CH189826A - Heat pump designed as a compression refrigeration machine. - Google Patents

Heat pump designed as a compression refrigeration machine.

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CH189826A
CH189826A CH189826DA CH189826A CH 189826 A CH189826 A CH 189826A CH 189826D A CH189826D A CH 189826DA CH 189826 A CH189826 A CH 189826A
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CH
Switzerland
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heat
heat pump
evaporator
ice rink
artificial ice
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
Original Assignee
Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/003Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Description

  

  Als     gompressionsbältemaschine    ausgebildete Wärmepumpe.    Die Erfindung betrifft eine als     Kom-          pressionskältemaschine    ausgebildete Wärme  pumpe, insbesondere für die Wärmeversor  gung von Heizungsanlagen und besteht  darin, dass der     Niederdruckteil    der Maschine  nicht nur für den Wärmebezug aus einer  natürlichen Wärmequelle, sondern auch für  den Wärmebezug aus einer     Kunsteisbahn     ausgebildet ist, insbesondere zum Zweck,  nicht nur einen besonderen Kompressor und  Kondensator für die     ITunsteisbahn    überflüs  sig zu machen, sondern auch die Antriebs  kosten dementsprechend herabzusetzen.

   Der       Niederdruckteil    kann zwei Verdampfer be  sitzen, von denen der eine für den Wärme  entzug     aus,der    natürlichen Wärmequelle und  der andere für den Wärmeentzug aus der  Kunsteisbahn .dient. Zweckmässig werden  die Verdampfer unabhängig voneinander ge  macht, zum     Zweck,    den     Wärmebedarf    wahl  weise aus der einen oder der andern Wärme  quelle decken zu können. Endlich können  auch Mittel zur Veränderung der Verteilung  des     Wärmemediums    auf die Verdampfer vor-    gesehen     sein,    um den Wärmebezug nach  Wunsch auf die     Wärmequellen    verteilen zu       können.     



  In der Zeichnung ist     Fig.    1 ein bei einem  aus der Praxis herausgegriffenen Fall die  durch die Anwendung der Erfindung erziel  bare Energieersparnis veranschaulichendes  Diagramm und       Fig.    2 eine schematische Darstellung  eines     Ausführungsbeispiels    der Wärmepumpe  nach der     Erfindung.     



  In     Fig.    1 ist durch Linie a der Verlauf  der mittleren Aussentemperatur während  eines Winters in Celsiusgrad, durch Linie b  die Wärmeleistung einer Gebäudeheizung in  Wärmeeinheiten bei nach a verlaufender  Aussentemperatur und     Konstanthaltung    der   Innentemperatur, und .durch Linie b' der  Kraftbedarf einer diesen Wärmeverbrauch  deckenden, .die Wärme aus einer Quelle der  Umgebung, z. B. einem Fluss, einem See oder  dergleichen beziehenden     Wärmepumpe    in     kW     dargestellt. Linie b" stellt den Kraftbedarf  einer die Wärme für denselben Zweck zum      Teil aus einer     Kunsteisbahn        beziehenden     Wärmepumpe dar.

   Der Kraftbedarf dieser  Pumpe ist grösser als     derjenige    der vorer  wähnten, weil .die Wärme zum Teil von  einem niedrigeren Temperaturniveau aus auf  die Gebrauchstemperatur hochgepumpt wer  den muss. Durch die Linie c ist der Kraft  bedarf in     kW    einer von einer geschlossenen  Halle umgebenden Kunsteisbahn und durch  die Linie d der Kraftbedarf einer offen im  Freien aufgestellten Kunsteisbahn wieder  gegeben. Die von diesen Linien und der       Null-Linie    begrenzten Flächen sind ein Mass  für die während einer Winterperiode auf  zuwendenden gesamten Wärme-     bezw.    Ener  giemengen.  



  Durch die Kombination der Wärme  pumpe mit der geschlossenen     Kunsteisbahn     wird erreicht, dass der durch die Flächen       g,   <I>h,</I>     i.,        k    dargestellte Energiebetrag in Weg  fall kommt. Dafür     steigt    aber die Energie  aufnahme der Wärmepumpe um den die  Fläche<I>1, b",</I>     m,        n,    b', o ausmachenden Betrag  an. Wird diese Fläche über der Null-Linie  aufgetragen und von der Fläche     ci,   <I>h, i,</I>     k     abgezogen, so wird durch .die verbleibende  Fläche g,     h,   <I>p, e, q</I> (voll schraffiert) die  netto ersparte Energiemenge dargestellt.

