DE2758737A1

DE2758737A1 - Heat pump unit drive - with main medium and cooling medium flow simultaneously supplying heat within evaporator for exchange

Info

Publication number: DE2758737A1
Application number: DE19772758737
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing Grad Kirn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1979-07-05

Abstract

The heat pump has a cooling medium cycle with compressor, liquefier, throttle and evaporator, to withdraw heat from a medium flow. Using a common heat exchanger (4-6), the cooling medium flow within the evaporator (4), coming from the throttle (3), is simultaneously supplied with heat from the cooling medium flow supplied to the throttle, and from the main medium flow. The cooling medium flow coming from the throttle flows in reverse current past the cooling medium flow into the throttle. The main medium flows in reverse current past the cooling medium flow coming from the throttle.

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

Berlin und München ^ VPA 77 P 8 5 4 5 BRDBerlin and Munich ^ VPA 77 P 8 5 4 5 FRG

Verfahren zum Betreiben einer WärmepumpeMethod for operating a heat pump

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for operating a heat pump according to the preamble of claim 1.

Es ist bei der Erzeugung von Kälte bereits bekannt, im Kältemittelkreislauf einer einen Verdichter, einen Verflüssiger, eine Drossel und einen Verdampfer aufweisenden Kältemaschine einen zusätzlichen Wärmetauscher vorzusehen. In diesem Wärmetauscher wird zum Verringern der Energieverluste dem von der Drossel über den Verdampfer kommenden Kältemitte Istrom Wärme aus dem der Drossel zufließenden Kältemittelstrom zugeführt (Thermodynamik, von Han3 Dieter Baehr, Sexte 314, 3. Auflage, Springer-Verlag).In the generation of cold, it is already known to provide an additional heat exchanger in the refrigerant circuit of a refrigerating machine having a compressor, a condenser, a throttle and an evaporator. In this heat exchanger, heat from the refrigerant flow flowing into the throttle is supplied to the refrigerant Istrom coming from the throttle via the evaporator to reduce the energy losses (thermodynamics, by Han3 Dieter Baehr, Sexte 314, 3rd edition, Springer-Verlag).

Aufgabe der Erfindung ist es, die bei der Kälteerzeugung angewandte Methode für das Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu Gunsten einer größeren Leistungszahl der Wärmepumpe, einer kleh,3n WäraeUbertragungsfläche im Verdampfer und eines geringen Energieaufwandes für die Erzeugung des Massestromes zu verbessern.
2oThe object of the invention is to improve the method used in the generation of cold for the process according to the preamble of claim 1 in favor of a higher coefficient of performance of the heat pump, a small, 3n heat transfer surface in the evaporator and a low energy consumption for generating the mass flow.
2o

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.The object set is according to the invention by the characterizing Part of claim 1 specified measures solved.

Zweckmäßige weitere Verfahrsnsmaßnahmen sind im Anspruch 2 an-■-V **. geben. Appropriate further procedural measures are in claim 2 an- ■ -V **. give.

rc-h die in einem gemeinsamen Wärmetauscher zugleich vorge-rc-h which are simultaneously provided in a common heat exchanger

~. ; ; . 7.^2.1977 ~. ; ; . 7. ^ 2.1977

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77 P 8 5 4 5 BRD -έ- S 2756737 77 P 8 5 4 5 FRG -έ- S 2756737

nonmene Wärmeübertragung, von dem der Drossel zugefUhrten Kältemittelstrom und dem Hassestrom auf den von der Drossel kommenden, im Verdampfer befindlichen Kältemittelstrom, wird die mittlere Temperaturdifferenz im Verdampfer stark vermindert, wodurch sich eine besonders hohe Leistungsziffer der Wärmepumpe einstellt. Zugleich ergeben sich durch die niedrige Temperaturdifferenz im Verdampfer jedoch auch kleine Wärmetauscherflächen. Kleine Wärmetauscherflächen wiederum erfordern nur wenig Katerialaufwand, ergeben ein geringes Bauvolumen und vermindern den Energieaufwand für die Erzeugung des Massestromes.nonmene heat transfer from which the throttle is supplied Refrigerant flow and the hate flow on the refrigerant flow coming from the throttle and located in the evaporator the mean temperature difference in the evaporator is greatly reduced, resulting in a particularly high coefficient of performance of the Heat pump adjusts. At the same time, however, the low temperature difference in the evaporator also results in small heat exchanger surfaces. Small heat exchanger surfaces, on the other hand, require little material expenditure, result in a small overall volume and reduce the energy expenditure for generating the Mass flow.

