CH233376A - Device for utilizing waste heat by means of a heat pump. - Google Patents

Device for utilizing waste heat by means of a heat pump.

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CH233376A
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CH
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heat
evaporator
utilization
heat pump
medium
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Gebr Sulzer
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Sulzer Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

  

  Einrichtung     zur        Abwärineausnützung    mittelst Wärmepumpe.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich  auf eine Einrichtung zur     Abwärmeausnützung          mittelst    Wärmepumpe.

   Sie besteht darin,     dass     der Verdampfer der Wärmepumpe einem vom  wärmeabgebenden Mittel und vom wärmeauf  nehmenden Brauchmedium durchflossenen       Wärmeaustauscher    in Strömungsrichtung des       wärmeabgebenden    Mittels. und der Konden  sator diesem     Wärmeaustauscher    in Strö  mungsrichtung des Brauchmediums nachge  schaltet sind, zum Zweck, eine Temperatur  senkung des wärmeabgebenden Mittels und  eine Temperaturerhöhung     des    Brauchmediums  mit kleiner     @Värmepumpenleistung    herbeizu  führen.  



  Es ist bekannt, die z. B.     in    warmen Ab  wässern enthaltene Wärme     unter    Einschal  tung. einer Wärmepumpe in der Weise auf  ein rauchmedium überzuführen, dass -der  Verdampfer der Wärmepumpe vom Abwasser  und der Kondensator derselben vom Brauch  medium durchflossen wird. Dadurch ist es  möglich, das abgehende Brauchmedium auf  eine Temperatur zu     bringen,    die höher ist    als die des warm anfallenden Abwassers.

   Die  gesamte vom     Abwasser    abgegebene Wärme  geht somit zuerst auf den im Kreislauf zir  kulierenden Wärmeträger der Wärmepumpe  über und von .diesem zusammen mit der in  Wärme umgewandelten     Kompressorarbeit     auf das Brauchmedium.

       Diese    Art der  Wärmeübertragung     bezw.    der Heizung eines  Brauchmediums     bedingt    entsprechend gross  dimensionierte     Wärmepumpanlageny    Ver  dampfer,     Kondensatoren    und Verdichter von  bedeutender Antriebsleistung, deren     Wirt-          sehaftlichkeit    ungünstig     ist.    Diese     Nachteile     lassen sich mit der vorliegenden Erfindung  vermeiden.  



  Eine beispielsweise     Ausführungsform    ,des  Erfindungsgegenstandes ist     auf    beiliegender  Zeichnung schematisch dargestellt.  



  Mit 1 ist der     Kolbenverdichter,    mit     2,der     Verdampfer, mit 3 der     Verflüssiger    und mit  4 das Expansionsventil einer     Wärmepum-          penanlage        bezeichnet;        welche    einen Teil einer  Einrichtung zur     Abwärmeausnützung    bildet.  Der im     Kreislauf        zirkulierende    Wärmeträger,      z.

   B.     Dichlordifluor-Methan,        Ammonialz,     Kohlensäure und dergleichen, gelangt aus  dem Verdichter 1 über die Verbindungslei  tung 5 in den     Verflüssiger    3 und von diesem  über die Leitung 6 zum Expansionsventil 4  und weiter über :die Leitung 7 in den Ver  dampfer 2. Aus dem Verdampfer 2 gelangt  der     dampfförmige    Wärmeträger durch die  Verbindungsleitung 8 in den Verdichter 1 zu  rück; um den     beschriebenen    Kreislauf von  neuem zu     beginnen.     



  Durch die Leitung 9 wird das warme, dem  Wärmeentzug zu unterwerfende Mittel, z. B.  Abwässer wie etwa     Flotten    in Färbereibe  trieben, Waschlaugen in Wäschereien,     warme,     feuchte Luft, Rauch- und Abgase usw., dem       Wärmeaustauseher    10 zugeführt, von dem es  über die Verbindungsleitung 11 in den Ver  dampfer 2 gelangt, aus dem es in kaltem Zu  stande über die     Abflussleitung    12     fortgeleitet     wird. Das kalte Brauchmedium, z. B.

   Frisch  wasser, Gase, atmosphärische Luft, gelangt  über die     Zufuhrleitung    13 in den Wärme  austauscher 10 und aus     diesem    über die Ver  bindungsleitung 14 in den Kondensator 3, aus  dem es als Brauchmedium in heissem Zu  stande über die Leitung 15 den Verbrauchs  stellen, z. B. Heizkörpern, Heizbottichen,       Heisswasserhahnen        und.    dergleichen zugeführt  wird.  



  Die wärmetechnischen Vorgänge, die in  der erfindungsgemässen Einrichtung zum  Ablauf gelangen, sind anschliessend erläutert,  wodurch die damit     erreichbaren        wirtsehaft-          lichen    Vorteile einer solchen Anlage klar er  sichtlich sind.  



