kohlenwasserstoff handelt. Als reiner

Kohlenwasserstoff kann beispielsweise Propan, Butan oder

Propylen als Arbeitsstoff eingesetzt werden. Auf diese Weise ist ein besonders effizienter Betrieb der Kreisprozessanlage innerhalb des Speicherbehälters möglich.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Wärmeträgermedium aus verschiedenen Komponenten besteht. Auf diese Weise können beispielsweise innerhalb des

Speicherbehälters mehrere Wärmepumpen angeordnet werden, wobei die einzelnen Wärmepumpen auch mit unterschiedlichen, giftigen oder leicht entzündlichen Arbeitsstoffen betrieben werden, wobei die dem Wärmeträgermedium zugesetzten Komponenten zur Bindung oder Umwandlung der verschiedenen Arbeitsstoffe angepasst sind.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Wärmeträgermedium in einer flüssigen oder in einer festen Phase vorliegen kann.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der

erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung ist vorgesehen, dass es sich bei dem Wärmeträgermedium um ein Gemisch aus Wasser, Glykol und Paraffin handelt.

Vorteilhafterweise kann es sich bei dem Reaktionsmittel um Essigsäure handeln. Für bestimmte Einsatzzwecke der Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung kann es zudem vorteilhaft sein, zusätzlich Tenside oder andere Zusätze zur Stabilisierung einer Emulsion aus verschiedenen Komponenten dem Wärmeträgermedium beizufügen.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung können folgende weitere

Vorteile erreicht werden:

Niedriger Temperaturhub der in dem Behälter

angeordneten Wärmepumpen bzw. Kreisprozessanlagen

Groß dimensionierte und strömungsgünstige Verdampfer und Kondensatoren der Wärmepumpen

Kurze Leitungslängen der Wärmepumpen durch eine

kompakte Bauweise

Geringerer Schmiermittelanteil im Arbeitsstoff

Geringe Wärme- bzw. Kälteverluste

Akkumulation der entstehende Verlustwärme aus

Kreisprozessen innerhalb des Speicherbehälters

Einfache Kopplung von zwei oder mehreren Wärmepumpen bzw. Kreisprozessanlagen

Kopplung verschiedener und unabhängig voneinander

einsetzbarer Wärmepumpen bzw. Kreisprozessanlagen

Nutzung preisgünstiger Kompressoren für die

eingesetzten Wärmepumpen

Parallele Nutzung von freier Kühlung für Kälteanlagen Parallele Nutzung verschiedener Wärmequellen für

Wärmepumpen

Vermeidung von Eisbildung am Verdampfer der Wärmepumpe Einfacher Einsatz von Latentspeichermedien

Verwendung von Latentspeichermedien als

Steuerungselement der Kreisprozesse

Effektive Geräuschdämmung.

Beispielsweise resultiert die Einsparung von Schmiermittel aus der möglichen kompakten Bauweise und den sehr kurzen

Leitungslängen innerhalb der Kreisprozesse. Der kleinere Schmiermittelanteil welcher dem Arbeitsstoffe zugesetzt wird steigert die Effizienz des Arbeitsstoffes. Gleichzeitig vermindern sich Strömungsverluste und Verluste bei der

Verdichtung durch den Kompressor.

Beispielsweise erhöhen groß dimensionierte Verdampfer und Kondensatoren der innerhalb des Speicherbehälters angeordneten Kreisprozesse ebenfalls die Effizienz, indem Wärmeübergänge verbessert werden.

Das multifunktionale Wärmeträgermedium, dem Bestandteile zur Umwandlung, zur Bindung oder zur Neutralisierung des

eingesetzten Arbeitsstoffes bzw. der eingesetzten

Arbeitsstoffe beigefügt sind, erfüllt erfindungsgemäß folgende Funktionen :

1. Funktion als Wärmeübertrage zwischen allen in dem

Speicherbehälter befindlichen Wärmetauschern

Damit wird ein Aus- und Einlagern von Nutzwärme und Nutzkälte in den Speicherbehälter ermöglicht. Während des Betriebs der Wärmepumpe bzw. der Kreisprozessanlage wird innerhalb des Wärmeträgermediums eine horizontale Temperaturschichtung erreicht. Damit wird die Ein- und Auslagerung von Wärme und Kälte unterschiedlicher Temperaturen in den Speicherbehälter und aus dem Speicherbehälter ermöglicht.