Zwei Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: 15Two exemplary embodiments of the invention are described with reference to the drawing. Show it: 15th

Fig. 1 schematisch eine Wärmepumpe, mit der einem flüssigen Massestrom Wärme entziehbar ist,1 schematically shows a heat pump with which heat can be extracted from a liquid mass flow,

Fig. 2 schematisch eine Wärmepumpe, mit der einem gasför-2ο migen Massestrom Wärme entziehbar ist.Fig. 2 schematically shows a heat pump with which heat can be extracted from a gaseous mass flow.

Die in Fig. 1 dargestellte Wärmepumpe weist in ihrem Kältemittelkreislauf einen Verdichter 1 einen Verflüssiger 2, eine Drossel 3 und einen Verdampfer 4 auf.The heat pump shown in Fig. 1 has in its refrigerant circuit a compressor 1, a condenser 2, a Throttle 3 and an evaporator 4.

In einem auch den Verdampfer 4 enthaltenden gemeinsamen Wärmetauscher 4,5,6 wird dem von der Drossel 3 kommenden, im Verdampfer 4 befindlichen Kältemittelstrom zugleich Wärme aus dem der Drossel 3 zugefUhrten Kältemittelstrom und Wärme aus einemIn a common heat exchanger 4, 5, 6 also containing the evaporator 4, the refrigerant flow coming from the throttle 3 and located in the evaporator 4 is at the same time heat from the the throttle 3 supplied refrigerant flow and heat from one flüssigen Massestrom, beispielsweise Grundwasser, zugeführt. Der Strömungsverlauf des Kältemittels und des flüssigen Massestromes ist durch Pfeile gekennzeichnet.liquid mass flow, for example groundwater, supplied. The flow of the refrigerant and the liquid mass flow is indicated by arrows.

In dem in Flg. 1 dargestellten Beispiel ist das Teil 5 des Wärmetauschers 4,5,6 ein Rohr, um das konzentrisch der Verdampfer 4 angeordnet ist, den konzentrisch das Teil 6 des Wärmetauschers 4,5,6 umgibt.In the in Flg. 1 shown example is part 5 of Heat exchanger 4,5,6 a pipe around which the evaporator 4 is arranged concentrically, which concentrically surrounds the part 6 of the heat exchanger 4,5,6.

Im Teil 5 des Wärmetauschers 4,5,6 strömt das Kältemittel derThe refrigerant flows in part 5 of the heat exchanger 4,5,6

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Drossel 3 zu. Im Verdampfer 4 wird das von der Drossel 3 kommende Kältemittel im Gegenstrom an dem der Drossel 3 zufließenden Kältemittelstrom entlanggeführt und nimmt dabei Wärme aus diesem Kältemittelstrom auf. 5Throttle 3 closed. In the evaporator 4, the refrigerant coming from the throttle 3 is guided in countercurrent to the refrigerant flow flowing to the throttle 3 and thereby takes off heat this refrigerant flow on. 5

Im Teil 6 des Wärmetauschers 4,5,6 dagegen wird der über eine Zuleitung 7 zugeführte, flüssige Massestrom im Gegenstrom an dem von der Drossel 3 kommenden, im Verdampfer 4 befindlichen KältemitteIstrom entlanggeführt. Der flüssige Massestrom steht unter dem Druck einer Förderpumpe 8, gibt im Teil 6 Wärme an den von der Drossel 3 kommenden Kältemittelstrom ab und fließt durch eine Leitung 9 zurück.In part 6 of the heat exchanger 4,5,6, however, is the one Liquid mass flow supplied to feed line 7 in countercurrent to that coming from the throttle 3 and located in the evaporator 4 KühlemitteIstrom guided along. The liquid mass flow is at a standstill under the pressure of a feed pump 8, in part 6 gives off heat to the refrigerant flow coming from the throttle 3 and flows through a line 9 back.

Die auf diese Weise gewonnene, im Verdampfer 4 aufgenommene Wärme wird im Verflüssiger 2 abgegeben, beispielsweise an eine Vorlaufleitung 1o eines Heizungskreislaufes, dessen Rücklaufleitung mit 11 bezeichnet ist.The heat obtained in this way and absorbed in the evaporator 4 is given off in the condenser 2, for example to a Flow line 1o of a heating circuit, the return line of which is denoted by 11.

Die in Fig. 2 dargestellte Wärmepumpe ist für die Gewinnung von Wärme aus einem gasförmigen Massestrom ausgebildet. Die Arbeitsweise dieser Wärmepumpe ist grundsätzlich die gleiche wie die Wärmepumpe nach Fig. 1.The heat pump shown in Fig. 2 is designed for the extraction of heat from a gaseous mass flow. the The mode of operation of this heat pump is basically the same as the heat pump according to FIG. 1.