  Das mit der Temperatur t, in den Aus  tauscher 10 gelangende warme Abwasser wird  in     uTärmeaustausch        mit,dem    bei der Tempe  ratur     t4    .diesem zufliessenden kalten Brauch  medium gebracht. Das Abwasser kühlt sich  auf die Temperatur     t-,    ab und gelangt mit  dieser in den Verdampfer 2. Das Brauch  medium ist im     Austauscher    10 von der Tem  peratur     t4    auf die höhere Temperatur     t;j    ge  bracht worden und wird mit dieser dem Kon  densator 3 zugeleitet.

   Hierbei ist     t,    >     tund          t2   <I>></I>     t4.    Im Verdampfer 2 findet ein Wärme-         austausch    vom mit der Temperatur     t,    in  dieses gelangenden Mittel auf den mit der  Temperatur     t"    flüssig in den Verdampfer ein  geleiteten Wärmeträger statt, was eine wei  tere Senkung der Temperatur des Mittels von       t,',    auf<I>t;</I> zur Folge hat.  



  Das\ im     Austauscher    1l.) auf die Tempe  ratur t;, vorgewärmte Brauchmedium wird im  Kondensator 3 in Wärmeaustausch mit dem  bei der Temperatur     t7    in diesen gelangenden  g o<B>N</B>       asförmigen,    verdichteten     Värmeträger    ge  bracht,     ,so    dass das Brauchmedium sich von  der Temperatur     t5    .auf     t,    erwärmt. und der  gasförmige Wärmeträger sich     unter    entspre  chender Wärmeabgabe verflüssigt.  



  Es hat sich bestätigt,     dass    die Wärme  pumpenanlage     und    die zu ihrem Antrieb be  nötigte Leistung klein gehalten werden     kön.,        nen;    falls nach dem     Vorsehlage    ,der Erfindung  ein     Wärmeaustauscher    angeordnet ist, in wei  chem eine bedeutende Wärmemenge vom Ab  wasser direkt auf das Brauchmedium über  tragen wird und nur die Restwärme mittelst  der Wärmepumpe und dessen Wärmeträgers  hoch gefördert werden     muss.    Damit lassen sich  Herstellung und     Betrieb    von Einrichtungen  zur     Ausnützung    der Wärme von Abwässern,  Gasen,     feuchter,

      warmer Luft wirtschaftlicher  gestalten als dies mit der Wärmepumpe allein  möglich ist.  



  Ohne vom Wesen der Erfindung abzu  gehen, können wenigstens zwei der drei Ap  parate: Verdampfer,     Wärmeaustauscher,    Kon  densator zu einer baulichen Einheit vereinigt  sein.



  Device for utilizing waste heat by means of a heat pump. The present invention relates to a device for utilizing waste heat by means of a heat pump.

   It consists in the fact that the evaporator of the heat pump is a heat exchanger through which the heat-emitting agent and the heat-absorbing utility medium flow in the flow direction of the heat-emitting agent. and the condenser this heat exchanger in the direction of flow of the utility medium are switched nachge, for the purpose of lowering the temperature of the heat-emitting agent and increasing the temperature of the utility medium with a small @ Värmepumpenkraft herbeizu.



  It is known that z. B. in warm from water contained heat under switching device. transfer a heat pump to a smoke medium in such a way that the evaporator of the heat pump is traversed by waste water and the condenser of the same by the utility medium. This makes it possible to bring the outgoing utility medium to a temperature that is higher than that of the warm wastewater.

   The entire heat given off by the wastewater is thus first transferred to the circulating heat transfer medium of the heat pump and from this, together with the compressor work converted into heat, to the utility medium.

       This type of heat transfer BEZW. The heating of a utility medium requires correspondingly large heat pump systems, evaporators, condensers and compressors with significant drive power, the economic efficiency of which is unfavorable. These disadvantages can be avoided with the present invention.



  An example embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the accompanying drawing.



  1 denotes the piston compressor, 2 denotes the evaporator, 3 denotes the condenser and 4 denotes the expansion valve of a heat pump system; which forms part of a facility for waste heat utilization. The circulating heat transfer medium, e.g.

   B. dichlorodifluoromethane, ammonia, carbonic acid and the like, comes from the compressor 1 via the connection line 5 in the condenser 3 and from there via the line 6 to the expansion valve 4 and further via: the line 7 in the Ver evaporator 2. Off the evaporator 2 passes the vaporous heat transfer medium through the connecting line 8 in the compressor 1 to return; to start the cycle described again.