2. Funktion als Koppelmedium von zwei oder mehreren

Kreisprozessanlagen innerhalb des Speicherbehälters

Das Wärmeträgermedium übernimmt z.B. die Übertragung von Wärme aus einem Kondensator einer ersten Wärmepumpe zu einem

Verdampfer einer zweiten Wärmepumpe und damit deren Kopplung. Im Unterschied zu bekannten Verfahren der Kopplung von Wärmepumpen bzw. Kreisprozessanlagen ist es auf diese Weise möglich, die einzelnen Wärmepumpen unabhängig voneinander betreiben zu können, da sich ein vertikaler Temperaturgradient auf Grund der temperaturabhängigen Dichteunterschiede des Wärmeträgermediums ergibt und die Wärme nach oben steigt.

3. Funktion als Akkumulator beliebiger Wärmeverluste der innerhalb des Speicherbehälters angeordneten

Kreisprozessanlagen

Thermische Verluste der Wärmepumpen bzw. Kreisprozessanlagen fallen innerhalb des vorteilhafterweise wärmegedämmten

Speicherbehälters an und verbleiben nutzbar innerhalb des Speicherbehälters. Die Nutzung wird durch temperaturabhängige Dichteunterschiede und einen damit aufsteigender

Temperaturgradienten ermöglicht.

4. Funktion als Latentwärmespeicher durch den Einsatz von Phasenwechselmaterial (PCM) als Bestandteil des

Wärmeträgermediums .

Dadurch wird eine höhere Energiedichte erreicht. Durch

gezielte Auslegung bzw. Stoffauswahl kann der energieintensive Phasenwechsel in für die Systemanwendung sinnvolle

Temperaturbereiche gelegt werde. Wie beschrieben ist es damit möglich die besonders effizienten Bereiche der Kennfelder der jeweiligen Kreisprozesse anzusteuern.

Gleichzeitig kann die Auslegung des Systems dahingehend ausgerichtet werden, dass abhängig von den geforderten

Temperaturen für Wärme oder Nutzkälte genau in diesem

Temperaturbereichen eine höhere Energiespeicherdichte

innerhalb des Speichers zur Verfügung gestellt wird. Mit Paraffin erreicht man eine Energiedichte von bis zu 120 kW/H pro Kubikmeter. Andere PCM Materialien wie Salzhydrate oder Sorptionsspeicher sind in Abstimmung mit den weiteren Konfigurationen der Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung ebenfalls verwendbar. Paraffin ist chemisch reaktionsträge bzw. inert und daher auch als Komponente des

Wärmeträgermediums in allen Betriebszuständen gefahrlos einzusetzen .

5. Funktion als Frostschutz

Das Wärmeträgermedium kann z.B. bei Anwendungen unterhalb des Gefrierpunkts zum Beispiel für Tiefkühlung von Lebensmitteln oder bei Unterkühlung externer Wärmetauscher für Wärmepumpen Frostschutzfunktionen übernehmen. Diese Funktion wird

beispielsweise durch einen Zusatz von Glykol im

Wärmeträgermedium erreicht.

6. Funktion als Sicherheitsmedium bei in Kreisprozessanlagen verwendeten gefährlichen Arbeitsstoffen

Beispielsweise kann bei der Verwendung von Ammoniak als

Arbeitsstoff dieses bei Schäden an Arbeitsstoffleitungen, Verdampfern, Kondensatoren, Drosseln oder Kompressoren oder anderen den Arbeitsstoff enthaltenen Komponenten der innerhalb des Speicherbehälters angeordneten Kreisprozessanlagen

austreten. In einem solchen Schadensfall wirkt das

Wärmeträgermedium als Sicherheitsmedium. Durch seinen

Wasserbestandteil wird austretendes Ammoniak sofort absorbiert und damit unschädlich gemacht. Bei der Auslegung der

erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung ist die bei der chemischen Reaktion des Arbeitsstoffs mit den Bestandteilen auftretende Reaktionswärme zu berücksichtigen. Auch das Mengenverhältnis von eingesetztem Ammoniak und Wasser ist auf die mögliche komplette Absorption der eingesetzten Menge von Ammoniak im Wasseranteil des Wärmeträgermediums auszulegen. Dabei sind die zur Absorption ungünstigsten

Temperaturen und Aggregatzustände sowohl des Ammoniaks als auch des Wasseranteils im Wärmeträger zu berücksichtigen.

