DE1278085B - Heinz- und/oder Kuehlgeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F24f

Deutsche Kl.: 36 d-1/70

Nummer: 1278 085

Aktenzeichen: P 12 78 085.7-16 (C 36179)

Anmeldetag: 22. Juni 1965

Auslegetag: 19. September 1968

Die Erfindung betrifft ein Heiz- und/oder Kühlgerät mit einer Kältemaschine, die einen von einer mit Dampf betriebenen Antriebsmaschine angetriebenen Kompressor, einen Verdampfer und einen Kondensator aufweist, die, einen geschlossenen Kältemittelkreislauf bildend, miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät obiger Art zu schaffen, mit dem gleichzeitig eine Raumheizung und/oder -kühlung vorgenommen werden kann, wobei sich die Heizleistung umgekehrt proportional zur Kühlleistung verhalten soll. Die Regelung des Gerätes hinsichtlich der Abgabe einer Heiz- und/oder Kühlleistung soll denkbar einfach und zuverlässig arbeitend sein. Das Gerät soll einfach im Aufbau und wirtschaftlich herstellbar sein, wobei praktisch keinerlei Wartung desselben erforderlich sein soll.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Dampferzeuger die Kompressorantriebsmaschine und ein Dampfkondensator für den Abdampf der Kompressorantriebsmaschine zu einem zweiten geschlossenen Energiemittelkreislauf verbunden sind, in dem ein Wärmetauscher für einen Heizungswasserkreislauf angeordnet ist, daß der Kältemittelverdampfer einen Wärmetauscher für einen Kühlungswasserkreislauf aufweist und über eine Kältemitteldampfleitung, in der ein in Abhängigkeit von der Kühlungswassertemperatur gesteuertes Durchflußregelventil angeordnet ist, mit dem Dampfkondensator zur Regelung der Temperatur und des Druckes im Dampfkondensator und damit der Drehzahl der Kompressorantriebsmaschine verbunden ist, und daß eine die nicht kondensierbaren Kältemitteldämpfe aus dem Dampfkondensator entfernende und in den Kältemittelkreislauf zurückfördernde Vorrichtung vorgesehen ist.

Durch die Erfindung ist eine mit geringen Einbaukosten verbundene Anlage mit einem großen Leistungsbereich geschaffen, die gegen kleinere Leckstellen völlig unempfindlich ist. Die Anlage ist vollständig luftdicht gekapselt, wobei Routineüberwachungen praktisch nicht bestehen. Beispielsweise benötigt die Anlage keine periodischen Nachfüllungen von Leistungswiederherstellern, noch sind Alkalinitätsüberprüfungen erforderlich, wie dies bei den meisten Absorptionsanlagen der Fall ist.

Bei der Anlage nach der Erfindung braucht der Dampferzeuger niemals entsteint zu werden, da der Anlage kein Frischwasser zugeführt zu werden braucht. Durch einfache Änderungen des Turbokpmpressors kann die Turbine leicht von Hoch-Heiz- und/oder Kühlgerät

Anmelder:

Carrier Corporation, Syracuse, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Louis Howell Leonard jun.,
Dewitt, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. Juni 1964

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druckdampf auf Niederdruckdampf umgestellt werden. Hohe Teillastwirtschaftlichkeit kann durch unmittelbare Änderung der Dampferzeugereingangsleistung und durch die Verwendung von Leitschaufein im Kältemittelkompressor erzielt werden.

Da die Kondensierleistung des Dampfkondensators durch Abdeckung geregelt wird, ist die Regelung der Eintrittstemperatur des Kühlungswassers und dessen Strömungsgeschwindigkeit nicht notwendig, so daß niedrigere Durchschnittskühlwassertemperaturen verwendet werden können, wodurch die Betriebskosten wesentlich gesenkt werden und Kesselsteinbildung wirksam verhindert wird. Weiterhin macht die Anlage Nebenschlußleitungen und Ventile für Kühl- oder absorbierendes Kühlwasser, wie sie bei den meisten Absorptionsmaschinen verwendet werden, vollständig überflüssig und erfordert auch empfindliche Kühlungswasserströmungsverstellung.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß der Dampfkondensator zwei Abschnitte aufweist, von denen einer ausschließlich in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Heizungswasser steht, während die wirksame Oberfläche des anderen Abschnittes in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur durch Abdeckung mit Kältemitteldampf regelbar ist. Bei dieser Ausbildung kann die Kondensierleistung des Dampfkondensators in äußerst wirksamer Weise geregelt werden.

Um diese Regelung wirksam durchzuführen, sieht die Erfindung vor, daß eine Kondenswasser unter Druck setzende Pumpe mit einer Strahlpumpe zur kontinuierlichen Entfernung des nicht kondensier-

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baren Kältemitteldampfes aus dem Dampfkonden- Fig. 2 einen abgebrochenen Längsschnitt einer sator verbunden ist. Hierbei ist es zweckmäßig, daß Kondensatoreinheit mit einem Dampfkondensator zum Betrieb der Kondenswasserpumpe und der gemäß der Erfindung, wobei Teile zur deutlicheren Strahlpumpe eine vorbestimmte Menge Kondens- Darstellung weggebrochen sind,
wasser im Kältemittelkreislauf aufrechterhalten wird. 5 Fig. 3 einen vertikalen Schnitt der Kondensator-Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß als einheit im wesentlichen nach Linie IH-III der Kältemittel Octafluorcyclobutan und als Energie- Fig. 2,

strömungsmittel Wasserdampf verwendet wird. Diese F i g. 4 eine Endansicht von rechts der in F i g. 2

beiden Strömungsmittel haben die vorteilhafte Eigen- gezeigten Einheit, wobei zur deutlicheren Darstellung

schaft, daß sie sich nicht vermischen und daß das io Teile entfernt sind,

Kältemittel im Dampfkondensator nicht kondensiert, F i g. 5 ein Strömungsdiagramm ähnlich der F i g. 1 so daß es leicht wieder in den Kältemittelkreislauf einer anderen Ausführungsform einer Heiz- und

zurückgeführt werden kann. Kühlmaschine,

Weiterhin zeichnet sich die Erfindung dadurch F i g. 6 einen axialen vertikalen Schnitt eines Wäraus, daß die Temperatur des aus dem Dampfkonden- 15 metauschers der in Fig. 5 gezeigten Maschine, wosator entfernten Kondensats durch einen Wärme- bei zur klareren Darstellung Teile weggebrochen tauscher unter der Sättigungstemperatur und damit sind,

in flüssigem Zustand gehalten wird. Hierdurch wird F i g. 7 einen vertikalen Schnitt einer anderen Auseine Selbstverdampfung in der Strahlpumpe und da- führungsform eines Wärmetauschers, der innerhalb mit ein Pumpen des Turbokompressors vermieden. 20 eines Dampferzeugers der Maschine angeordnet ist, Zweckmäßig ist ein Kältemittelvorratsbehälter mit im wesentlichen nach der Linie VH-VTI der Fig. 8 dem Kältemittelkreislauf verbunden, um Kältemittel und