    Aus dem Verhältnis dieser Fläche zu der  Fläche g,     la,   <I>i,</I>     k    ist ersichtlich, dass mit einer  derartigen Kombination im vorliegenden  Fall für .die Kunsteisbahn eine Energie  kostenersparnis von ca.<B>70%</B> erzielbar ist.  Ganz ähnlich liegen die Verhältnisse bei offe  nen Kunsteisbahnen.

   Ein Unterschied be  steht nur     insofern,    als hier die Linie b" in  die Linie b"' übergeht, die während des  Monats Januar mit der Linie b' zusammen  fällt, weil infolge der bis Mitte Januar stän  dig sinkenden und von .da an wieder steigen  den Aussentemperatur der Kältebedarf der  Kunsteisbahn und damit der Wärmeanfall  aus derselben bis gegen Ende Dezember all  mählich auf den Wert 0 herabsinkt und erst  von Anfang Februar an allmählich wieder  auf die frühere Werte ansteigt.

   Wird die  Wärmepumpe also mit einer offenen Kunst  eisbahn     kombiniert,    so kommt der der    Fläche<I>r, b"', s, ä,</I>     k    entsprechende Energie  betrag in Wegfall, aber der Wärmepumpe       muss    der durch die Fläche<I>r, b"', s,</I>     n,   <I>b', o</I>  dargestellte Mehrbetrag an Energie zuge  führt werden.

   Durch Subtraktion dieser  Fläche von der Fläche<I>t, d,</I>     2t,   <I>i,</I>     k    ergibt sich  die die wahre Energieersparnis darstellende  Fläche<I>t, d,</I>     u,   <I>v, f, w</I> (gestrichelt schraf  fiert), aus der wiederum ersichtlich ist, dass  in diesem Fall eine     Energiekostenersparnis     von ca.     60%    erzielbar ist.  



  In     Fig.    2 ist a :der     -Kompressor,   <I>b</I> der als       Heizwassererhitzer    für eine Zentralheizungs  anlage t wirkende     Kondensator,    c das Dros  selorgan, d der     mit    Wasser aus einem See,  Fluss oder dergleichen bespülte Verdampfer  und e der     Ölabscheider    einer den See, Fluss  oder dergleichen als Wärmequelle ausnützen  den und die Wärme auf die Gebrauchstempe  ratur einer Zentralheizungsanlage bringen  den Wärmepumpe, bei der die die genannten  Einzelapparate in üblicher Weise miteinan  der verbindenden Leitungen mit     f,   <I>y,</I>     h,   <I>i, k</I>  und 1 bezeichnet sind.

   An den     Glabscheider          ist    ausser dem Verdampfer d durch die Lei  tungen m, n noch ein zweiter, als     Solekühler     wirkender Verdampfer o angeschlossen, des  sen     Soleinhalt    mittels der Pumpe p und der  Leitungen<I>q</I> und<I>r</I> im Kreislauf durch den  Rohrrost einer     Kunsteisbahn    s hindurchge  führt wird.  



  Da die     Kunsteisbahn    und damit die Sole  und der Verdampfer o erheblich tiefer als  die natürliche Wärmequelle und der Ver  dampfer d temperiert sind, ist auch der  Druck im Verdampfer o entsprechend kleiner  als im Verdampfer d. Es ist daher notwen  dig, den vom Verdampfer o gelieferten  Dampf durch eine in die Leitung     n    eingebau  ten     Vorverdichter        (Booster)        u    auf den im       Ölabscheider        bezw.    Verdampfer d herrschen  den     Druck    vorzuverdichten, bevor er zusam  men mit dem vom letzteren     abgegebenen     Dampf vom Verdichter a angesaugt werden  kann.

       Durch    eine solche Kombination von  Kunsteisbahn- und     Wärmepumpenanlage     wird gegenüber den unabhängig voneinander  aufgestellten Anlagen die durch das Dia-           gramm        (Fig.    1) ermittelte Energie-     bezw.          Antriebskostenersparnis    verwirklicht.  