Bei Auslegung der jeweiligen Anlage sind die

Stoffmengenverhältnisse, entsprechend der stöchiometrischen Wertigkeit, aus den Reaktionsgleichungen der beteiligten

Stoffe aufeinander abzustimmen. Die beteiligten Stoffe der Reaktion ergeben sich aus der Paarung der Arbeitsstoffe mit den Reaktionsmitteln die Bestandteil des Wärmeträgermediums sind .

Tritt Beispielsweise im Schadensfall Ammoniak aus Arbeitsstoff führenden Bestandteilen eines Kreisprozesses aus, kann das Wärmeträgermedium mit dem darin absorbierten Ammoniak einfach abtransportiert, weiterbehandelt oder auch zusätzlich

umgewandelt werden.

Eine Ammoniak Wasserlösung ist ein Gefahrenstoff, der jedoch weiterverwendet und transportiert werden kann. Beispielsweise wird eine 25 % tige Lösung von Ammoniak in Wasser zusammen mit einem Katalysator als Reduktionsmittel für Stickoxide bei der Müllverbrennung genutzt. Eine konzentrierte Lösung wirkt ätzend. Schwächere Lösungen von Ammoniak in Wasser von etwa 10% sind bekannt als Salmiakgeist. Eine 25%- ige Lösung vom Ammoniakwasser ist handelsüblich.

In der Systemauslegung ist dabei die auftretende

Reaktionswärme zu berücksichtigen. Auch das Mengenverhältnis von eingesetztem Ammoniak und Wasser ist auf die mögliche komplette Absorption der eingesetzten Menge von Ammoniak im

Wasseranteil des Wärmeträgermediums auszulegen. Dabei sind die zur Absorption ungünstigsten Temperaturen und Aggregatzustände sowohl des Ammoniak als auch des Wasseranteils im Wärmeträger zu berücksichtigen. In diesem Anwendungsbeispiel mit Ammoniak als Arbeitsstoff und den für Nutzkälte oder zur Wärmeerzeugung notwendigen Dimensionen des Speichersystems ist das Verhältnis von Wasser zu Ammoniak ausreichend um in allen

Betriebszuständen die Absorption von Ammoniak im Wasser zu gewährleisten. Die Löslichkeit von Ammoniak in Wasser ist extrem stark. Beispielsweise werden etwa 1100 Liter

gasförmiges Ammoniak bei 0°Grad Celsius und 1 Bar Druck in 1 Liter Wasser aufgenommen. Bei 20 °C werden 702 Liter Ammoniak in 1 Liter Wasser aufgenommen dabei wird eine Lösungswärme von 37,1 kJ/mol frei. Ammoniak bildet mit Wasser eine schwache Base NH 3 +H 2 0 NH 4 + +OH " . Damit ist im Schadensfall aus einer Kreisprozessanlage austretendes Ammoniak gebunden und nicht mehr lebensgefährlich. Massiv austretender Arbeitsstoff beendet gleichzeitig den Betrieb der betroffenen

Kreisprozessanlage. Zur Schadensbehebung kann die Base

wegtransportiert oder weiterbehandelt bzw. umgewandelt werden.

7. Funktion als Neutralisationsmittel und Reaktionspartner Diese Funktion, wie auch die schon beschriebene Absorption von Ammoniak, tritt erfindungsgemäß erst ein, wenn durch einen Schadensfall an den die Arbeitsstoffe führenden Komponenten Arbeitsstoff austritt. Durch das sofort reagierende

Wärmeträgermedium innerhalb des Speicherbehälters tritt giftiger Arbeitsstoff nicht in die Umwelt aus. Zudem wird es chemisch gebunden oder umgewandelt, so dass eine

Gesundheitsgefährdung ausgeschlossen ist. In dem hier

verwandten Beispiel wird durch die Umwandlung einer Ammoniak- Wasser-Lösung in Ammoniumacetat mittels der Essigsäure der Transport oder die Reparatur einer erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung vereinfacht.