  Through the line 9, the warm, the heat extraction agent to be subjected, z. B. Waste water such as liquors in dyeing, washing liquors in laundries, warm, humid air, smoke and exhaust gases, etc., supplied to the heat exchanger 10, from which it passes through the connecting line 11 in the Ver evaporator 2, from which it is cold To stand on the drain line 12 is forwarded. The cold utility medium, e.g. B.

   Fresh water, gases, atmospheric air, passes through the supply line 13 in the heat exchanger 10 and from this via the connecting line 14 into the condenser 3, from which it stood as a service medium in hot to put on the line 15 the consumption, z. B. radiators, heating vats, hot water taps and. the like is supplied.



  The thermal processes that are carried out in the device according to the invention are explained below, whereby the economic advantages of such a system that can be achieved therewith are clearly evident.



  The warm wastewater entering the exchanger 10 at the temperature t is exchanged with heat at the temperature t4. This inflowing cold service medium is brought. The wastewater cools down to the temperature t-, and with this reaches the evaporator 2. The service medium has been brought in the exchanger 10 from the temperature t4 to the higher temperature t; j and is transferred to the condenser 3 with this forwarded.

   Here t,> t and t2 <I>> </I> t4. In the evaporator 2 there is an exchange of heat from the agent entering it at the temperature t "to the heat transfer medium conducted liquid into the evaporator at the temperature t", which further reduces the temperature of the agent from t "" to < I> t; </I>.



  The \ in exchanger 1l.) To the tempe temperature t ;, is brought in the condenser 3 in heat exchange with the go <B> N </B> as-shaped, compressed heat transfer medium that enters this at temperature t7, so that the process medium heats up from temperature t5 to t. and the gaseous heat carrier liquefies with corresponding heat emission.



  It has been confirmed that the heat pump system and the power required to drive it can be kept small. if, according to the proposal, the invention a heat exchanger is arranged, in Wei chem a significant amount of heat from waste water is transferred directly to the utility medium and only the residual heat must be promoted by means of the heat pump and its heat carrier. This enables the production and operation of facilities for utilizing the heat from waste water, gases, humid,

      make warm air more economical than is possible with the heat pump alone.



  Without departing from the essence of the invention, at least two of the three Ap parate: evaporator, heat exchanger, condenser Kon can be combined into one structural unit.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Abwärmeausnützung mit- telst Wärmepumpe, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Verdampfer der Wärmepumpe einem vom wärmeabgebenden Mittel und vom w lirm , eaufnehmenden Brauchmedium durch- flossenen Wärmeaustauscher in Strömungs richtung des wärmeabgebenden Mittels und der Kondensator diesem Wärmeaustauscher in Strömungsrichtung des Brauchmediums nachgeschaltet sind, zum Zweck, PATENT CLAIM: Device for the utilization of waste heat by means of a heat pump, characterized in that the evaporator of the heat pump has a heat exchanger through which the heat emitting agent and the w lirm, eaaccepting usage medium flow in the direction of flow of the heat emitting agent and the condenser of this heat exchanger in the direction of flow of the usage medium downstream for the purpose eine Tempe ratursenkung des wärmeabgebenden Mittels und eine Temperaturerhöhung des Brauch- mediums mit kleiner Wärmepumpenleistung herbeizuführen. UNTERANSPRüCHE 1. Einrichtung zur Abwärmeausnützung nach Patentanspruch, dadurch ,gekennzeich net, dass Verdampfer, Wärmeaustauscher und Kondensator räumlich voneinander getrennte Einheiten bilden und durch Leitungen mit- .einander verbunden sind. 2. bring about a temperature reduction of the heat emitting agent and a temperature increase of the service medium with a low heat pump output. SUBClaims 1. Device for the utilization of waste heat according to claim, characterized in that the evaporator, heat exchanger and condenser form spatially separate units and are connected to one another by lines. 2. Einrichtung zur Abwärmeausnützung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass wenigstens zwei,der drei Apparate: Verdampfer, Wärmeaustauscher, Konidensa- tor zu einer baulichen, Einheit vereinigt sind. 3. Einrichtung zur Abwärmeausnützun; nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass das dem Wärmeentzug zu unter werfende Mittel Abwasser ist. .4. Device for utilizing waste heat according to patent claim, characterized in that at least two of the three apparatuses: evaporator, heat exchanger, conidenser are combined to form a structural unit. 3. facility for waste heat utilization; according to claim, characterized in that the means to be subjected to the extraction of heat is waste water. .4. Einrichtung zur Abwärmeausnützung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass das dem Wärmeentzug zu unterwer fende Mittel feuchte, warme Luft ist. Device for the utilization of waste heat according to claim, characterized in that the means to be subjected to the extraction of heat is moist, warm air.
CH233376D 1943-05-21 1943-05-21 Device for utilizing waste heat by means of a heat pump. CH233376A (en)

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