  Natürlich können diese Ersparnisse je  nach dem vorliegenden Grössenverhältnis       zwischen    Heizungsanlage und     iiunsteisbahn,          Temperaturverhältnis        zwischen    den Wärme  quellen und anderem mehr von Fall zu Fall  voneinander verschieden sein.



  Heat pump designed as a compression air-conditioning machine. The invention relates to a heat pump designed as a compression chiller, in particular for the heat supply of heating systems and consists in the fact that the low-pressure part of the machine is designed not only for heat from a natural heat source, but also from an artificial ice rink, in particular The purpose is not only to make a special compressor and condenser for the ITunsteis rink superfluous, but also to reduce the drive costs accordingly.

   The low-pressure part can have two evaporators, one of which is used to extract heat from, the natural heat source and the other to extract heat from the artificial ice rink. The evaporators are expediently made independent of one another, for the purpose of being able to meet the heat demand from one or the other heat source. Finally, means for changing the distribution of the heat medium on the evaporator can also be provided in order to be able to distribute the heat consumption to the heat sources as desired.



  In the drawing, FIG. 1 is a diagram illustrating the energy savings achieved by the application of the invention in a case picked out from practice, and FIG. 2 is a schematic representation of an embodiment of the heat pump according to the invention.



  In Fig. 1, line a shows the course of the mean outside temperature during a winter in Celsius degrees, line b shows the heat output of a building heating system in thermal units with the outside temperature running according to a and keeping the inside temperature constant, and line b 'shows the power requirement of a heating system that covers this heat consumption , .the heat from a source in the vicinity, e.g. B. a river, a lake or the like related heat pump shown in kW. Line b "represents the power requirement of a heat pump that draws the heat partly from an artificial ice rink for the same purpose.

   The power requirement of this pump is greater than that of the aforementioned, because the heat has to be partly pumped up from a lower temperature level to the service temperature. Line c gives the power requirement in kW of an artificial ice rink surrounded by a closed hall and line d shows the power requirement of an artificial ice rink set up in the open air. The areas bounded by these lines and the zero line are a measure of the total heat and / or heat to be expended during a winter period. Amounts of energy.



  By combining the heat pump with the closed artificial ice rink it is achieved that the amount of energy represented by the areas g, <I> h, </I> i., K is eliminated. On the other hand, the energy consumption of the heat pump increases by the amount that makes up the area <I> 1, b ", </I> m, n, b ', o. If this area is plotted above the zero line and from the area ci , <I> h, i, </I> k subtracted, the remaining area g, h, <I> p, e, q </I> (fully hatched) represents the net amount of energy saved.

    From the ratio of this area to the area g, la, <I> i, </I> k it can be seen that with such a combination in the present case for the artificial ice rink an energy cost saving of approx. 70% </ B> is achievable. The situation is very similar with open artificial ice rinks.

   There is only a difference insofar as here line b "merges into line b" 'which coincides with line b' during the month of January because, as a result of the constant falling until mid-January and rising again from then on the outside temperature, the cooling requirement of the artificial ice rink and thus the heat accumulation from the same gradually falls to the value 0 by the end of December and only gradually rises again to the previous values from the beginning of February.

   If the heat pump is combined with an open artificial ice rink, the amount of energy corresponding to the area <I> r, b "', s, ä, </I> k is no longer available, but the heat pump has to cover the area <I > r, b "', s, </I> n, <I> b', o </I> shown excess amount of energy are supplied.

   Subtracting this area from the area <I> t, d, </I> 2t, <I> i, </I> k results in the area <I> t, d, </I> u representing the true energy saving , <I> v, f, w </I> (dashed and hatched), which in turn shows that in this case an energy cost saving of approx. 60% can be achieved.



  In Fig. 2 is a: the compressor, <I> b </I> the condenser acting as a heating water heater for a central heating system t, c the throttle organ, d the evaporator flushed with water from a lake, river or the like and e the oil separator uses the lake, river or the like as a heat source and brings the heat to the use temperature of a central heating system, in which the said individual devices are used in the usual way with the connecting lines with f, <I> y, </ I > h, <I> i, k </I> and 1 are designated.

   In addition to the evaporator d, a second evaporator o acting as a brine cooler is connected to the glass separator through the lines m, n, its brine content by means of the pump p and the lines <I> q </I> and <I> r < / I> is circulated through the pipe grating of an artificial ice rink.