Diese Umwandlung ist eine stark exotherme Reaktion.

Die Reaktion verläuft nach der Gleichung:

NH4 +(aq) + OH- (aq) + HAc(aq) Ac- (aq) + NH4 + (aq) + H20(l) In diesem Beispiel ist neben dem Mengenverhältnis von Ammoniak und Wasser auch das Mengenverhältnis von Essigsäure zu Ammoni ¬ ak zu berücksichtigen. Überschlägig bedarf es etwa einem Fünftel der Menge des Ammoniaks in den Kältekreisen an Essigsäure als Bestandteil des Wärmeträgermediums. Der Mengenanteil der Essigsäure

8. Funktion als reines Speichermedium

Ohne den aktiven Betrieb der innerhalb des Speichers

befindlichen Kreisprozessanlage funktioniert das

erfindungsgemäße Speichersystem beispielsweise als

Solarspeicher mit angeschlossenen Solarkollektoren.

In einem anderen Anwendungsfall zur Erzeugung von Nutzkälte kann das erfindungsgemäße Speichersystem bei Temperaturen am externen Wärmetauscher unter der Kühltemperatur als System freier Kälte ohne den Betrieb der Kreisprozessanlage genutzt werden. Beispielsweise als Kaltwassersatz im Winter.

Weitere Aspekte der Erfindung: Die hier offenbarte Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung geht über die Anordnung und Betrieb von Kreisprozessanlagen innerhalb eines Speicherbehälters hinaus. Der erfindungsgemäße zeitweise oder permanente Betrieb von einem oder mehreren Kreisprozessanlagen innerhalb eines Speicherbehälters bedarf zusätzlicher Anpassungen.

Kreisprozessanlagen nach dem derzeitigen Stand der Technik welche auf diese ungewöhnliche Weise innerhalb eines

Speicherbehälters montiert werden, können ohne eine ganze Reihe von Modifikationen und zusätzliche Steuerungsparameter nicht effektiv funktionieren. Im Unterschied zu Anlagen nach dem Stand der Technik besteht beispielsweise das Problem der Überhitzung im passiven Betrieb als Wärmespeicher. In diesem Betriebsfall dient der Speicher als Wärmespeicher ohne den Betrieb der eingebauten Kreisprozessanlage. Durch eine

Temperaturerhöhung innerhalb des Speichers kommt es

zwangsläufig auch zu einer Temperatur- und Druckerhöhungen in den Arbeitsstoff führenden Komponenten der still stehenden Kreisprozessanlage. Abhängig von dem verwendeten Arbeitsstoff kann es durch Druckerhöhungen zu Materialschäden kommen. Eine Druckerhöhung vom mehreren 100 % in den Arbeitsstoff führenden Bauteilen ist Beispielsweise durch eine passive

Temperaturerhöhung von 45°C auf 95°C möglich. Erfindungsgemäß bedarf es Sicherheitseinrichtungen und Steuerungsparametern die die Temperatur im Speicher begrenzen. Erfindungsgemäß sind über die Ansteuerung von Kälteanlagen nach dem Stand der

Technik hinaus weitere Maßnahmen vorzunehmen.

Die Dimensionierung der einzelnen Kreisprozessanlagen ist infolge der sehr kompakten Bauweise gegenüber dem Stand der Technik abzuändern. Beispielsweise ist der Ölkreislauf

wesentlich kürzer, so dass ein geringerer Anteil Öl im

Arbeitsstoff ausreichend ist. Durch die dadurch verminderten Strömungsverluste kann erforderliche Leistung des Verdichters vermindert werden. Der Aufbau einer hier gegenständlichen Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung bedingt eine vielfältige

Abstimmung bei der Auslegung und Dimensionierung.