während Perioden aufzunehmen, wenn der Kompres- F i g. 8 einen vertikalen Schnitt im wesentlichen sor stillsteht. Hierbei kann dem Vorratsbehälter ein nach Linie VIII-VTII der Fig. 7.
Wärmeaustauscher zugeordnet sein. 25 Die Erfindung ist als Anlage mit einer Einrich-Eine weiterhin bevorzugte Ausführungsform des tung zum Kühlen und/oder Heizen dargestellt, die Erfindungsgegenstandes zeichnet sich dadurch aus, luftdicht gekapselt ist und weist eine Kraftseite mit daß der Wärmetauscher für Heizungswasser urrmit- einem Strömungskreis eines Energieträgers und eine telbar mit Dampf aus dem Dampferzeuger beheizt Kälteseite mit einem Strömungskreis eines Kälteist. Bei dieser Ausführung erfolgt die Regelung der 30 mittels auf der durch einen vom Energieträger Kraft-Beheizung des Heizwasserkreislaufes nicht im seite angetriebenen Kompressor aufrechterhalten Dampfkondensator, sondern in einem von diesem wird, wobei der Betrieb der Anlage durch eine getrennten Wärmetauscher, und zwar durch Abdek- Steueranlage geregelt wird. Die Erfindung soll mit kung eines Teiles der wirksamen Oberfläche mit Bezug auf einen bevorzugten Energieträger, nämlich Kondenswasser. Zu diesem Zweck sieht die Erfin- 35 Wasser, und ein bevorzugtes strömendes Kältemittel, dung vor, daß eine Pumpe vorgesehen ist, die im nämlich Octafluorcyclobutan mit der chemischen Dampfkondensator gebildetes Kondensat dem War- Formel C₄F₈, beschrieben werden. Diese Flüssigmetauscher zwecks Regelung seiner wirksamen Ober- keiten werden besonders bevorzugt, weil sie nicht fläche und damit der Heizungswassertemperatur zu- miteinander vermischbar sind und eine hohe Stabiliführt und daß das Kondenswasser über eine Meß- 40 tat aufweisen. Sie neigen nicht dazu, sich zu zerdrossel aus dem Wärmetauscher in den Dampferzeu- setzen oder chemisch miteinander oder anderen ger zurückgeführt wird. Materialien in der Anlage zu reagieren oder Korro-Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der War- sion zu bewirken oder zu unterstützen und unermetauscher innerhalb des Dampferzeugers angeord- wünschte Nebenprodukte zu bilden. Hinzu kommt, net sein kann. 45 daß der Dampf dieses Kältemittels weder bei den Das Verfahren zum Betrieb eines Heiz- und/oder Temperaturen und dem Druck, bei dem das Wasser Kühlgerätes nach einem der vorhergehend aufge- kondensiert, noch bei den gewöhnlichen umgebenden führten Merkmale zeichnet sich durch folgende Ver- atmosphärischen Bedingungen kondensierbar ist.
fahrensschritte aus: Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die Kraftseite

a) Regelung der Leistung des Dampfkondensators 50 einen Dampferzeuger 12 auf, von dem einer Turdurch Veränderung der Menge nicht konden- bine 14 eines im Ganzen mit 13 bezeichneten Turbosierbaren, darin enthaltenen Gases, um auf die kompressors zugeführt wird. Der Abdampf der Tur-Antriebsmaschine einen Rückstaudruck ent- bine 14 wird einem Dampfkondensator 16 zugeführt, sprechend der Kühlungswassertemperatur aus- der hier als Teil einer Verbund-Kondensatoreinheit zuüben; 55 gezeigt ist. Eine Dampfkondensatpumpe 17 fördert

b) Zuführung von wenigstens einem Teil des in das Dampfkondensat vom Dampfkondensator 16 dem Dampfkondensator stattfindenden Wärme- zum Dampferzeuger 12 zurück, um wieder durch die tauschers zu einem Heizungswasserkreis, wobei Kraftseite der Anlage in Umlauf zu kommen. Der die Wärmeaustauschmenge mit zunehmendem Turbokompressor 13 hat wassergeschmierte Lager Rückstaudruck zunimmt. 60 18, und die Dampfkondensatpumpe 17 fördert

Nachfolgend soll nunmehr der Gegenstand der Dampfkondensat zum Schmieren der Lager 18 durch Erfindung an Hand mehrerer in den Zeichnungen eine Schmiermittelleitung 18', die einen das Schmierdargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben wer- mittel kühlenden Wärmetauschers 19 aufweist,
den. Es zeigt Die Kälteseite der Anlage weist einen Kältemittel-

Fig. 1 ein Strömungsdiagramm einer Ausfüh- 65 kompressor20 des Turbokompressors 13 auf. Der rungsform einer Heiz- und Kühlanlage, wobei ge- Kompressor 20 steht mit der Turbine 14 in Triebwisse Steuereinrichtungen der Anlage dargestellt verbindung, um komprimierten Kältemitteldampf sind, einem Kältemittelkondensator 21 zuzuführen, der

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hier als Teil der Verbund-Kondensatoreinheit ge- dem, und zu diesem Zweck werden die aus dem zeigt ist, obwohl ein gesonderter Aufbau, falls er- Dampfkondensator abgezogenen heißen Dämpfe im wünscht, verwendet werden kann, um das Kälte- Verdampfer 24 gekühlt. Die Wasserzuführpumpe 38 mittel zu kondensieren. Kondensiertes Kältemittel liefert Ergänzungswasser für den Dampferzeuger 12 gelangt von dem Kältemittelkondensator 21 zu einem 5 über eine Ergänzungswasserleitung 40' zum Dampf-Kältemittelunterkühler 22 und über eine Kältemittel- kondensator 16.

strömungsdrossel 23 in einen Verdampfer 24, aus Es ist vorgesehen, gleichzeitig zu heizen und zu

dem der Kältemitteldampf durch den Kältemittel- kühlen, wobei die Heiz- und Kühlleistung der Ankömpressor 20 abgesogen wird, womit der Kältemit- lage sich umgekehrt zueinander ändern. Ein zweiter telströmungskreis der Anlage geschlossen ist. Eine io durch ein Rohrbündel 41 gebildeter Kondensierab-Wasserleitung 25 erstreckt sich durch den Verdampfer schnitt im Dampfkondensator 16 wird wirksam von 24, wobei das als Wärmeaustauschmedium dienende, der Abdeckung durch Kältemitteldampf im Dampfdlirch das Kältemittel abgekühlte Wasser durch eine kondensator frei gehalten, um seine volle Konden-Pumpe 26 zu einer Zone in Umlauf gesetzt wird, die sierleistung aufrechtzuerhalten und damit eine maxigekühlt werden soll. Die Kühlleistung der Anlage 15 male Aufheizung eines Wärmeaustauschmediums zu verändert sich proportional zur Kompressorleistung. erzielen, in diesem Fall Wasser, welches durch das