  Since the artificial ice rink and thus the brine and the evaporator o are heated considerably lower than the natural heat source and the evaporator d, the pressure in the evaporator o is correspondingly lower than in the evaporator d. It is therefore neces sary, the steam supplied by the evaporator o through a built in line n pre-compressor (booster) u on the BEZW in the oil separator. Evaporator d prevails the pressure to be pre-compressed before it can be sucked in by compressor a together with the vapor released by the latter.

       With such a combination of artificial ice rink and heat pump system, the energy and / or energy values determined by the diagram (FIG. 1) are compared to the systems set up independently of one another. Drive cost savings achieved.



  Of course, these savings can vary from case to case depending on the size ratio between the heating system and the ice rink, the temperature ratio between the heat sources and other factors.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Als Kompressionskältemaschine ausgebil dete Wärmepumpe, insbesondere für die Wärmeversorgung von Heizungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass der Nieder druekteil der Maschine nicht nur für den Wärmebezug aus einer natürlichen Wärme quelle, sondern auch für den Wärmebezug aus einer Kunsteisbahn ausgebildet ist, ins besondere zum Zweck, nicht nur einen beson- dern Kompressor und Kondensator für die Kunsteisbahn überflüssig zu machen, son dern auch die Antriebskosten dementspre chend herabzusetzen. TTNTERANSPRüCHE 1. PATENT CLAIM: A heat pump designed as a compression refrigeration machine, in particular for supplying heat to heating systems, characterized in that the lower pressure part of the machine is designed not only to draw heat from a natural heat source, but also to draw heat from an artificial ice rink, in particular for this purpose not only to make a special compressor and condenser for the artificial ice rink superfluous, but also to reduce the drive costs accordingly. TERMINAL CLAIMS 1. Wärmepumpe nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Nieder- di-icldeil aus zwei Verdampfern besteht, von denen der eine für den Wärmeentzug aus einer natürlichen Wärmequelle und der andere für den Wärmeentzug aus der Kunsteisbahn dient. 2. Wärmepumpe nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Verdampfer unabhängig voneinander gemacht sind, zum Zweck, den Wärmebedarf wahlweise aus der einen oder der andern Wärme quelle decken zu können. 3. Heat pump according to patent claim, characterized in that the lower di-icldeil consists of two evaporators, one of which is used for extracting heat from a natural heat source and the other for extracting heat from the artificial ice rink. 2. Heat pump according to dependent claim 1, characterized in that the evaporators are made independent of one another, for the purpose of being able to cover the heat demand either from one or the other heat source. 3. Wärmepumpe nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass Mittel zur Ver änderung der Verteilung des Wärme mediums auf die Verdampfer vorgesehen sind, zum Zweck, den Wärmebezug nach Wunsch auf .die Wärmequellen verteilen zu können. 4. Wärmepumpe nach Unteranspruch 1, ge kennzeichnet durch einen in die Sauglei tung des Kunsteisbahnverdampfers ein gebauten Vorverdichter, durch den der von diesem Verdampfer abgegebene Dampf auf den Druck des vom andern Verdampfer abgegebenen Dampfes ge bracht wird. Heat pump according to dependent claim 2, characterized in that means are provided for changing the distribution of the heat medium on the evaporator, for the purpose of being able to distribute the heat supply to the heat sources as desired. 4. Heat pump according to dependent claim 1, characterized by a built in the Sauglei device of the artificial ice rink evaporator a pre-compressor through which the steam emitted by this evaporator is brought to the pressure of the steam emitted from the other evaporator ge.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2360048A1 (en) * 1976-07-30 1978-02-24 Crede Helfried PROCESS FOR CAPTURING ENERGY, IN PARTICULAR HEAT FOR HEATING ACCORDING TO THE PRINCIPLE OF THE HEAT PUMP
EP0260333A1 (en) * 1986-09-16 1988-03-23 Giorgio Luppi Improvement to a dry cleaning plant

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FR2360048A1 (en) * 1976-07-30 1978-02-24 Crede Helfried PROCESS FOR CAPTURING ENERGY, IN PARTICULAR HEAT FOR HEATING ACCORDING TO THE PRINCIPLE OF THE HEAT PUMP
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