Erfindungsgemäß sind nachfolgende Parameter und Komponenten auf den Einsatzzweck und die möglichen Betriebszuständen abzustimmen:

1. Begrenzung der Speichertemperatur auch im passiven Betrieb, d.h. ohne Einsatz der Kreisprozessanlagen. Die maximale Temperatur ist abhängig von den zulässigen Betriebsdrücken des Ar- beitsstoffes in den Komponenten. 2. Abstimmung aller eingesetzten Arbeitsstoffe mit den gleichzeitig im Wärmeträgermedium verwendeten Reaktions- und Bindemitteln. Bei dem Einsatz von zwei oder mehreren Kreisprozessanlagen sind diese so abzustimmen, dass auch der gleichzeitige Austritt unterschiedlicher Arbeitsstoffe im Schadensfall che ¬ misch kontrolliert beherrscht wird.

3. Die Abstimmung von zwei oder mehr Kreisprozessanlagen im Speicher erfolgt mit möglichst niedrigem Temperaturhub der einzelnen Kreisprozessanlagen. Beispielsweise durch einen stu- fenweisen Temperaturhub verteilt über die beteiligten Kreis ¬ prozessanlagen und die entsprechende Anordnung von Wärmetau ¬ schern zur Aus oder Einlagerung von externer Wärme in den Speicher .

4. Besonderen Auslegungsaufwand erfordert die Kombination un ¬ terschiedlicher Arten von Kreisprozessanlagen. Beispielsweise die Kombination einer elektrisch angetriebenen Kreisprozessanlage mit Ammoniak als Arbeitsstoff und einer Diffusionsabsorp- tionswärmepumpe mit Ammoniak / Wasser „Kältekreis". Für ver- schiedene vom System zu liefernde Temperaturen können selektiv einzelne Kreisprozessanlagen in Betrieb genommen werden. Vorteilhafterweise sind in einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung dazu die Kennfelder der einzelnen Kältekreisprozesse abgelegt. Durch eine solche Option können die jeweils güns- tigsten Betriebsbedingungen der Kreisprozessanlagen genutzt werden. Die Auswahl des Betriebes und die Betriebsdauer der jeweiligen Kreisprozessanlage erfolgt abhängig von den geforderten Nutzkälte oder Wärmemengen und deren Temperatur.

Gleichzeitig wird dabei die Temperatur der externen Wärmetau- scher und deren Wärmekapazität berücksichtigt. Die Steuerung der jeweiligen Vorrichtung erfolgt nach dem Prinzip, dass vor dem Einsatz der Kreisprozessanlagen die direkte Nutzung externe Wärme oder „Kälte" aus den externen Wärmtauscher zur erfol- gen hat. Danach erfolgt die schrittweise oder zeitlich getaktete Nutzung der Kreisprozessanlage zur Erreichung der vom System geforderten Temperaturen und Wärmemengen.

Die Regelung steuert den Geräteverbund nach den Grundsätzen der bestmöglichen Effizienz und einer Auslastung aller angeschlossenen Einheiten. Die Regelung ermittelt die maximal erreichbare Effizienz in Abhängigkeit der eingesetzten externen Wärmetauscher zur Leistungsaufnahme und der Leistungsabgabe.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert .

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung mit einer innerhalb eines Speicherbehälters angeordneten Wärmepumpe, Fig. 2a eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung mit zwei innerhalb eines

Speicherbehälters angeordneten Wärmepumpen und mehreren innerhalb des Speicherbehälters angeordneten Wärmetauschern, Fig. 2b eine schematisch dargestellte Schnittansicht entlang der Linie Ilb-IIb der in Fig. 2a dargestellten Wärme- und KältebereitstellungsVorrichtung,

Fig. 3 eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung mit einer innerhalb des

Speicherbehälters angeordneten Absorptionskältemaschine,

Fig. 4a eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung mit einer Umschaltvorrichtung, Fig. 4b eine schematisch dargestellte Schnittansicht entlang der Linie IVb-IVb der in Fig. 4a dargestellten Wärme- und Kältebereitstellungs orrichtung,

Fig. 5 eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung für den Einsatz als

Fahrzeugkühlanläge,

Fig. 6 eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung mit einem in zwei Bereiche getrennten Speicherbehälter,

Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung 1 mit einer innerhalb eines Speicherbehälters 2 angeordneten Kreisprozess 3. Der

Kreisprozess 3 weist einen Verdampfer 4, eine Drossel 5, einen Kondensator 6 und einen Kompressor 7 auf, wobei diese

Komponenten durch Leitungen 8 miteinander verbunden sind.