Eine Kühlwasserpumpe 27 für einen Kühlturm Rohrbündel 41 und die zu beheizenden Räume mitsetzt Kühlwasser über eine Einlaßleitung 28 zum tels einer Heizwasserumwälzpumpe 41' in einer Hei-Kaltemittelunterkühler 22, den Kältemittelkonden- zungsleitung 41" zu einer Zone mit Heizanforderung sator 21, den Dampfkondensator 16 und eine Aus- 20 in Umlauf gesetzt wird. Somit befindet sich bei hoher laßleitung 29 desselben in Umlauf. Eine Zweigleitung Kühlleistung nur eine kleine Menge Kältemittel im 30 in der Kühlwassereinlaßleitung 28 liefert Kühl- Dampfkondensator, um den ersten Kondensierabturmwasser zum Schmiermittelwasserkühler 19, um schnitt 34 abzudecken, und die Kondensierleistung das Schmierwasser zu kühlen, wobei diese Zweig- ist groß, so daß der Dampfdruck im Kondensator leitung 30 in die zum Kühlturm führende Auslaß- 35 und dementsprechend die Temperatur des gesättigten leitung 29 des Dampfkondensators 16 einmündet. Im Dampfes im Kondensator gering ist. Daher ist auch allgemeinen ist eine Regelung der Kühlwassertem- die Temperatur des Wassers im zweiten Kondensierperatur und der Strömungsgeschwindigkeit nicht not- abschnitt 41 niedrig, und es wird nur wenig Wärme wendig, wodurch Zunderbildung an den Kondens- zu den beheizenden Räumen zugeführt. Wenn umfiächen im Kondensator wirksam auf ein Minimum 30 gekehrt die Kühlleistung gering ist, ist die Heizvermindert wird. Die Steuerungsanordnung regelt die leistung groß, und die Temperatur des Heizungs-Kühl- und Heizleistung der Kälteanlage, indem der wassers hat hohe übliche Temperaturen.
Dampfdruck des Kondensators bestimmt durch die Ein Nebenschluß für heißes Gas, das zur Erhö-

Kondensiergeschwindigkeit des in den Dampfkon- hung der Heizleistung der Anlage bei niedriger Kühldensator eingeführten Dampfes geändert wird. 35 leistung dient, indem es das in den Verdampfer ein-

Die Kondensierleistung des Dampferzeugers wird tretende Kältemittel bewegt, um einen verbesserten dadurch geregelt, daß ein erster durch ein Rohr- Wärmeübergang zu der Leitung für abgekühltes Wasbündel gebildeter Kondensierabschnitt 34, der vom ser bei niedriger Kühlleistung zu bewirken und um Kühlturmwasser vom Kältemittelkondensator 21 her ein Pumpen des Kompressors wirksam zu verhindurchströmt wird, mit einem nicht kondensierbaren 40 dem, weist eine Nebenschlußleitung 42 für heißes Dampf, in diesem Fall Kältemitteldampf, in geregel- Gas auf, um Kältemittelgas vom Kältemittelkondenter Weise abgedeckt wird, der durch eine Kältemittel- sator 21 zum Verdampfer 24 zu leiten. Der Betrieb leitung 34' aus dem Verdampfer 24 eingeführt wird. des Nebenschlusses wird durch ein selbständiges

Die Menge des nicht kondensierbaren Dampfes, Kältemittelregelventil 42' geregelt, das auf den die den ersten Kondensierabschnitt 43 des Dampf- 45 Dampfkondensatorzustand anspricht, genauer gesagt, kondensators abdeckt, wird durch ein Kältemittel- durch den Dampfdruck des Kondensators mittels regelventil 35 in der Leitung 34'reguliert. Das Ventil eines Druckfühlers 42" im Dampfkondensator be-35 wird durch einen Temperaturfühler 37 in Ab- tätigt wird. Wahlweise kann das Kältemittelregelhängigkeit der Temperatur des abgekühlten Wassers ventil 42' in Abhängigkeit von der Dampfkondenin der Leitung 25 betätigt, so daß bei abfallender 50 sator- oder Turbinenauslaßdampftemperatur, die in-Kühlbelastung mehr Kältemitteldampf in den folge des bestehenden gesättigten Dampfzustandes Dampfkondensator 16 eingeführt wird, wodurch die äquivalent zum Dampfdruck des Kondensators ist, Dampfkondensierleistung reduziert und der Dampf- geregelt werden. Durch das Abdecken des ersten druck im Kondensator und daher auch die Tem- Rohrbündels 34 des Dampfkondensators mit Kälteperatur des gesättigten Dampfes und der Auslaß- 55 mitteldampf kann angenommen werden, daß ein druck an der Turbine erhöht wird, um die Turbo- Teillastbetrieb bis zu 5O°/o der nominellen Vollastkompressorleistung durch Drehzahländerung zu ver- kühlleistung erzielt wird. Ohne den Heißgasnebenmindern. Das Kältemittel wird vorzugsweise mit Schluß würde der Kompressor dann einen Pumpzueiner konstanten Geschwindigkeit aus dem Dampf- stand annehmen, und die Anlage müßte stillgesetzt kondensator abgesogen, und in diesem Fall fördert 60 werden. Wenn sich der Kompressor dem Pumpzueine Wasserzuführpumpe 38 Druckwasser zur Betäti- stand nähert, nimmt die Heizleistung in umgekehrter gung einer Strahlpumpe 39, die den nicht konden- Proportion zur Kühlleistung zu. Durch Verwendung sierbaren Dampf aus dem Dampfkondensator 16 des Heißgasnebenschlusses zur wirksamen Verhindei|ber eine Spülleitung 40, die in den Hals der Strahl- rung des Pumpens des Kompressors kann im wesentpumpe einmündet, absaugt. Die Druckwassertempe- 65 liehen eine Null-Kühlleistung erzielt werden, wobei ratur wird unter der Sättigungstemperatur des Was- die Heizleistung gleichzeitig auf etwa 75% der nomisers im Dampfkondensator gehalten, um ein Zünden nellen maximalen Winterheizleistung der Anlage er- <les Kältemittels in der Strahlpumpe 39 zu verhin- höht werden kann, und zwar bei einem üblichen

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Heizungswassertemperaturspiegel. Da der Heißgas- Weise an einer Stirnplatte 82 des Dampfkondennebenschluß 42 den Kompressor 20 belastet, benötigt sators mittels Schrauben befestigt, wobei der Turdie Turbine 14 eine größere Dampfmenge, um den binenauslaßkanal mit einer Dampfeinlaßöffnung 84 Kompressor anzutreiben. Bei voller Öffnung des in der Stimplatte in Verbindung steht. Eine Konden-Heißgasnebenschlußventils wird der Kompressor so 5 satkammer 86 des Dampfkondensators 16 steht mit hoch belastet, daß durch den Verdampfer 24 keine dem Inneren des Zylindermantels 87 des Dampfverwendbare Kühlung stattfindet. Während der kondensators 16 über eine öffnung 88 in der Stirn-Dampfdruck des Kondensators infolge des größeren, platte 82 in Verbindung. Die Ablaufleitung 76 des bei einer derartigen Entlastung eintretenden Dampf- Turbokompressors mündet in die Kondensatkammer Volumens etwas ansteigt und daher die Temperatur io 86. Die Dampfkondensatpumpe 17 pumpt das des eintretenden Dampfes nur gering ansteigt, wird Dampfkondensat aus der Kondensatkammer 86 über durch das vergrößerte Dampfvolumen eine wesent- eine Kondensatleitung 103 in den Dampferzeuger 12 lieh vergrößerte Heizquelle zum Beheizen des zwei- zurück. Auf diese Weise stehen die Turbokompresten Rohrbündels 41 geschaffen, so daß die Heizkapa- sorkammer 73, der Dampfauslaßkanal 81, die Abzität der Heiz- und Kühlanlage erhöht wird. Auf 15 laufleitung 76 und das Innere des Dampfkondendiese Weise wird die Eignung der Anlage für einen sators 16 alle unter im wesentlichen dem gleichen Betrieb in Verbindung mit drei Rohrsystemen stark Druck, d. h. dem Dampfdruck des Kondensators, der gefördert. unter dem umgebenden Atmosphärendruck während