Der Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe nach Fig. 2 weist einen Verdichter 12, einen Verflüssiger 13» eine Drossel 14 und einen Verdampfer 15 auf.The refrigerant circuit of the heat pump according to FIG. 2 has a compressor 12, a condenser 13, a throttle 14 and an evaporator 15.

In einem auch den Verdampfer 15 der Wärmepumpe enthaltenden gemeinsamen Wärmetauscher 15,16,17 wird dem von der Drossel 14 kommenden, im Verdampfer 15 befindlichen Kältemittelstrom zugleich Wärme aus dem der Drossel 14 zugeführten Kältemittelstrom und Wärme aus dem gasförmigen Massestrom zugeführt.In a common heat exchanger 15, 16, 17 which also contains the evaporator 15 of the heat pump, that of the throttle 14 incoming refrigerant flow located in the evaporator 15 at the same time heat from the refrigerant flow fed to the throttle 14 and heat from the gaseous mass flow.

Der gasförmige Massestrom kann zum Beispiel durch ein Sauggeblase 18 über den gemeinsamen Wärmetauscher 15,16,17 geführte Umgebungsluft sein.The gaseous mass flow can, for example, be guided by a suction fan 18 over the common heat exchanger 15, 16, 17 Be ambient air.

Im dargestellten Beispiel sind die Teile 15,16,17 des gemeinsamen Wärmetauschers ebenfalls rohrförmig. Die Rohre liegenIn the example shown, the parts 15, 16, 17 of the common heat exchanger are also tubular. The pipes are lying

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parallel nebeneinander und quer zum Massestrom. Sie sind ferner durch Lamellen 19 miteinander verbunden.parallel to each other and at right angles to the mass flow. They are also connected to one another by lamellae 19.

Der gasförmige Nassestrom, dessen Richtung durch einen kräftigen Pfeil gekennzeichnet ist, wird zunächst über das Teil 17, sodann über das Teil 16 und schließlich über das Teil des gemeinsamen Wärmetauschers 15,16,17 geführt. Dabei wird aus dem Nassestrom und durch Berührung und Leitung entlang der Lamellen 19 zugleich Wärme an das Teil 15 des gemeinsamen Wärmetauschers 15,16,17 abgegeben.The gaseous wet flow, the direction of which is indicated by a strong arrow, is first over the part 17, then over the part 16 and finally over the part of the common heat exchanger 15,16,17. It will from the wet flow and through contact and conduction along the fins 19 at the same time heat to the part 15 of the common Heat exchanger 15,16,17 delivered.

Die gewonnene Wärme wird im Verflüssiger 13 abgegeben, beispielsweise an eine Vorlaufleitung 2o eines Heizungskreislaufes, dessen Rücklauf mit 21 bezeichnet ist.The heat obtained is given off in the condenser 13, for example to a flow line 2o of a heating circuit, the return of which is denoted by 21.

2 Patentansprüche 2 Figuren2 claims 2 figures

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Claims

77 P 3 5^5 3RD77 P 3 5 ^ 5 3RD

PatentansprücheClaims

ZZ ~~ 2 7 b B 7 3 7~~ 2 7 b B 7 3 7

M.)Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe, deren Kältemittelkreislauf einen Verdichter, einen Verflüssiger, eine Drossel und einen Verdampfer aufweist, mit dem einem Massestrom Wärme entziehbar l3t, dadurch g e k e nnzeichnet, daß in einem gemeinsamen Wärmetauscher (4,5,6; 15,16,17) dem von der Drossel (3; 14) kommenden im Verdampfer (4; 15) befindlichen Kältemittelstrom zugleich Wärme aus dem der Drossel (3; 14) zugeführten Kältemittelstrom und Wärme aus dem Massestrom zugeführt wird.M.) Method for operating a heat pump whose refrigerant circuit has a compressor, a condenser, a throttle and has an evaporator with which heat can be extracted from a mass flow, which means that that in a common heat exchanger (4,5,6; 15,16,17) the refrigerant flow coming from the throttle (3; 14) in the evaporator (4; 15) is at the same time heat from the throttle (3; 14) supplied refrigerant flow and heat from the mass flow is supplied.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Drossel (3; 14) kommende Kältemittelstrom im Gegenstrom an dem der Drossel (3; 14) zugeführten Kältemittelstrom und der Massestrom im Gegenstrom an2. The method according to claim 1, characterized in that the refrigerant flow coming from the throttle (3; 14) in countercurrent to the refrigerant flow supplied to the throttle (3; 14) and the mass flow in countercurrent dem von der Drossel (3; 14) kommenden Kältemittelstrom entlanggeführt wird.is guided along the refrigerant flow coming from the throttle (3; 14).

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