Innerhalb des Speicherbehälters 2 sind auch ein in einem unteren Bereich des Speicherbehälters 2 angeordneter erster Wärmetauscher 9 und ein in einem oberen Bereich des

Speicherbehälters angeordneter zweiter Wärmetauscher 10 vorgesehen. Der erste Wärmetauscher 9 ist über Leitungen 11 mit einem nicht dargestellten thermischen Wärmetauscher

Beispielsweise einer Solaranlage verbunden. Der zweite

Wärmetauscher 10 ist über Leitungen 12 mit einem Wärmetauscher Beispielsweise einer Heizungsanlage verbunden.

Über den ersten Wärmetauscher 9 wird Nutzwärme von der

thermischen Solaranlage in ein in dem Speicherbehälter 2 angeordnetes Wärmeträgermedium 13 eingespeichert. Mit Hilfe der Wärmepumpe 3 wird ein Temperaturniveau des

Wärmeträgermediums 13 angehoben, so dass über den zweiten Wärmetauscher 10 Wärme für den Betrieb der Heizungsanlage entnommen werden kann.

Die Wärmepumpe 3 wird mit Ammoniak als Arbeitsstoff betriebe Das Wärmeträgermedium 13 enthält ein Gemisch aus Wasser, Glykol, Paraffin und Essigsäure. Der Speicherbehälter 2 ist wärmegedämmt .

Die Leitungen 11 und 12 sind an einer Oberseite 14 des

Speicherbehälters 2 aus dem Speicherbehälter 2 herausgeführt. Diese Leitungen sind mit einer Verschraubung zu trennbar ausgeführt. Auf diese Weise wird eine Montage des Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung 1 erleichtert, da der

Speicherbehälter 2 einfach nach Aufstellung mit dem

Wärmeträgermedium 13 befüllt werden kann.

Der zweite Wärmetauscher 10, der Kondensator 6 und der

Verdampfer 4 sind an einer mit dem Speicherbehälter 2

verbundenen Montagehalterung 15 festgelegt.

Fig. 2a zeigt eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung 1 mit zwei innerhalb eines Speicherbehälters 2 angeordneten Wärmepumpen 3. Es handelt sich um eine drucklose Ausführung des Speicherbehälters. Im oberen Bereich des Behälters befindet sich ein vorgesehenes Volumen zur möglichen Ausdehnung des Wärmeträgermediums.

Em erster Wärmetauscher 9 ist m einem unteren Bereich des Speicherbehälters 2 angeordnet. Der Wärmetauscher 9 ist mit einer geothermischen Wärmequelle 16 hydraulisch verbunden.

Em zweiter Wärmetauscher 10 ist m einem mittleren Bereich des Speicherbehälters 2 angeordnet und hydraulisch mit einem externen Wärmetauscher 17 und einer thermischen Solaranlage 1 hydraulisch verbunden. Oberhalb des zweiten Wärmetauschers 10 ist ein dritter

Wärmetauscher 19 angeordnet, wobei der dritte Wärmetauscher 19 mit einer Heizungsanlage 20 hydraulisch verbunden ist und die Heizungsanlage 20 mit Wärme versorgt.

In einem oberen Bereich des Speicherbehälters 2 ist ein vierter Wärmetauscher 21 vorgesehen, der hydraulisch mit einem nicht dargestellten Heißwasserverbraucher verbunden ist.

Zur Steuerung und Regelung der Wärmepumpen 3 bzw. der gesamten Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung 1 ist eine

Steuerungsvorrichtung 22 vorgesehen, die Informationen von mehreren innerhalb des Speicherbehälters 2 angeordneten