Um eine Kühlung ohne Heizung zu erzielen, kann des normalen Betriebs liegt.

die Heizungswasserpumpe 41' abgestellt werden. Es 20 Sowohl das erste wie auch das zweite Rohrbündel wird darauf hingewiesen, daß alle Pumpen Vorzugs- 34 bzw. 41 innerhalb des Dampfkondensatormantels weise mittels Wasser selbstschmierend sind, welches 87 können beliebiger Art sein, wie beispielsweise durch dieselben gepumpt wird. Falls es erwünscht ist, gerade durchlaufende Rohre oder, wie gezeigt, nur zu heizen, wie z. B. im Winter, kann die Kühl- U-förmig gebogene Rohre, die in einer Kopfplatte wasserpumpe 27 abgestellt werden, wobei das Ventil 25 gegenüber der Stirnplatte 82 diese durchsetzend be-43 in der Dampfleitung zum Turbokompressor 13 so festigt sind. Ein Sammelkammergehäuse 102 ist in eingestellt wird, daß der Dampf die Turbine 14 um- geeigneter Weise mittels Schrauben 102' an der geht und unmittelbar in den Dampfkondensator 16 Stimplatte 101 befestigt und weist Trennwände 102" zum Heizen des zweiten Kondensierabschnittes 41 auf, die einen Durchlauf des Kühlwassers vom Kälteeingeführt wird. Ein Wärmetauscher 43' kann zum 30 mittelkondensator 21 durch die U-förmigen Rohre Kühlen des Strahlpumpenwassers, welches durch die des ersten Kondensierabschnittes 34 des Dampfkon-Pumpe 38 in Umlauf gesetzt wird, vorgesehen sein, densators 16 fördern, das dann durch die Kühlum das Strahlpumpenwasser unter der Sättigungs- wasserauslaßleitung 29 zum Kühlturm geleitet wird, temperatur des Wasser im Dampfkondensator zu Einlaß- und Auslaßzweigleitungen der Heizungshalten und eine Selbstverdampfung des Wassers in 35 wasserleitung 41" münden in die Sammelkammer der Strahlpumpe und ein Unwirksamwerden der 102, wobei eine Verbindung durch die Gehäuse-Spülung zu verhindern. trennwände 102" mit den U-förmigen Rohren des Bei der dargestellten Anlage liefert der Dampf- zweiten Kondensierabschnittes 41 hergestellt ist, um erzeuger 12 Dampf mit im wesentlichen konstantem Wasser zum Kondensieren von Dampf vorzusehen Druck (beispielsweise 1,05 atü), der beispielsweise 40 und um das erhitzte Wasser in die zu beheizende durch ein Regelventil 50 für konstanten Druck ge- Zone zurückzuführen.

regelt wird, wobei das Regelventil in der Dampfzu- Das zur Abdeckung des ersten Kondensierabführleitung 51 zur Turbine, welche auch das Ventil schnittes 34 in den Dampfkondensator eingeführte 43 aufweist, angeordnet ist. Durch einfache Ände- Kältemittel tritt durch eine Kältemittelöffnung 106 rung der inneren Konstruktion des Dampfturbinen- 45 am Ende der Kältemittelleitung 34' in den Dampfabschnittes des Turbokompressors kann die Maschine kondensator 16 zwischen dem ersten Kondensiermit irgendeinem normalen gewünschten Dampf- rohrbündel 34 und dem zweiten Kondensierrohrdruck betrieben werden. bündel 41 nahe einem Ende der Kondensierrohre Die Dampfturbine 14 treibt eine Turbokompres- gegenüberliegend zu der Kondensatöffnung 88 und sorrotoranordnung 55 an, die drehbar in einem Tür- 50 der Dampfeinlaßleitung 84 ein, wie dies am besten bokompressorgehäuse 56 mittels der wassergekühlten aus F i g. 2 ersichtlich ist. Eine Prellplatte 107 Lager 18 gelagert ist. Von den Lagern 18 strömt das (Fig. 1 bis 3) erstreckt sich zwischen dem oberen Schmierwasser in eine im wesentlichen in der Mitte und unteren Abschnitt des Dampfkondensators zwides Gehäuses 55 liegende Kammer 73. Wellendich- sehen dem ersten und zweiten Kondensierrohrbündel tungen 75 an jedem Ende des die Welle aufnehmen- 55 34 bzw. 41, um einen Kondensatabschnitt bzw. einen den Abschnittes des Gehäuses 76 vermindern das anderen Abschnitt zu bilden und einen Fluß der Durchlecken von Dampf und Kältemittel zwischen Strömungsmittel dazwischen zu verhindern, mit Ausder Turbine und dem Kompressor auf ein Minimum, nähme einer begrenzten Verbindungszone 108 an wobei alle Durchleckungen in die Kammer 73 strö- der Kältemittelöffnung 106. Der eintretende Dampf men, aus welcher das Schmierwasser und die Durch- 60 strömt zunächst vom Dampfkondensatoreinlaß 84 leckung durch eine Abflußleitung 76 in den Dampf- über das zweite Kondensierrohrbündel 41 und dann kondensator 16 geleitet wird. durch die Zone begrenzter Verbindung 108 zwi-Wie insbesondere aus den F i g. 2 bis 4 ersichtlich, sehen dem oberen und unteren Abschnitt des ist der Dampf, nachdem er den Turbinenrotor pas- Dampfkondensators und am Kältemitteleinlaß 106 siert hat, gesättigt und strömt durch einen Dampf- 65 vorbei und dann über das zweite Kondensierrohrauslaßkanal 81 der Turbine in den Dampfkonden- bündel 34 hinweg. Der in den Dampfkondensator 16 satorl6. Wie insbesondere aus der Fig. 2 ersieht- eintretende Kältemitteldampf wird über die Rohre lieh ist, ist der Turbokompressor 13 in geeigneter des ersten Kondensierbündels 34 hinweggesogen,