Temperatursensoren 23, Füllstandssensoren 24 und einem

Drucksensor 25 verarbeitet und nach einem vorgegebenen

Algorithmus sämtliche Steuer- bzw. regelbaren Komponenten der Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung 1 ansteuert. Fig. 2b zeigt eine schematisch dargestellte Schnittansicht entlang der Linie Ilb-IIb der in Fig. 2a dargestellten Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung 1. Der Speicherbehälter 2 Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung 1 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Wärmepumpe 3 und der erste Wärmetauscher 9 sind ebenfalls kreisförmig ausgestaltet und koaxial zueinander innerhalb des Speicherbehälters 2

angeordnet, wobei der erste Wärmetauscher 9 den Verdampfer 4 der Wärmepumpe 3 umgibt. In Fig. 3 ist schematisch eine Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung 1 dargestellt. Innerhalb des Speicherbehälters 2 ist eine Absorptionskältemaschine 26 angeordnet. Das Schema entspricht dem eines Ammoniak - Wasser - Absorptionskältekreisprozesses . Die Absorptionskältemaschine 26 weist einen Kondensator 6, einen Verdampfer 4, einen Absorber 27, einen Austreiber 28, eine Lösungsmittelpumpe 29 und in jedem Kreis eine Drossel 30 auf. Diese Komponenten der Absorptionskältemaschine sind durch Leitungen 8 miteinander verbunden. In der Darstellung ist exemplarisch eine Leitung mit einem Bezugszeichen

gekennzeichnet .

Innerhalb des Speicherbehälters 2 ist zudem ein Gasheizer 31 zur Bereitstellung und Übertragung von Wärmeenergie auf das Wärmeträgermedium 13. Das Wärmträgermedium 13 weist auf den in der Absorptionskältemaschine 26 verwendeten Arbeitsstoff angepasste Absorptions- und Reaktionsmittel auf, um im

Schadensfall aus der Absorptionskältemaschine 26 austretendes giftiger bzw. feuergefährlicher Arbeitsstoff zu binden oder umzuwandeln .

In dem Austreiber 28 (Kocher) wird Ammoniak z.B. durch

Gasbeheizung verdampft. In einem Kondensator 6 wird das ausgetriebene Ammoniak kondensiert und frei werdende Wärme steht im Wärmeträgermedium 13 welches den Kondensator 6 umgibt zur Verfügung. In einem Verdampfer 4 wird Ammoniak bei

reduziertem Druck verdampft. Die dazu erforderliche Wärme wird im Bereich des Verdampfers 4 dem Wärmeträgermedium 13

entzogen. In einem Absorber 27 nimmt das aus dem Austreiber 28 kommende Wasser die aus dem Verdampfer 4 kommenden

Ammoniakdämpfe wieder auf. Die dabei frei werdenden

Absorptions- und Kondensationswärme wird ebenfalls an das Wärmeträgermedium 13 abgegeben.

Fig. 4a zeigt eine schematisch dargestellte Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung 1. Ein Innerhalb des

Speicherbehälters 2 angeordneter erste Wärmetauscher 9 und ein zweiter Wärmetauscher 10 sind hydraulisch über eine

Umschaltvorrichtung 32 mit externen Wärmetauschern 17 verbunden. Die Umschaltvorrichtung 32 weist 4 steuerbare

Ventile 33 auf. Mit Hilfe der Ventile 33 können hydraulische Verbindungen des ersten Wärmetauschers 9 und des zweiten

Wärmetauscher 10 mit den externen Wärmetauschern 17 so

angepasst werden, dass die externen Wärmetauscher 17 entweder zum Kühlen oder zum Heizen verwendet werden können.

In Fig. 4b ist schematisch eine Schnittansicht entlang der Linie IVb-IVb der in Fig. 4a abgebildeten Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung 1 dargestellt. Der

Speicherbehälter 2 weist einen rechteckigen Querschnitt auf. der erste Wärmetauscher 9 und der Verdampfer 4 sind

kreisförmig ausgestaltet und koaxial zueinander an der

Montagehalterung 15 befestigt.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Wärme- und

Kältebereitstellungsvorrichtung 1 für mobilen Einsatz

Beispielsweise für ein Fahrzeug. An dem Speicherbehälter 2 ist ein Elektromotor 34 angeordnet, der mit einem ersten

Magnetkupplungsteil 35 einer Magnetkupplung 36 verbunden ist. An dem Kompressor 7 der der innerhalb des Speicherbehälters 2 angeordneten Wärmepumpe 3 ist ein zweites Magnetkupplungsteil 37 der Magnetkupplung 36 angeordnet. Mit Hilfe der

Magnetkupplung 36 kann die Wärmepumpe 3 angetrieben, wobei der Elektromotor zum Antrieb des Kompressors 7, welcher sich innerhalb des Speicherbehälters befindet, außerhalb des