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wobei in der dargestellten Ausführungsform jedes das übrige flüssige Kältemittel gekühlt wird. Ein Rohr wirksam einzeln mit einer Kältemitteldampf- Kältemitteldampfauslaß 130 ist im oberen Abschnitt schicht umgeben wird, wodurch die Rohre des ersten der Kältemittelkammer 129 vorgesehen und mit dem Kondensierbündels gegenüber dem Dampf isoliert Kompressor durch die Saugleitung 121 verbunden, werden, um die Dampfkondensierleistung und die 5 Der Abschnitt des Kühlers 24 unter der Kältemittel-Kühlleistung der Anlage zu reduzieren, während der wanne 127 bildet einen Wassersumpf 132, in welchem Druck und die Temperatur des gesättigten Dampfes die Strahlpumpe 39 angeordnet ist, so daß das Strahlim Kondensator erhöht werden und somit auch die pumpenwasser und Kältemittel sowie irgendwelche Heizleistung der Anlage, indem mehr Wärme durch Wasserdämpfe aus dem Dampfkondensator 16 in den das Rohrbündel 41 erzeugt wird. Aus den F i g. 2 10 Sumpf 132 gespült werden, wobei das Sumpfwasser und 4 ist ersichtlich, daß die Spülleitung 40 in eine aus dem Sumpf durch eine Pumpenzufuhrleitung 133 Seite der Dampfkondensatorkammer 86 in einer abgesogen wird, so daß das Sumpfwasser durch den Höhe einmündet, in welcher Dampfkondensat aus Sumpf in Umlauf gebracht wird. Während des norder Kammer abgezogen wird, wenn der Kondensat- malen Kühlbetriebs der Anlage wird der Sumpf spiegel zu hoch ansteigt. Ein durch einen Schwim- 15 wenigstens 5,6⁰C über der Temperatur der Kältemer betätigter Fühler 112 (s. Fig. 1), der auf einen mittelkammer gehalten, so daß im Sumpf befindzu niedrigen Kondensatspiegel in der Kondensat- liches Kältemittel dampfförmig ist und aufwärts um kammer 86 anspricht, öffnet ein normalerweise ge- das linke Ende der Kältemittelwanne 127 in die schlossenes Absperrventil 113 in der Ergänzungs- Kältemittelkammer 129 strömt, von wo es durch die wasserleitung 40' der Wasserversorgungspumpe 38, 20 Saugleitung 121 abgesogen wird. In der Kältemittelum einen Minimumkondensatspiegel in der Kammer kammer 129 befindliches Wasser sammelt sich auf 86 aufrechtzuerhalten. In der dargestellten Ausfüh- dem flüssigen Kältemittel in der Wanne 127. Das abrungsform erstreckt sich ein zylindrischer Kälte- gekühltes Wasser führende Rohrbündel 128 ist nach mitteikondensatorrnantel 116 zwischen den Konden- innen von der linken Stirnwand der Wanne 127 versatorstirnplatten 82 und 101 und umgibt den Dampf- 35 setzt, um eine verhältnismäßig ruhige Zone des flüskondensatormantel 87, um ein Durchlecken von Luft sigen Kältemittels zu bilden, in der sich das in der in den Dampfkondensator wirksam zu verhindern Wanne befindliche Wasser in einer verhältnismäßig und den Dampfkondensator für Winterheizung zu ruhigen Schicht sammelt und durch ein Wehr oder isolieren. U-förmig gebogene Rohre 117 sind in dem eine öffnung 134 im Ende der Wanne in den Sumpf Kältemittelkondensator vorgesehen, deren benach- 30 132 fließt. Auf diese Weise sind Mittel vorgesehen, barte Enden in der Stirnplatte 101 diese durch- um das Kältemittel und das Wasser zu trennen und setzend befestigt sind und mit den abgetrennten sie zur Wiederverwendung in die Anlage zurück-Zonen des Sammelkammergehäuses 102 in Verbin- zuführen.

dung stehen, so daß Kühlwasser vom Kältemittel- Nachfolgend wird eine Zusammenfassung des Beunterkühler 22 zunächst durch die U-förmigen Rohre 35 triebs der Anlage gegeben: Wenn die Temperatur 117 des Kältemittelkondensators und dann durch die des abgekühlten Wassers sinkt und eine Reduzierung Rohre des Dampfkondensators zunächst durch das der Kühlanforderung anzeigt, wird das Kältemittel-Kondensierrohrbündel 34 strömt, bevor es aus der regelventil 35 in der Kältemittelleitung 34' zum Kondensatoreinheit durch den Kühlwasserauslaß 29 Dampfkondensator 16 weiter geöffnet, um mehr ausgetragen wird. 40 Kältemittel in den Dampfkondensator zum Ab-Durch den von der Turbine 14 angetriebenen decken des ersten Kondensierrohrbündels 34 einKompressor 20 wird Kältemitteldampf aus dem treten zu lassen, die Dampfkondensierleistung zu Kühler 24 durch eine Saugleitung 121 zum Korn- reduzieren und den Dampfdruck des Kondensators pressoreinlaß abgesogen, komprimiert und durch und damit den Turbinenauslaßdruck zu erhöhen, so einen Kompressorauslaß und eine Auslaßleitung 122 45 daß die Drehzahl des Turbokompressors abnimmt in den Kältemittelkondensator 21 ausgetragen, wo und bewirkt, daß der Kompressor 20 eine kleinere er kondensiert und gekühlt wird. Das Kältemittel- Kältemittelmenge zum Kühler 24 fördert, wodurch kondensat fließt dann durch eine Kältemittel- die Kühlleistung der Anlage reduziert und die Temkondensatleitung 123 in den Kältemittelunterkühler peratur des abgeleiteten gekühlten Wassers erhöht 22, von dem es durch die Kältemitteldurchfluß- 50 wird. Der Druck und die Temperatur des Dampfes einschnürung 23, hier in Form eines Schwimmer- im Kondensator werden erhöht, wodurch die Heizventils, und durch eine Kältemittelzufuhrleitung 124 leistung des zweiten Rohrbündels 41 zunimmt. Wenn zum Kältemittelkühlereinlaß 125 strömt, der sich die Temperatur des abgekühlten Wassers ansteigt durch einen Mantel 126 des Kühlers 24 erstreckt. und einen Anstieg der Kühlanforderung anzeigt, wird Eine Ausgleichsleitung 126' verbindet aus in der ein- 55 das Kältemittelregelventil 35 genügend weit geschlägigen Technik gut bekannten Gründen die schlossen, und weniger Kältemittel wird in den Schwimmerventilkammer mit dem Kältemittel- Dampfkondensator eingeführt, so daß die Kältekondensator. Der Kältemitteleinlaß 125 mündet in mitteldampfmenge, die das erste Kondensierrohreine Kältemittelwanne 127, die mit Abstand über bündel 34 wirksam abdeckt, reduziert wird, wobei dem Boden des Kühlermantels 126 angeordnet ist. 60 die Spülung mit konstanter Geschwindigkeit Kälte-Ein U-förmig gebogenes Rohrbündel 128 der Wasser- mittel aus dem Dampfkondensator abzieht, so daß leitung 25 für abgekühltes Wasser ist innerhalb der die Kühlleistung zunimmt und die Heizleistung der Kältemittelwanne 127 angeordnet, so daß während Anlage abnimmt. Falls erwünscht, können Leitdes normalen Kühlbetriebs der Anlage die Rohre schaufeln am Kompressor vorgesehen sein, um den mit kochendem Kältemittel überflutet sind. Wenn 65 Wirkungsgrad etwas zu erhöhen, wie dies in der das Kältemittel verdampft, strömt der Dampf in einschlägigen Technik bekannt ist.
eine Kältemittelkammer 129 im oberen Abschnitt Die folgende Aufstellung zeigt verschiedene Kühldes Kühlermantels 126 über der Wanne, wodurch betriebszustände der ganzen Anlage.

100 «/ο

29,5° C

18,3° C

Kühlleistung

50 «/ο

Eintretendes Kühlwasser
29,5° C I 18,3° C

OVo

29,5° C

18,3° C

Austretendes abgekühltes Wasser,
⁰C

Kühler
⁰C .
atü .

Dampfkondensator
⁰C

atü

Kältemittelkondensator

⁰C

atü

Aus dem Unterkühler austretendes
Kältemittel, ⁰C

6,7

2,2
1,39

46,1
0,105

40,6
0,493

35

68,3
0,295

29,4
0,359

5,6

1,1
1,317

54,4
0,155

35
0,422

32,2

5,3

0,6

1,28

79,4
0,472

23,9
3,03

21,1

4,7

0,28
1,27

57,2
0,176

30
3,66

30

4,5

1,25

82,2
0,6

18,9
2,53

18,9

In der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform sind die Bezugsziffern der ersten Ausführungsform verwendet, um identische Teile anzuzeigen, während die Bezugsziffern, denen der Buchstabe« angehängt ist, ähnliche Teile bezeichnen. Bei dieser Ausführungsform wird heißes Wasser für die zu beheizenden Räume durch einen Wärmetauscher 135 an Stelle des Kondensatorrohrbündels 41 der ersten Ausführungsform geliefert. Hierbei wird dem Turbokompressor (nicht gezeigt) Dampf durch die Dampfzufuhrleitung 51 von einem etwas abgeänderten Dampferzeuger 12« zugeführt, und der Auslaßdampf durch die Dampfauslaßleitung 81 einem etwas abgeänderten Dampfkondensator 16 a der Verbund-Kondensatoreinheit zugeführt. Die Dampfkondensatpumpe 17 zieht das Dampfkondensat aus der Kondensatorkammer 86 durch eine Kondensatleitung 103 a ab, die abgeändert ist, um das Kondensat in den Wärmetauscher 135 auszutragen. Von dem Wärmetauscher 135 fließt das Kondensat zum Dampferzeuger 12 a zurück, um wieder durch die Kraftseite der Anlage in Umlauf gesetzt zu werden.

Die Kühlwasserpumpe 27 fördert Kühlturmwasser von dem Rohrbündel 117 im Kältemittelkondensator 21 durch ein einziges Kondensierrohrbündel 136 des Dampfkondensators 16 a und dann durch die Auslaßleitung 29 zurück zum Kühlturm.

Die Steuerungsanlage regelt die Kühlleistung der Maschine, wie zuvor beschrieben, mit Ausnahme, daß Kältemitteldampf zum Abdecken des Dampfkondensatorrohrbündels 136 hier vom Kühler 24 über eine Kältemittelleitung 34', welche in die Dampfauslaßleitung 81 einmündet, eingeführt wird.

Aus Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß der Wärmetauscher 135 über dem Dampferzeuger 12 a mittels zweier vertikaler Stützrohre 140 angebracht ist, die in den Dampferzeugermantel und in einen zylindrischen ersten Mantel 41 des Wärmetauschers 135 einmünden. Der erste Mantel 141 ist strömungsmitteldicht mit dem linken Ende eines zweiten zylindrischen Mantels 142 des Wärmetauschers verbunden. Die beiden Mantel umgeben ein gerades Rohrbündel 143, das an einem Ende in eine Sammelkammer 144 mündet, die einen Einlaß 145 und einen Auslaß 146 für den Umlauf von Heizungswasser durch eine Heizungsleitung 146' (s. F i g. 5 [an Stelle der Leitung 41" in Fig. I]) aufweist, während das Rohrbündel 143 am gegenüberliegenden Ende in eine Rücklaufsammelkammer 147 einmündet. Wahlweise kann ein U-förmig gebogenes Rohrbündel und nur eine Ein- und Auslaßsammeikammer vorgesehen sein. Eine Heizwasserumwälzpumpe 148 (s. F i g. 5 [an Stelle der in F i g. 1 gezeigten Pumpe 41']) in der Leitung 146' wälzt das Heizungswasser zu den zu heizenden Räumen um.

Die Dampfkondensatrückführleitung 103 a von der Dampfkondensatpumpe 17 (s. F i g. 5) mündet durch den Mantel 141 in den Wärmetauscher 135 zur Austragung von Dampfkondensat durch einen oben offenen Abschnitt 149 des Mantels 142, welcher einen Behälter für das Kondensat bildet.

Während des normalen Teillastbetriebs der Heiz- und Kühlanlage ist das Rohrbündel 143 wenigstens teilweise mit Kondensat bedeckt, um den Wärmeübergang vom Dampf zum Rohrbündel zu reduzieren, wodurch die Heizleistung der Anlage vermindert wird und genügend Dampf für die erforderliche Kühlleistung sichergestellt wird. Sowohl der unmittelbar vom Dampferzeuger 12 a durch die Stützrohre 140 eintretende Dampf zum Heizen des Wassers innerhalb des Rohrbündels 143 als auch das von der Dampfkondensatpumpe 17 geförderte Kondensat, das durch die Dampfkondensatrückführleitung 103 a eintritt, werden dem Dampferzeuger 12 a durch eine Kondensatrückführleitung 150 zurückgeführt, die mit einem unteren Abschnitt des Mantels 142 in Verbindung steht und in eines der Stützrohre 140 einmündet. Eine Drosselöffnung 151 ist in der Kondensatrückführleitung 150 vorgesehen, um den Rückfluß des Kondensats zum Dampferzeuger 12 a über diesen Weg zu drosseln. Die Drosselöffnung 151 ist so bemessen und an einer solchen Stelle unter dem Boden des oben offenen Abschnittes 149 des Mantels 142 angebracht, daß das Dampfkondensat bei voller Kühlleitung eben über das oben offene Ende 149 überfließt, wobei das über die öffnung hinausreichende Kondensat einen vollen Kondensatnuß . durch die öffnung 151 mittels Schwerkraft bewirkt, der der vollen Siedekapazität (beispielsweise 450 kg Dampf oder Kondensat je Stunde) entspricht. Wenn die Kühlleistung abfällt, fällt die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfkondensats in den Mantel 142

13 14

proportional, so daß die Kondensatsäule im Mantel 1036 (abgeändert, indem sie durch den oberen Teil 14Z ebenfalls auf einen Gleichgewichtsspiegel ab- des Dampferzeugermantels einmündet) eintritt und

fällt, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit des Dampf, der in dem Trog 163 kondensiert, wie dies Kondensats durch die Rücklaufleitung 103 α ist und zuvor beschrieben worden ist. Die Leitung 103 b

der Geschwindigkeit entspricht, mit der der Dampf, 5 mündet über dem Trog 163. Eine Drosselöffnung 168

der das Rohrbündel 143 heizt, im Mantel konden- ist in einer ersten Kondensatrückführleitung 169 am

siert wird. Etwa 10 °/o der Rohre des Heizbündels 143 Boden des Troges 163 an Stelle der Drosselöffnung

liegen vorzugsweise über dem höchstmöglichen Spie- 151 in der vorigen Ausführungsform der F i g. 5

gel des abdeckenden Kondensats im Mantel 142, und 6 vorgesehen, und ein von Hand betätigbares

d. h. über der Höhe des Bodens des oben offenen io Abstellventil 170 kann in der Rückführleitung 169

Abschnittes 149 des Mantels 142, so daß etwas vorgesehen sein, um die Drosselöffnung unwirksam

Warme immer den Belastungen zugeführt wird. zu machen, so daß die Heizleistung von Hand durch

So wird bei einer gegebenen Kondensatströmungs- Betätigung des Regelventils 171 in einer zweiten

geschwindigkeit vom Dampfkondensator durch die Rückführleitung 172 geregelt werden kann, welch

Dampfkondensatrückführleitung 103 α ein gegebener 15 letztere eine Verbindung zwischen dem Boden des

Kondensatspiegel innerhalb des Mantels 142 auf- Troges 163 und dem Wasserkörper innerhalb des

rechterhalten, um teilweise das Rohrbündel 143 ab- Dampferzeugers 12 b bildet, wie dies zuvor beschrie-

zudecken und dadurch die maximale Wärmemenge ben worden ist. Die Ventile 170 und 171 befinden

zu regehi, die zwischen dem Dampf und dem Hei- sich außerhalb des Mantels des Dampferzeugers,

zungswasser für die Belastung ausgetauscht wird. 20 Etwa 10 °/o des Rohrbündels 162 liegt oberhalb der