Speicherbehälters 2 angeordnet ist. Alternativ zu einem

Elektromotor kann der Antrieb auch über eine Riemenscheibe eine Kette oder ähnliches vom Fahrzeugmotor übernommen werden. Diese Anordnung ermöglicht den Antrieb ohne Wellendichtung in einem hermetisch dichten Behälter. In den Fig.l; Fig.2 und Fig.4 erfolgt der Antrieb über direkt im Speicher befindliche Antriebsmotoren. Dort besteht die Verbindung von außen zu dem Kompressor innerhalb des Behälters lediglich aus einem Strom- und Steuerungskabel. Hierfür geeignete Kompressoren sind

Beispielsweise vollhermetische Scrollkompressoren .

Der Speicherbehälter 2 ist wärmegedämmt ausgeführt. Das

Wärmeträgermedium 13 weist einen Reaktionspartner, ein

Bindemittel und einen chemischen Komplexbildner zur

Absorption; Reduktion oder Umwandlung des in der Wärmepumpe 3 verwendeten Arbeitsstoffes auf.

Der erste Wärmetauscher 9 ist mit einem ersten externen

Wärmetauscher 38 hydraulisch verbunden. Der erste externe Wärmetauscher 38 ist dazu geeignet, Nutzkälte an einen

Innenraum des Fahrzeugs abzugeben. Der zweite Wärmetauscher 10 ist mit einem zweiten externen Wärmetauscher 39 hydraulisch verbunden, wobei der zweite externe Wärmetauscher dazu

vorgesehen ist, zeitweise Wärme an den Innenraum des Fahrzeugs abzugeben. Der zweite Wärmetauscher 10 ist zusätzlich mit einem dritten externen Wärmetauscher 40 hydraulisch verbunden. Der dritte externe Wärmetauscher 40 wird als Rückkühler eingesetzt. Der zweite externe Wärmetauscher 39 und der dritte externe Wärmetauscher 40 sind über ein Umschaltventil 41 verbunden. Je nach Stellung des Umschaltventils 41 kann der zweite externe Wärmetauscher 39 zur Heizung des Innenraums hinzugezogen werden, während der erste Wärmetauscher 38 mit seiner kalten Oberfläche die Innenraumluft entfeuchtet. Im Sommerbetrieb wird nur der dritte Wärmetauscher 40 als

Rückkühler genutzt.

Fig.5 zeigt die flexible Nutzungsmöglichkeit der Vorrichtung, welche sich durch die Verwendung eine Wärmeträgers und nicht eines möglicherweise giftigen Arbeitsstoffes in den externen Wärmetauschern wir dem Verdampfer ergibt.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärme- und Kältebereitstellungsvorrichtung 1 für ein Fahrzeug mit einem Speicherbehälter 2. Der Speicherbehälter 2 weist zwei durch eine Trennvorrichtung 42 hydraulisch voneinander getrennte Speicherkammern 43 und 44 auf. Durch die Aufteilung des

Speicherbehälters in mehrere Speicherkammern 43 und 44 kann eine Temperaturverteilung des Wärmeträgermediums 13 innerhalb der Speicherkammern 43 und 44 an besondere Einsatzzwecke angepasst werden. Zudem ist es möglich unterschiedliche

Wärmeträgermedien in den Speicherkammern 43 und 44

einzusetzen, wobei den Wärmeträgermedien an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst sein können. Es ist auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Speicherbehälter 2 in drei oder mehr Speicherkammern unterteilt ist. Die Aufteilung in verschiedene Kammern innerhalb eines Speicherbehälters behindert den Temperaturausgleich der von der

temperaturabhängigen Dichte des jeweiligen Wärmeträgermediums und damit von der Schwerkraft getrieben wird. Durch einzelne Kammern innerhalb des Speicherbehälter ist eine

Temperaturdifferenz zwischen Verdampfer und Kondensator welche sich in unterschiedlichen Kammern befinden besser erreichbar. Dies gilt insbesondere im mobilen Einsatz. Trotz der

Aufteilung in verschieden Kammern bleibt die Funktion des Wärmeträgermediums als Reaktionspartner von im Schadensfall austretendem Arbeitsstoff erhalten.