Beispielsweise fällt bei voller Kühlleistung der Druck oberen Kanten 174 des Troges 163, um eine Hei-

an der Drosselöffnung genügend ab, um das Rohr- zung bei voller Kühlleistung vorzusehen,

bündel fast bis oben zu überfluten, so daß nur die Die hier beschriebenen Wärmetauscher schließen

obersten Rohre zur Heizung herangezogen werden wirksam Wasserschläge aus, wobei während der

können. 25 Winterheizung, wenn eine Kühlung nicht erforder-

Ein von Hand betätigtes Abstellventil 152 kann lieh ist, ein Abstellventil 173 (F i g. 5) in der Dampfebenfalls in der Rückführleitung 150 vorgesehen sein, leitung 51 zur Turbine geschlossen werden kann, um die Drosselöffnung 151 unwirksam zur Regelung Die Dampfkondensatpumpe 17 und die Wasserdes Kondensatdurchganges von dem Mantel 142 versorgungspumpe 38 bleiben zur Spülung des Kältezum Dampf erzeuger 12 α zu machen, und ein von 30 mittels im Betrieb und liefern ausreichend Wasser Hand betätigbares Regelventil 153 kann in einer zum Dampferzeuger.

zweiten Rückführleitung 154 aus dem Mantel 152 Wie in F i g. 1 gezeigt, hat der Dampferzeuger 12

zum Rohr 140 vorgesehen sein, um den Kondensat- einen Brenner 175, der mit einer Mischkammer 176

spiegel im Mantel 142 von Hand zu regeln. verbunden ist, die zur Mischung von Brennstoff, bei-

Es wird darauf hingewiesen, daß ein geschlossener 35 spielsweise Gas, welches durch eine Gasleitung 177 Dampfkreislauf in der Heiz- und Kühlanlage vor- mit einem Durchflußregelventil 178 eingeführt wird gesehen ist, so daß Ergänzungswasser für die Anlage und Luft, die durch eine Verbrennungsluftleitung und eine Kesselwasserbehandlung nicht notwendig 179 von einem Gebläse 180 eingeführt wird, dient,
sind. Es kann eine Wasserspiegelsteuerung des Während des Winterheizbetriebs kann Kältemittel Dampferzeugers vorgesehen sein, um den Dampf- 40 in den Dampfkondensator 16, beispielsweise vom kondensatfluß durch die Dampfrückführleitung 103 α Kältemittelkondensator 21 oder durch den Turbinenzu regeln und so eine übermäßige Wasseransamm- ablauf 76 einlecken und muß aus dem Dampflung im Dampfgenerator unter ungewöhnlichen Um- kondensator zusammen mit irgendwelchen Kälteständen zu vermeiden, wobei eine solche Steuerung mittelrückständen abgeführt werden, um eine maxijedoch unter normalen Betriebsbedingungen die Ge- 45 male Heizung des zweiten Rohrbündels 41 zu erzieschwindigkeit, mit welcher Kondensat im Dampf- len, welches Heizwasser zu der zu beheizenden Bekondensatorl6a gebildet und dem Wärmetauscher lastung liefert. Der nicht kondensierbare Kältemittel-135 zugeführt wird, nicht beeinflußt. dampf wird durch die Spülleitung 40 abgezogen, und

Eine weitere Ausführungsform eines Wärme- die Wasserzuführpumpe 38 ist daher im Betrieb, um tauschers 160 ist in den F i g. 7 und 8 gezeigt und 50 Druckwasser für die Strahlpumpe 39 zu liefern. Um entspricht im wesentlichen dem zuvor beschriebenen eine Selbstverdunstung des Wassers an der Strahl-Wärmetauscher 135 mit folgenden Ausnahmen: Der pumpe 39 zu verhindern, muß die Strahlpumpen-Wärmetauscher 160 befindet sich innerhalb eines wassertemperatur unter der Sättigungstemperatur des Mantels 161 eines abgeänderten Dampferzeugers Wassers im Dampfkondensator 24 bzw. in der 12 b, welcher irgendein geeigneter Flammrohrkessel 55 Dampf kondensatkammer 86 liegen. Daher geht die sein kann. Der Wärmetauscher 160 weist ein Rohr- Wasserleitung 133 zur Strahlpumpe 39 durch einen bündel 162 an Stelle des Rohrbündels 143 und einen Strahlpumpenwasser-Wärmetauscher 181 zum Küh-Trogl63 an Stelle des Mantels 142 auf. Das Rohr- len des Strahlpumpenwassers. Ein Dreiwegeventil 182 bündel kann aus sich gerade erstreckenden Rohren in der Rücklaufzweigleitung 41" der Heizungsleitung bestehen, die in gegenüberliegende Sammelkammern 60 wird so eingestellt, daß der Rücklauf des Heizungsdes Dampfgenerators einmünden oder, wie gezeigt, wassers durch eine Leitung 183 zum Wärmetauscher aus U-förmig gebogenen Rohren, die in eine Sammel- 181 erfolgt, von welchem das Heizwasser durch eine klammer 165 einmünden, und in Verbindung mit Leitung 184 zur Rücklaufzweigleitung der Heizungseinem Einlaß 166 und einem Auslaß 167 für die leitung zurückkehrt und dann zu dem zweiten Heizungsleitung stehen. Der Trog 163 ist dicht mit 65 Kondensierrohrbündel 41 strömt. Der Wärmeder Sammelkammer 165 und einer gegenüberliegen- tauscher 181 stellt eine Strahlpumpenwassertempeden Platte verbunden und enthält Dampfkondensat, ratur sicher, die bei oder sehr nahe an der Temwelches durch die Dampfkondensatorrückführleitung peratur des in den Dampfkondensator eintretenden

Heizungswasser liegt, wobei während des Winterheizbetriebs die Wassersättigungstemperatur in der Dampfkondensatkammer 86 notwendigerweise über der Temperatur des Rücklaufheizungswassers liegt. Während des gleichzeitigen Heiz- und Kühlbetriebs wird das Dreiwegeventil 182 so eingestellt, daß der Heizungswasserrücklauf den Wärmetauscher 181 umgeht und unmittelbar in das zweite Kondensierrohrbündel 41 strömt.

Es ist ein Kältemittelvorratsbehälter 186 vorgesehen, damit eine Werkstattauffüllung der Anlage mit Kältemittel vorgenommen und Kältemittel zur Überwachung der Anlage gelagert werden kann und um die Belastung des Spülsystems während des Winterheizbetriebs zu entlasten, während welcher Zeit die Kältemaschine nicht arbeitet. Eine Kältemitteldurchgangsleitung 185 verbindet die oberen Abschnitte des geschlossenen Kühlmittelvorratsbehälters 186 und die Kühlmittelkammer 129 des Kühlers 24. Wenn der Turbokompressor 13 während des Winterheizbetriebs unwirksam ist, ist der Druck in der Kältemittelkammer 129 wesentlich höher als während des normalen Kühlbetriebs. Beispielsweise kann der Kühler während des normalen Kühlbetriebs einen Druck von etwa 0,35 atü aufweisen. Wenn der Turbokompressor stillgesetzt wird, steigt der Druck schnell an, und während des Heizbetriebs kann der Kühler einen Druck von etwa 3,5 atü aufweisen. Der Vorratsbehälter 186 wird auf verhältnismäßig niedriger Temperatur unter dem Siedepunkt des Kältemittels gehalten, so daß Kältemitteldampf in den Vorratsbehälter eintritt und kondensiert und im Vorratsbehälter verbleibt. Die Wände 187 des Vorratsbehälters 186 sind der umgebenden Luft der Anlage ausgesetzt, so daß unter günstigen Bedingungen eine Temperatur unter dem Verdampfungspunkt des Kältemittels in dem Vorratsbehälter aufrechterhalten wird. Während des Winterheizbetriebs hat der Dampfkondensator 16 eine wesentlich höhere Temperatur als während des Kühlbetriebs, so daß Wasser im Kühlersumpf 132 eine höhere Temperatur aufweist, teilweise weil der durch das Spülsystem eingeführte Dampf eine verhältnismäßig hohe Temperatur hat. Um eine richtige Kondensierung des Kältemittels im Vorratsbehälter 186 sicherzustellen, fördert das Gebläse 180, welches auf beiden Seiten des Vorratsbehälters 186 angeordnet sein kann, Verbrennungsluft durch die Kondensiervorrichtung, die hier durch ein Rohrbündel 188 innerhalb des Vorratsbehälters gebildet wird, so daß eine verhältnismäßig niedrige Temperatur darin aufrechterhalten wird und die Luft zu den Brennern vorgewärmt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß das Kondensierrohrbündel 188 im Vorratsbehälter so angeordnet ist, daß, wenn die Kältemittelfüllung darin gelagert ist, ein unterer Abschnitt des Bündels unter dem normalen vorbestimmten Spiegel des flüssigen Kältemittels liegt und daher in das flüssige Kältemittel eingetaucht ist, während der obere Teil des Bündels Kältemitteldämpfen ausgesetzt ist, um den Kältemitteldampf zu kondensieren.

Wenn der Turbokompressor 13 wieder arbeitet, fällt der Druck im Kühler 24 wesentlich ab, so daß jegliches darin enthaltene Kältemittel verdampft, wobei der reduzierte Druck in der Leitung 185 zum Vorratsbehälter bewirkt, daß das Kältemittel aus dem Vorratsbehälter auskocht und in den Kühler 24 zurückgelangt, um im Kreislauf durch die Kälteseite der Anlage bewegt zu werden. In der Leitung 185 zwischen der Kältemittelkammer 129 des Kühlers 24 und dem Vorratsbehälter 186 ist ein normalerweise offenes Abstellventil 190 angeordnet, welches, wenn geschlossen, das Kältemittel im Vorratsbehälter zurückhält, wie es während der Überprüfung oder des Verbandes der Anlage erforderlich ist. Geeignete Abpumpverbindungen können vorgesehen sein.

Der Vorratsbehälter 186 ist über dem Kühler 24, genauer gesagt, über der Kältemittelwanne 127 angeordnet, so daß flüssiges Kältemittel und jegliches im Vorratsbehälter kondensiertes Wasser daraus in die Wanne durch eine Ablaufleitung 191 ablaufen kann. In der Ablaufleitung 191 ist ein normalerweise geschlossenes Abstellventil 192 angeordnet, um die Flüssigkeiten im Behälter zurückzuhalten.

Während die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, daß sie nicht darauf beschränkt sein soll, da sie innerhalb des Geltungsbereichs der Ansprüche auch anders ausgebildet sein kann.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Heiz- und/oder Kühlgerät mit einer Kältemaschine, die einen von einer mit Dampf betriebenen Antriebsmaschine angetriebenen Kompressor einen Verdampfer und einen Kondensator aufweist, die, einen geschlossenen Kältemittelkreislauf bildend, miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dampferzeuger (12, 12 a, 12&), die Kompressorantriebsmaschine (14) und ein Dampfkondensator (16, 16 a) für den Abdampf der Kompressorantriebsmaschine zu einem zweiten geschlossenen Energiemittelkreislauf verbunden sind, in dem ein Wärmetauscher (41, 135, 160) für einen Heizungswasserkreislauf (57, 58, 146', 166, 167) angeordnet ist, daß der Kältemittelverdampfer (24) einen Wärmetauscher (127,128) für einen Kühlungswasserkreislauf (25, 26) aufweist und über eine Kältemitteldampfleitung (34'), in der ein in Abhängigkeit von der Kühlungswassertemperatur gesteuertes Durchflußregelventil (35) angeordnet ist, mit dem Dampfkondensator (16,16a) zur Regelung der Temperatur und des Druckes im Dampfkondensator (16, 16 a) und damit der Drehzahl der Kompressorantriebsmaschine (14) verbunden ist, und daß eine die nicht kondensierbaren Kältemitteldämpfe aus dem Dampfkondensator entfernende und in den Kältemittelkreislauf zurückfördernde Vorrichtung (38, 39) vorgesehen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfkondensator (16) zwei Abschnitte (34, 41) aufweist, von denen einer (41) ausschließlich in Wärmetauschbeziehung mit dem Heizungswasser steht, während die wirksame Oberfläche des anderen Abschnittes (34) in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur durch Abdeckung mit Kältemitteldampf regelbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kondenswasser unter Druck setzende Pumpe (38) mit einer Strahlpumpe (39) zur kontinuierlichen Entfernung des nicht kondensierbaren Kältemitteldampfes aus dem Dampfkondensator verbunden ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb der Kondenswasserpumpe (38) und der Strahlpumpe (39) eine vorbestimmte Menge Kondenswasser im Kältemittelkreislauf aufrechterhalten wird.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältemittel Octafluorcyclobutan und als Energieströmungsmittel Wasserdampf verwendet wird.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des aus dem Dampfkondensator (16) entfernten Kondensats durch einen Wärmetauscher (181) unter der Sättigungstemperatur und damit in flüssigem Zustand gehalten wird.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kältemittelvorratsbehälter (186) mit dem Kältemittelkreislauf verbunden ist, um Kältemittel während Perioden aufzunehmen, wenn der Kompressor (20) stillsteht.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vorratsbehälter (186) ein Wärmetauscher (188) zugeordnet ist.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (135,160) für Heizungswasser unmittelbar mit Dampf aus dem Dampferzeuger (12 a, 12 b) beheizt ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (17) vorgesehen ist, die im Dampfkondensator (16 a, 16 V) gebildetes Kondensat dem Wärmetauscher (135,160) zwecks Regelung seiner wirksamen Oberfläche und damit der Heizungswassertemperatur zuführt und daß das Kondenswasser über eine Meßdrossel (151, 168) aus dem Wärmetauscher in den Dampferzeuger (12 a, 12 b) zurückgeführt wird.

11. Gerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (160) innerhalb des Dampferzeugers (12 b) angeordnet ist.

12. Verfahren zum Betrieb eines Heiz- und/oder Kühlgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Regelung der Leistung des Dampfkondensators durch Veränderung der Menge nicht kondensierbaren, darin enthaltenen Gases, um auf die Antriebsmaschine einen Rückstaudruck entsprechend der Kühlungswassertemperatur auszuüben;

b) Zuführung von wenigstens einem Teil des in dem Dampfkondensators stattfindenden Wärmetauschers zu einem Heizungswasserkreis, wobei die Wärmeaustauschmenge mit zunehmendem Rückstaudruck zunimmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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